Компютърни мрежи и комуникации



страница7/18
Дата22.07.2016
Размер7.77 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   18

Дан

  • ни


    Кон-тролно поле

    (FCS)

    Краен ограви-чител

    (ЕD)

    Състоя-ние на кадъра

    (FS)
    1 B 1 1 2 v 6 2 v 6 пром. 4 1 1 байт

    дължина


    Фиг. 48. Формат на кадъра на МАС подслоя за протокол Token Ring.
    2.4.4. Стандарт IEEE 802. 12 (100 VG – Any LAN).
    Стандартът е за скорост 100 Mb/s. Any LAN означава всякаква локална мрежа. Този стандарт поддържа кадри с формат CSMD/CD (Ethernet) и кадри с формат Token Ring, които използват в 90 – 95% от LAN технологиите на практика. Технологията 100 VG – Any LAN се конкурира с Fast Ethernet, но фирмите-производителки поддържат и двата стандарта.

    Протоколите на стандартът IEEE 802.12, напълно съответстват на OSI – модела. Единствената разлика е в най-долния слой на стандарта, който е разделен на две половинки:



    • Долен подслой PMD – зависещ от физическата среда;

    • Горен подслой PMI – независещ от физическата среда.


    2.4.4.1. Физически слой на стандарт IEEE 802. 12.
    В стандарта се използва физическа топология тип “дърво” – Фиг.49.. Състои се от главен концентратор на първо ниво. Към него са включени концентратори от второ ниво или мрежови възли, като компютри, мостове, рутери и комутатори. Допуска се каскадно свързване на концентратори до пет нива.

    Главният концентратор е интелигентен контролер, който управлява достъпа до средата, като сканира портовете си в кръг. Той приема кадър от възела, изпратил заявка и го предава към порта, където е свързан възела – получател.

    Всеки концентратор 100 VG – Any LAN може да се конфигурира да поддържа кадри 802. 3 (Ethernet) или кадри 802. 5 – Token Ring. Спазва се изискването концентраторите в един сегмент да поддържат кадри от един тип.

    Всички концентратори освен главния имат един възходящ (up-link) порт и “N” низходящи (down-link) портове. Up-link портът се ползва за свързване с концентратор от по-високо ниво, а низходящите портове са за връзка с концентратори от по-долно ниво или крайни мрежови възли.

    Възлите в мрежата се свързват чрез следните линии:


    • Четири двойки UTP категория 3 или 4;

    • Две двойки UTP категория 5;

    • Две двойки STP тип 1;

    • Две оптични влакна.



    1. ГЛАВЕН КОНЦЕНТРАТОР


    • Комутатор


    Ethernet

    1. Концентратор 100 VG – any LAN

    2. МОСТ/ РУТЕР




    • 100 VG – Any LAN


    Ethernet, Token Ring, ATM

    Фиг. 49. Структура на LAN 100 VG – Any LAN.
    Когато за комуникационна среда се използват четири броя усукани двойки, данните се разпределят по четири канала, като MAC – кадърът се разделя на пет – битови порции (квинтети). Всяка порция се подава последователно на съответен канал (отделен). Така се намалява скоростта на предаваните данни по линиите и се увеличава разстоянието между съседните възли.

    Когато се ползват две усукани двойки или две оптични влакна се извършва мултиплексиране и каналите от четири канала стават два.

    Функциите на горния PМI – подслой включват:


    • Скемблиране;

    • Линейно кодиране (5B/6B);

    • Добавяне към кадъра на встъпителна част;

    • Добавяне на начален и краен ограничител на кадъра;

    • Предаване към кадъра към долния PMD подслой.

    Скемблирането на данните е случайно разбъркване на квинтетите с цел избягвне на комбинации с повтарящи се 02 или 12. По този начин се намалява излъчването на електромагнитни вълни и взаимното влияние между проводниците.

