Високоскоростни компютърни мрежи. Високоскоростни км-класификация



Дата22.07.2016
Размер218.67 Kb.
ВИСОКОСКОРОСТНИ КОМПЮТЪРНИ МРЕЖИ.
1.Високоскоростни КМ-класификация.

Много приложения на съвременното поколение софтуер, като богати на графика мултимедийни приложения, информационни приложения от типа клиент/сървер, приложения за съвместна (групова) работа и др., изискват при работа в компютърна мрежа по-високи скорости на обмен. Развитието на високоскоростните технологии за компютърни мрежи понастоящем е свързано с четири различни високоскоростни стандарта на КМ:

♦ FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - компютърна мрежа с оптичен кабел и скорост на обмен 100 Mbit/s;

♦ Fast Ethernet (100Base-T) - еволюционно развитие на ЛКМ Ethernet (10Base-T) със скорост на обмен 100 Mbit/s;

♦ 100VG AnyLAN - високоскоростен стандарт за комуникация със 100 Mbit/s, обединяващ протоколите на Ethernet и Token-Ring;

♦ ATM (Asynchronous Transfer Моdе),- високоскоростна технология на КМ със скорост 155 Mbit/s.

2.Компютърна мрежа FDDI.

Общи сведения.Съобщителна среда. FDDI е стандарт ISO 9314 на международната стандартизационна организация ISO и съответства на американския стандарт ANSI X3T9.5 за високоскоростна мрежа с оптичен кабел като съобщителна среда. Мрежата е с кръгова топология - два пръстена с противоположни посоки на движение на данните със скорост 100 Mbit/s. При нормални условия данните се предават само по основния пръстен. Вторият (резервен) пръстен се използува за автоматично възстановяване на съобщителната среда в случай на единично прекъсване на основния пръстен или повреда в една от станциите на КМ.

Методът за достъп до средата (МАС) е с управляващ маркер (Timed-Token Passing) и е подобен на стандарта IEEE802.5/ ISO 8802.5. Разликата се състои във възможността при FDDI в един и същи момент да има повече от една рамка, т.е. една станция може да изпрати множество рамки преди да освободи управляващия маркер. Дължината на кръга може да достигне до 200 km и към него може да се свържат до 1000 PC.

Съобщителната среда се реализира чрез едномодови и многомодови оптични кабели. Стандартът на FDDI за физическия слой Physical Layer Medium Dependent (PMD) е дефиниран първоначално за многомодово оптично влакно и се нарича MMF-PMD. Предвижда използуване на светодиод като приемник на светосигнали и покрива разстояние от 2 km. Стандартът за едномодово оптично влакно (SMF PMD) предвижда използуване на лазерен диод в приемната част и покрива разстояние до 60 km.

Разработват се и варианти за съобщителна среда медни проводници (стандарт CDDI), но разстоянието на комуникация по тази среда е до 100 m.



Мрежова архитектура на FDDI. Мрежовата архитектура на станция FDDI включва: подслоеве на физическия и каналния слой на OSI и допълнителен компонент за управление на станцията (SMT), фиг.1.1.

фиг.1.1


LLC подслоят на каналния слой осигурява услуги на горните слоеве: мултиплексиране и демултиплексиране на множество потребители, филтриране на адреса на станцията, осъществява адресирането и предаването на данни, контролира грешките, при разширени мрежи осигурява услуги на други мрежи като Ethernet и др.

МАС-подслоят на каналното ниво осигурява предаването на маркера (token passing) на рамките с данни в логическия канал. Реализира функциите: инициализация на кръга за предаване (ring), откриване на адреса и филтриране на адресите, генериране на последователност за проверка за грешки в рамката, предаване и приемане на МАС-рамката, повтаряне и препредаване на МАС-рамката и др.

Физическият слой се декомпозира на 3 подслоя: подслой за конфигуриране на превключването, протокол на физическия слой (PHY) и подслой на физическия слой зависим от средата (PMD). Той осигурява изпълнение на функциите : кодиране и декодиране на данните и управление на информацията; предаване на приетите от МАС-подслоя данни; осигурява синхронизация и възстановяване на данните; предаване и приемане на групи кодирани битове за инициализиране на предавателната среда.