    Кодирането по схемата 5В/6В е преобразуване на квинтетите в 6-битови комбинации. Това е линейно кодиране с цел получаване на балансирани кодови комбинации с еднакво количество 12 и 02. По този начин по-добре се синхронизира приемника и могат да се откриват грешки при приемане на данните.
    2.4.4.2. МАС подслой на стандарта IEEE. 802. 12.
    Протоколът МАС на стандарта е усъвършенстван с цел поддържане на новите мултимидийни приложения. Този протокол е наречен “приоритетен достъп” (Demand Priority). Концентраторът става арбитър, който решава въпроса за достъпа до общата споделена комуникационна среда. Използват се две нива на приоритет: ниско и високо.

    Функциите на МАС – подслоя са:



    • Подготовка за заемане на комуникационната линия;

    • Формиране на кадър със съответен формат.

    Предаването на кадъра по този протокол става със заявка. Заявката може да има нисък или висок приоритет. Високият приоритет е за трафик на мултимедийни приложения, които са чувствителни към закъснения.

    Главният концентратор сканира кръгово портовете си и проверява за заявки (round – robin). На един възел се разрешава предаване само на един кадър за едно сканиране. Концентраторите от по-ниски нива също сканират кръгово свързаните към тях портове и възли. За един цикъл те имат право да предадат нагоре толкова кадри, колкото на брой крайни възли са свързани. Заявките с нисък приоритет се обслужват само ако няма такива с висок приоритет.

    В началото съществува процедура за подготовка на линията (Link Training), при която концентраторите автоматично разпознават включените устройства към портовете му. Разменените служебни кадри съдържат:



    • Вида на устройството (краен възел, концентратор, мост, рутер и др.);

    • Режима на работа (нормален или мониторен);

    • Адрес на възела.

    Концентраторите си разменят серия от специални кадри за тестване на кабела и проверка на правилното свързване на съединителите.

    2.4.5. Стандарт FDDI (Fibre Distributed Data Interface)
    Този стандарт е създаден за скорост на предаване на данни 100 Mb/s и се прилага за локални мрежи разположени на големи територии (Extended LAN). МАС – протоколът е базиран на протокола Token Ring. Стандартът FDDI се използва като високоскоростна опорна мрежа (гръбнак) за свързване на няколко LAN помежду си – Фиг. 50..

    Фиг.50. Приложение на стандарта FDDI.


    2.4.5.1. Физически слой на стандарта FDDI
    Топологията на мрежата е “двоен кръг”, като единият кръг е основен (първичен), а другият – резервен (вторичен). Посоката на предаване в двата кръга е различна.

    Мрежовите възли са два типа:



    • мрежови възли, свързани към двата кръга (DAS);

    • мрежови възли, свързани към единия кръг (SAS).

    При този стандарт SAS – възлите се свързват към кръга чрез DAS- концентратори.

    При нормален режим на работа данните преминават през всички мрежови възли и всички участъци на кабела на първия кръг, затова той се нарича транзитен. Вторичният кръг в този режим не се ползва.

    Стандартът FDDI поддържа 1000 порта за достъп, или 500 DAS – възела. Максималната обиколка на кръга е до 100 км. Могат да се използват освен влакнестооптични кабели и медни усукани двойки проводници. При оптични комуникации разстоянието между два съседни междинни възли е до 2 км, като ако се използва едномодов кабел, съчетан с лазер, това разстояние достига до 60 км.

    Ако се използва кабел UTP - разстоянието между междинните възли е до 100 м. (този вариант на FDDI e с абревиатура TPDDI).

    Двойният кръг на FDDI осигурява висока живучест на мрежата при прекъсване на едната линия, повреда на възел или концентратор, или възникване на грешки при предаване по линията. В тези случаи мрежата се реконфигурира чрез концентраторите и/или мрежовите адаптери на междинните възли. При множество откази мрежата може да се разпадне на няколко несвързани мрежи.

    Физическият слой на FDDI се състои от два подслоя:


    • Горен подслой, независим от комуникационната среда – подслой PHY(Physical);

    • Долен подслой, зависим от средата – подслой PMD (Physical Media Dependent).

    Подслой PMD изпълнява слeдните функции:



    • Определя изискванията към мощността на сигналите;

    • Определя параметрите на съединителите и маркировката им;

    • Извършва NRZI линейно кодиране на сигналите в кабелите.

    Подслоят PHY извършва кодиране и декодиране на данните, циркулиращи между МАС – слоя и подслоя PMD. В неговите спецификации се определят:



    • Кодиране на информацията в съответствие със схемата 4В/5В;

    • Правилата за тълкуване на сигналите;

    • Поддържане стабилност на тактовата честота от 125 MHz ;

    • Правилата за преобразуване на данните от паралелен код в последователен.

    2.4.5.2. МАС подслой на стандарта FDDI


    МАС – подслоят управлява достъпа до комуникационната среда, а също така приемането и обработката на кадрите.

    В него се определят правилата за:



    • Предаване на маркера;

    • Прихващане и ретранслация на маркера;

    • Формиране на кадъра;

    • Генериране и разпознаване на МАС – адреси;

    • Изчисляване и проверка на 32 разрядно контролно поле.

    Тъй като FDDI покрива разстояния, сравними с тези на MAN (регионални мрежи), са направени подходящи изменения в МАС – протокола Token Ring:



    • Маркерът се пуска в кръга веднага след като възелът предаде своята информация. Допускат се разпространение на няколко кадъра в кръга едновременно, с което се увеличава бързодействието.

    • Стандартът FDDI поддържа предаване на данни за глас и видео. Задава се целево време за обиколка на кръга от маркера, в зависимост от големината и мащабите на мрежата TTRT ( Target Token Ring Time ). TTRT се възприема като препоръка.

    • Линейният код е променен с цел намаляване на честотната лента. Използва се линеен код 4В/5В – четири бита се кодрират с пет бита и се запазва лента на пропускане от 125 MHz.

    Встъпи-телна част

    Начален ограни-чител

    (SD)

    Управле-ние на кадъра

    (FS)

    Адрес на получа-теля

    (DA)

    Адрес на подателя
    (SA)
    • Дан

    • ни



    CRC

    код

    (FCS)

    Краен ограни-чител

    (ED)

    Състоя-ние на кадъра

    (FS)
    28 1 1 2 v 6 2 v 6  4478 4 1 1 байт
    Фиг. 51. Формат на МАС – кадър за стандарта FDDI.
    Работата на слоевете PMD, PHY и MAC се контролира от протокола SMT (Station Management). Протоколът SMT осъществява наблюдение и управление на всички останали слоеве на стандарта FDDI. Във функциите на протокола SMT влизат:

    • Алгоритмите за откриване на грешки и възстановяване;

    • Правилата за мониторинг на работа на кръга и станциите;

    • Управлението на кръга;

    • Процедурите за инициализиране на кръга.

    Съществува модифициран стандарт FDDI ІІ, който поддържа ISDN трафик и ИKM – модулиран глас. Използва се същият кадър с продължителност 125 s.


    2.5. Безжични локални компютърни мрежи
    Терминът безжични връзки се свързва основно с мобилните телефони. Едно от приложенията, в които е направен технологичен пробив е създаването на на безжичните комуникационни мрежи.

    Използването на радиоканалите за връзка между устройствата, макар че не е ново като изобретение, едва напоследък еволюира значително благодарение на широкото разпространение на Internet, локалните и глобалните мрежи, свързващи много хора, позволяващи да си разменят глас, видео и данни помежду си с високи скорости. Развитието на безжичните комуникационни системи е обосновало необходимостта от по-голяма свобода и удобство при изграждането на мрежи, необходимостта от лесното включване на все по-бързо увеличаващия се брой на мобилни абонати, не желаещи да търсят специални точки за включване към мрежата.