За кодиране на предаваните битове се използува символен код NRZI (Nonreturn to Zero Inverted) - 1 се предава с преход на сигнала, а при 0 не се извършва преход. За кодиране на кодови групи се използува т.н. кодиране 4b/5b, при което за предаване на 4-битови данни се използуват 5-битови символи. В предаваните кодови групи не се използуват комбинации с повече от 3 последователни 0, таблица 1.1

Таблица 1.1

PMD-подслоят осигурява:

♦ Предаването на потока от кодираните цифрови данни от една станция до друга през съобщителната среда, като свързването е от типа "точка-точка";

♦ Дефиниране на вида на конектора за интерфейс със средата MIC. FDDI стандартът дефинира 4 класа конектори: А, В, М и S;

♦ Определя характеристиките на оптичните драйвери и приемници, оптичната среда за предаване (едномодово или многомодово влакно), конекторите, мощността на предаване и други физически хардуерни характеристики.

Чрез конектора за интерфейс със средата MIC станцията FDDI се свързва със съобщителния сегмент на средата, който включва 2 оптични кабела, всеки за предаване в двете посоки.

Компонента за управление на станцията (SMT) извършва мониторинг на работата на станцията и контролира и управлява отделни функции на под слоевете, както е показано на фиг.1.1.

Физически слой. Свързване на станции към FDDI. Както беше отбелязано по-горе, съществуват три типа станции и съответни стандарти на конектори, които се свързват към FDDI:

♦ Клас 1 (SAS-Single-Attachment Station)-станции, които се свързват само към единия от двата FDDI-оптични кръга, или към концентратор на FDDI;

♦ Клас 2 (DAS-Dual- Attachment Station)-станции, които се свързват към двата FDDI-оптични кръга;

♦ Клас 3 (DAC- Dual- Attachment Concentrator) - станция-концентратор на няколко FDDI станции.



фиг.1.2


SAS-станциите имат един PHY порт и един канал за свързване към един сегмент на FDDI кръг. Свързването на две SAS-станции е показано на фиг.1.2 и представя възможно най-простата конфигурация на FDDl-компютърна мрежа. Техният МIС-конектор е от типа S (Slave)-подчинен и може да се включват към конектор от тип М (Master).

DAS-станциите имат два PHY порта: един тип А (вход на I-FDDI кръг, изход на II- FDDI кръг), и един тип В (вход на II- FDDI кръг, изход на I- FDDI кръг). Принципът на свързване на 4 DAS-станции в два FDDI кръга е показан на фиг.2.3.



фиг.1.3


DAС-станция-концентратор има три или повече PHY портове, всеки свързан с MIC-конектор. Кoнцентраторът съдържа два МIС-конектора от типа А и В, а другите конектори са от тип М, които може да са от 4 до 16 броя. DAC- кoнцентраторът се използува за създаване на разклонена топология на FDDI, при която дървовидните структури на KM, свързани към концентраторите, се свързват към двойния пръстен (ring) на FDDI, фиг.1.4

фиг.1.4


Осигуряване на предаването на данни при прекъсване на оптичния кабел или отказ на станция. Първият кръг на двукръговия пръстен на FDDI средата се използува за предаване на данни. Вторият кръг може да е незает и да се използува при прекъсвания на оптичния кабел в сегмент от кръга или при неизправност на станция, свързана към FDDI.

фиг.1.5
При несанкционирано прекъсване па двукръговия пръстен на FDDI станциите изпълняват процедура за откриване на сегмента, където е прекъсването и пренастройват конфигурацията на свързването чрез използуване на втория пръстен на FDDI за "заобикаляне" (bypass) на прекъсването. Това преконфигуриране е показано на фиг.1.5.

Свободният физически канал на втория пръстен се използува за заобикаляне на прекъсването, като се реконфигурира и първия пръстен. На фиг. 21.5а е показана поредността на обхождане на станциите от маркера преди прекъсването, а на фиг.21.5б след прекъсването на пръстена на FDDI. Аналогично преконфигуриране на физическия канал се реализира и при отказ на една от DAS-станциите свързани в FDDI. На фиг.21.6 е показан случай на отказ на DAS-станция З и промяна на конфигурацията на FDDI чрез използуване функциите на втория пръстен на топологията. Последователността на обхождането от маркера се променя при прекъсването, както е показано на фиг.1.6б.

фиг.1.6


Протокол на подслоя МАС за достъп до съобщителната среда.