    2.5.1. Стандарт IEEE 802.11.
    Комитетът по стандарти на организацията IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), сформира работната група за изработването на стандарт за безжични локално мрежи - стандарт 802.11 през 1990 година. Задачата на тази работна група е била да разработи всеобщ стандарт за радиопредаване и за безжични локални мрежи, които ще работят на честота 2.4 GHz със скорост на предаване на данни 1 и 2 Mbps. Работата по създаването на стандарта е завършена през 1997 година, когато е ратифицирана първата официална спецификация на стандарт 802.11. Стандартът 802.11 е първият стандарт за безжични мрежи (WLAN, Wireless Local Area Network), приет от независима международна стандартизираща организация, разработила освен него, и множество други спецификации и стандарти за мрежовите връзки по кабелни линии и оптически влакна.

    Междувременно технологиите за предаване на данни се развиват с нарастващо темпо, така че първоначално заложените в стандарта скорости за предаване на данни от 1 и 2 Mbps не са достатъчни за големите обеми информация, която се обменя по съществуващите мрежи и са безинтересни за потребителите. Това подтикна разработчиците на стандарта IEEE 802.11 към създаване на нови стандарти, които се явяват разширения на основния.

    Това става през септември 1999 година, когато е ратифицирано разширението на стандарта, получило наименованието IEEE 802.11b (IEEE 802.11 High Rate). Основната разлика от предишния стандарт е повишената до 11 Mbps скорост на обмен на данни между безжичните устройства, което означава трансфер над 1.4 MB/сек. между устройствата и се създават възможности за преминаване към изграждането на гъвкави безжични мрежи от корпоративно ниво.

    Съвместимостта между продуктите, произведени от различни производители, се гарантира от независима организация, наречена Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA, http://www.weca.net), създадена през 1999 година от лидерите в производството на мрежови устройства, между които са: Cisco, Lucent , 3Com , IBM , Intel, Apple, Compaq, Dell, Fujitsu, Siemens, Sony , AMD (над 80 компании).

    Стандартът IEEE 802.11 работи в съответствие с двете долни нива на модела OSI - физическо и канално ниво. Всяко едно мрежово приложение, протокол или операционна система могат да работят при това положение в една безжична мрежа не по-лошо, отколкото това става в обикновена Ethernet мрежа. Основната архитектура, особености, протоколи и служби са определени в стандарта 802.11, а спецификацията 802.11b засяга физическото ниво.

     На физическо ниво са отделени общо три метода за предаване на данни, единият от които е в инфрачервения диапазон, а другите два са радиочастотни, работещи в интервала между 2.4 GHz и 2.483 GHz. Двата широколентови канала могат да използват различни методи за организиране на предаването - метод на пряка последователност (DSSS-Direct Sequence Spread Spectrum), или метода на честотните подскоци (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum).


    2.5.2. Режими на работа стандарт 802.11.
    Стандартът 802.11 фиксира два вида безжично мрежово оборудване - клиент, ролята на който обикновено се поема от компютър с инсталирана безжична мрежова интерфейсна платка (Network Interface Card, NIC), и точка за достъп (Access point, AP), която служи за връзка между безжична и кабелна мрежа.

    Клиентът, е окомплектован с мрежова карта 802.11, която може да бъде с интерфейс ISA, PCI или PC Card, както и във вид на вградено решение. Точката за достъп обикновено е оборудвана с приемо-предавател, интерфейс към кабелна мрежа (802.3) и специализирано програмно осигуряване. Стандартът IEEE 802.11. определя два режима на работа на безжичната мрежа - режим точка-точка (Ad-hoc) и режим клиент/сървър, наричан още режим на инфраструктурата (infrastructure mode). По този начин са озаглавени режимите във повечето програмни пакети, управляващи Access Point, процедурите по настройването на компютрите, които няма как да се избягнат.

    Първият режим, точка-точка, наричан още IBSS - независим набор от обслужвания, както личи и от заглавието, сполучливо трансформирано от неразбираемото "Ad-hoc", представлява елементарна като структура мрежа, в която отделните станции се свързват една със друга пряко, без да е необходима точка за достъп. Това налага някои ограничения от типа на максималния брой устройства, които могат да изграждат такава мрежа, което зависи от типа на безжичното мрежово оборудване и от спецификациите на протокола 802.11.

    Режимът клиент/сървър предполага използването на поне една точка за достъп, представляваща специaлизирано устройство, която да е включена към кабелна Ethernet мрежа, и определен, често ограничен брой крайни безжични работни станции. Този тип конфигурация се нарича основен набор от обслужвания (BSS - Basic Service Set), като при наличието на два или повече BSS се формира разширен набор от служби (ESS - Extended Service Set). Очевидно е предимството на режима клиент/сървър, когато безжичната мрежова станция може да получи достъп до локално мрежово устройство или специфична функция, свързано към стационарната мрежа (например, към мрежов принтер, скенер или Интернет).




    2.5.3. Стандарт 802.11b
    Промяна, внесена в стандарта 802.11b в сравнение с основния стандарт, е поддръжката на две нови скорости на предаване на данни - 5.5 и 11 Mbps. За постигането на тези скорости се използва методът на пряка последователност (DSSS), което означава, че системите 802.11b, използващи DSSS, ще са съвместими с DSSS системите 802.11, но няма да се "виждат" със системите, използващи FHSS 802.11.

    Друга положителна страна на стандарта 802.11b е методът на динамична промяна на скоростта на трансфер в зависимост от силата на сигнала, шумовете в ефира или отдалечеността на станцията. Това, означава, че устройствата IEEE 802.11b могат да установят връзка помежду си при 11 Mbps, после, при възникване на смущения, или при отслабване на сигнала, те автоматично ще намалят скоростта на предаване. След определен период от време, след като се появи възможност устройствата пак да работят на по-висока скорост, скоростта пак ще бъде автоматично увеличена до максимално възможната.

    Повечето модели интерфейсни карти са предназначени за включване към шината PC Card/PCMCIA. За да могат те да бъдат монтирани в компютрите, които нямат такъв слот, производителите предлагат преходници към PCI от PCMCI. За удобство на всички, на които нямат свободно място на PCI слотовете на desktop системите им, много от производителите произвеждат и външни устройства с интерфейс USB.

    Основните характеристики на адаптерите IEEE 802.11b са следните:



    • Интерфейс: PC Card, USB, PCI;

    • Скорост на предаване на данни: до 11 Mbps;

    • Работа в half-duplex режим ;

    • Възможност за работа в режим точка-точка и клиент/сървър с точка за достъп;

    • Работна честота: 2.4 GHz ;

    • Далечина на връзката: 100 до 500 м в зависимост от външните условия и от скоростта за предаване на данни.

    2.5.4. Стандарт IEEE 802.11a и стандарт Hiperlan

    Логичното изискване към все по-големите обеми на трансферирана информация изисква нови промени в стандартите за безжични комуникации. Още през януари 1997 Федералната комисия на САЩ по съобщенията (FCC) е дала разрешение да се използва 5 GHz-вия диапазон за безлицензни радиочастотни мрежи, в който са обособени два участъка (5.15 - 5.35 GHz и 5.725 - 5.825 GHz) с обща честотна лента от 300 MHz. Макар, че и двете спецификации IEEE 802.11 са приети по едно и също време през есента на 1999 година, широкото разпространение на IEEE 802.11b устройства, предлагани още преди това от няколко големи производителя, им осигури предимство пред "конкурентите" от 802.11a. Адаптерите, отговарящи на спецификациите IEEE 802.11a, на външен вид по нищо не се отличават от старите 802.11b, но имат три много основни "вътрешни" разлики: интерфейс: Card Bus, USB 2.0; скорост на предаване на данни: до 54 Mbps; работна честота: 5 GHz.

    Диапазонът от честоти, отделен за IEEE 802.11а, съвпада с европейския стандарт HIPERLAN (High Performance Local Area Network), благодарение на което произвежданото за HIPERLAN оборудване може да се използва на всички континенти. Макар и да са спецификации на един и същ формат, отличаващи се само по една буква в наименованието си, устройствата, отговарящи на стандарта 802.11b не могат да бъдат медернизирани до по-бързия стандарт 802.11а. Мрежовото оборудване на стандартите 802.11а и 802.11b е несъвместимо. Единственото изключение са последните модели точки за достъп (Access Points), които позволяват монтирането в тях на PCMCI карти, отговарящи на стандарта 802.11b, и на стандарт 802.11a.