Въпреки че по идея методът на достъп до средата на КМ FDDI си прилича с МДУМ на ЛКМ Token Ring (IEEE 802.5/ISO8802.5), съществува определена разлика в стандарта на МАС-протокола на FDDI. Методът на достъп при тази мрежа е от типа "неограничен-маркер"-МДНМ (Timed-token Ring Access Protokol).

МАС-подслоят на FDDI използува МДНМ протокол, който управлява начина, по който МАС-подслоя има достъп до средата за предаване на данни. Управляващият достъпа до средата протокол предава специален маркер, наричан timed-token, по логическия кръг от една станция към следващата. Когато маркерът достигне до PHY порта, свързан със средата, той се предава през физическия слой към МАС-подслоя на дадена станция, при което на подслоя се позволява да предаде рамката с данни в канала. Ако МАС-подслоя има рамка за предаване, той задържа маркера и използува PHY порта за предаване на рамката. Когато МАС-подслоят няма готовност за предаване на рамка, той предава през физическия слой в средата маркера на следващата станция. Когато рамката премине през всички станции и се върне към МАС-обекта, който е предал рамката в средата, МАС-подслоят снема тази рамка от по-нататъшно предаване в средата.

Когато МАС-обектите препредават рамките по пръстена на FDDI, те внасят промени в полето за статус на рамките, което показва какви грешки са открити, откритите адреси или копиране на рамката за обработка и др. Когато МАС-подслоят е завършил предаването на дадени рамки, е възможно той да предаде нова рамка до МАС-подслоя на друга станция, като тази рамка аналогично ще обиколи пръстена на FDDI.

Действието на МДНМ-протокола за предаване на маркер и рамки в КМ FDDI, към която са свързани 4 работни станции (PC), е илюстрирано на фиг. 1.7, като: a) PC1 чака маркера да пристигне от РС4; б) РС1 отстранява маркера от средата и предава рамката 1; в) РС1 предава маркера в средата; г) рамка1 е адресирана до РСЗ, която копира рамка 1 от средата; д) докато РСЗ е завършила копиране на рамка1 и рамка1 продължава да се разпространява в средата към РС4, РС2 отстранява маркера от средата и започва предаване на рамка2; е) РС2 предава маркера в кръга, РС4 копира рамката2, която е адресирана до нея и РС1 отстранява от кръга достигналата до нея рамка 1; ж) РС1 е отстранила от кръга рамка1, но препредава по кръга рамка2 и маркера; з) РС2 отстранява от кръга рамка2 и препредава маркера и т.н.

фиг.1.7


Формат на рамката и маркера. Според терминологията на стандарта FDDI при предаване на данни от по-горните слоеве на OS1 към каналното ниво в МАС-подслоя се формира МАС-рамка (frame), която се предава към физическия слой на станцията. В последния- се добавят нови полета към рамката и се формира пакет (packet) на физическия слой. Физическият слой предава в средата FDDI пакета. При приемане на този пакет от физическия слой на друга станция от пакета се отделя рамката и се предава към МАС-подслоя, а чрез него и към следващия подслой (LLS) и слоеве на станцията.

Форматите на пакета и МАС-рамката са показани на таблица 1.2.

Таблица1.2

МАС-рамката се включва във физическия пакет заедно с полетата: встъпителна част, начало на рамката, край на рамката и статус на рамката. Полетата на пакета изпълняват следните функции:

♦ "Встъпителната част" се използува за синхронизация на тактовия генератор на всяка станция.

♦ Полето "начало на пакета" е уникална сигнална последователност, която се използува за синхронизиране началото на рамката.

♦ Полето "управление на рамката " определя типа на рамката. То има битовия формат CLFFZZZZ, където С определя дали рамката е синхронна или асинхронна, L определя дали са използувани 16 или 48 битови адреси, FF определя вида на рамката (МАС-рамка или LLC-рамка) и ZZZZ осигурява управление на информацията в МАС-рамките.

♦ Полетата "адреси на получателя и на подателя "са 48 битови. Адресът на получателя може да бъде: индивидуален и групов, на подателя винаги е индивидуален на дадена станция.

♦ Полето за "данни" може да съдържа данни предадени от LLC-подслоя или информация за управление доставена от МАС-подслоя. Максималната дължина на полето е 4478 октети.

♦ Полето "CRC" съдържа последователност на 32-битов цикличен код. Тази последователност е определена на базата на съдържанието на полетата за данни, адрес на получателя, адрес на подателя. Приемната станция извършва аналогични изчисления на необходимата последователност в това поле. Ако приетата стойност на гюлето се отличава от изчислената, рамката се счита за приета с грешки.

♦ Полето "край на рамката " определя края на МАС-рамката.

♦ Полето "статус на рамката "съдържа информация за откритите грешки, за разпознатите адреси и за копирането на рамката.

Форматът на рамката на маркера е представен в таблица 1.3

Таблица1.3



Основен режим на предаване на данни в KM FDDI е асинхронният режим. Синхронен режим съществува като опция, като за него се заделя честотна лента. При асинхронното предаване има две възможности. Първата е разгледаният режим на "неограничен маркер"(Timed-Токеn), а втората - режим на "ограничен маркер" (Restricted-Token). В типичния FDDI режим с "неограничен маркер" същият се счита от всяка работна станция като разрешение за предаване на данни. "Ограниченият маркер", който може да бъде заявен от LLC-подслоя, се използува от станция, която изисква целия незает асинхронен трафик за определен период от време.

Асинхронното предаване може да включва до 8 нива на приоритет. На по-високия приоритет се отдава повече време, отколкото на по-ниския. Използуване на приоритет е опция в КМ FDDI.

Предимства на KM FDDI са:

♦ мрежата работи с висока скорост и голямо натоварване на големи разстояния;

♦ управлението на КМ е опростено от вграденото в системата управление на станцията SMT;

♦ възможна е работа, както с оптичен, така и с меден кабел;

♦ двойният пръстен на съобщителната среда осигурява висока надеждност при отказ на кабелната среда или на работна станция;

♦ с KM FDDI може да се покрие голямо разстояние до 100 km, което я прави удобна за използуване като опорна мрежа (backbone);

Като недостатък на KM FDDI може да се отбележи: скъпо струващо оборудване, особено на съобщителната среда. Поради това тя е подходяща за приложения, в които има мощни работни станции, нараства броят на работните станции, предават се големи обеми данни на големи разстояния.

3.Локална компютърна мрежа Fast Ethernet

ЛКМ Fast Ethernet или 100Base-T е еволюционна технология на високоскоростна мрежа, предлагаща гъвкавост на прехода от 10 Mbit/s към 100 Mbit/s. Тя е развитие на ЛКМ Ethernet със скорост на предаване 10 Mbit/s.

Топологията на ЛКМ Fast Ethernet е звездообразна или дървовидна и реализира същия протокол за достъп до съобщителната среда - МДОН/РК (CSMA/CD). Утвърден е стандартът на мрежата като IEEE 802.3u. Независимо че прилича на стандарта Ethernet (IEEE 802.3), Fast Ethernet не е същия стандарт и се налага разделяне на мрежите Fast Ethernet от Ethernet-10 Mbit/s чрез превключватели, комутатори, мостове и др.

Особености на съобщителната среда и физическия слой на ЛКМ Fast Ethernet. 100Base-T стандартът поддържа три спецификации на физическо ниво по OSI за поддръжка на различни типове кабели:

♦ 100Base-TX за двучифтов неекраниран кабел, усукана двойка категория 5 UTP и екранирани две усукани кабелни двойки STP Type 1;

♦ 100Base-T4 за четиричифтов неекраниран кабел, усукана двойка категории 3, 4 или 5 UTP (т.е. използуваните в Ethernet-10 Mbit/s);

♦ 100Base-FX за оптичен кабел с оптични влакна 62.5/125 микрона.

Някои производители предлагат и стандарт 100Base-T2 за кабел усукани двойки категория 3 UTP.

Трите по-горни типа среди могат да работят съвместно, като се свържат към Т4 или ТХ концентратор. Стандартът 100Base-T4 позволява преход от съществуваща ЛКМ 10Base-T c инсталиран кабел UTP категория 3. Максималната дължина на кабел UTP до концентратора е 100 m.

С използуване на стандарта 100Base-FX могат да се покриват разстояния до 250 m.