    2.5.5. Антени за WLAN

    Макар че повечето от устройствата 802.11 и да разполагат с вътрешни антени, по-голяма част от тях, особено точките за достъп, имат с възможност за включване на външни антени. Използването на външни антени, позволява да се увеличи обхвата на устройствата и да се стабилизира и усили приемания сигнал, като в крайна сметка разстоянието между безжичните устройства може да достигне десетки километри. Разбира се, с вътрешните антени е нереално да се очакват подобни разстояния, дори и при пряка видимост между безжичните устройства. Използваните антени могат да бъдат от няколко типа - от антени с тясни диаграми до кръгови (широконасочени) антени. Когато се изисква постигането на максимално разстояние между две устройства, например, при съединение точка-точка, се използват тяснонасочени антени, "прицелени" една в друга. Тясно насочената антена концентрира излъчването си в тясна диаграма, осигуряваща на по-далечно разстояние на връзка. Когато е необходимо да се осигури покритие на по-голяма площ, се използват кръгови антени, например, в рамките на една сграда или по-голяма площ. Възможен е вариантът, когато станцията е условен център се оборудвана с кръгова антена, а станциите около нея - с насочени диаграми към централната антена. По този начин ще се получи съединение точка - много точки. Най-често усилването на антените е между 3 и 24 dB, като всичко зависи от проектанта на конкретната антена.

    2.5.6. Защита на данните в безжичните комуникации

    Всички технологии за безжични комуникации използват един или друг вариант на кодиране на данните с цел тяхна защита. Мрежите, отговарящи на стандарта IEEE 802.11, използват функции за криптиране на информацията, като, в зависимост от класа на устройството криптирането може да бъде 64- или 128- битово.

    При Bluetooth има три режима на защита, като най-защитеният Security mode 3 (link level enforced security) оперира със сеансови ключове (Bond), които се генерират в процеса на свързване на две устройства, и се използват в процеса на свързване, идентификация и предаване на данни между две устройства.

    При всички положения, проблемът със защитата на данните при безжичните комуникационни устройства е открит - все още е сравнително лесно да бъде уловен сигнала от ефира и той да бъде декодиран.

    Стандартът 802.11b осигурява контрол на данните на второ ниво в модела OSI. Използват се механизми на криптиране, известни като Wired Equivalent Privacy (WEP), които могат да бъдат включени или изключени. Криптирането на данни се извършва спомощта на алгоритма RC4 с 40-битов ключ, но съществува и други начини на криптиране.

    Когато WEP е включен, той защитава само пакета с данни, но не и заглавието му, така че всички свързани в мрежата устройства могат да "преглеждат" преминаващите данни. За контрол на достъпа във всяка точка на достъп се разполага ESSID (или WLAN Service Area ID), без информация за който станцията не може да се включи към точката за достъп.

    Освен това, при нея може да се съхранява списък от "разрешени" MAC адреси на упълномощените устройства, по този начин се разрешава към мрежата да се включват само тези устройства, които се намират в списъка.
    2.6. Мрежови операционни системи.
    Горните слоеве на локалните компютърни мрежи се реализират от мрежова операционна система (МОС), която се инсталира в крайните възли – Фиг.52.. В широк смисъл под МОС се разбира съвкупността от операционните системи на отделните компютри, които си взаимодействат помежду си по протоколи с цел обмен на съобщения и подялба на ресурси. Инсталираната МОС на компютрите (Фиг.52.) се състои от:


    • Локална ОС – средства за управление на локалните ресурси на компютъра /памет, процесор, процеси/;

    • Сървърна част – предоставя собствените ресурси за ползване от останалите.

    • Към приложни процеси



    1. Редиректор

    Локална операционна система
  • 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   18


    База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
    отнасят до администрацията

        Начална страница