Отличителна характерна черта на Fast Ethernet стандарта 100Base-T е независимият от средата интерфейс (спецификация МП). Той дефинира стандартен интерфейс между МДОН/РК протокола на стандарта 100Base-T и една от споменатите три съобщителни среди. МП осигурява универсален начин на свързване на приемо-предаватели от физическия слой към всички съобщителни среди, включени в стандарта 100Base-T и поддържащи както 10Mbit/s, така и 100 Mbit/s. Подобно на AUI съединителя, използуван в 10Base-5 Ethernet, интерфейсът MП дава възможност да се използуват различни типове кабели: категория 5 UTP за 100Base-TX, категории 3,4 и 5 UTP за l00Base-Т4 или оптични кабели за 100Base-FX.

Единствената разлика между ЛКМ Ethernet 10 Mbit/s и ЛКМ Fast Ethernet 100 Mb/s е, че последната не поддържа коаксиален кабел като съобщителна среда.

В 100Base-T стандарта се използуват няколко вида концентратори:

♦ концентратори за съвместно ползуване на средата (hub);

♦ превключващи концентратори (комутатори)-LAN switch;

♦ стекови концентратори.

фиг.1.8


При първия тип концентратори (hub) честотната лента се ползува съвместно от всички PC, като свързаните към тях PC трябва да са от един и същ стандарт по скорост-10 Mbit/s или 100 Mbit/s, фиг.1.8

Вторият тип комутатори (LAN-switch) предоставят отделен канал с пълната честотна лента (и скорост) на всяка отделна работна станция (PC), като комутаторът може да превключва PC c 10 Mbit/s и 100 Mbit/s скорости, фиг.1.9.

Като се свържат един към друг концентраторите за съвместно ползуване образуват стекови концентратори.

фиг.1.9


4. Локална компютърна мрежа l00VG-AnyLAN.

ЛКМ 100VG-AnyLAN се базира на утвърждаващия се стандарт IEEE 802.12 за предаване на пакети от данни със скорост 100 Mbit/s. Тя обединява характеристиките на ЛКМ Ethernet и ЛКМ Token-Ring, комбинирайки двете процедури на достъп до съобщителната среда на двете мрежи.

Топологията на свързване на ЛКМ 100VG-AnyLAN е физическа звезда, фиг.19.1 и фиг.21.8. Включва един или няколко концентратора (hub), кабелна система и незадължителни устройства за междумрежови връзки.

Кoнцентраторът на ЛКМ 100VG-AnyLAN е централно устройство в мрежата и към него се свързват всички мрежови устройства. Може да има два типа портове:

♦ портове за връзка с по-ниско ниво (Down-link Ports), които се използуват за включване на всеки краен възел на PC или на концентратори на по-ниско ниво;

♦ порт за връзка с по-високо ниво (Uplink Port), който се използува при каскадно свързване на концентратори за връзка с концентратор от по-високо ниво.

В ЛКМ l00VG-AnyLAN са вградени режими на защита на информацията.

Съобщителната среда на ЛКМ 100VG-AnyLAN може да се реализира със следните видове кабели:

♦ неекранирани кабели UTP: категории 3, 4 и 5 - с номинална дължина между две устройства 150 м;

♦екранирани кабели STP Type 1, 2, 6 - с номинална дължина между две устройства 100 м;

♦ влакнесто-оптичен кабел.

фиг.1.10


В съответствие с модела OSI в ЛКМ 100VG-AnyLAN са стандартизирани физическият и каналният слоеве, които са декомпозирани на подслоеве.

Физическият слой на мрежовата архитектура на ЛКМ 100VG-AnyLAN се състои от 2 подслоя, фиг.1.10:

♦ подслой независим от съобщителната среда PMI-(Physical Medium Independed);

♦ подслой зависим от съобщителната среда PMD-(Physical Medium Depended).

Взаимодействието между двата подслоя се базира на интерфейс, независим от съобщителната среда MII.

Физическата връзка със съобщителната среда се осъществява чрез интерфейс, зависим от средата MDI (Medium Dependend Interface).

Подслоят PMI обработва рамките с данни независимо от вида на линиите за предаване във всяка мрежа. Подготовката на рамката за предаване е свързана с преобразуване и кодиране на данните, както и разделяне на единичния поток байтове в 4 посоки канали PMI. При кабелни системи UTP всеки канал е една усукана двойка. Мрежите с две екранирани усукани двойки или с оптични кабели използуват специални мултиплексори. Преди да премине към подслоя PMD за предаване в съобщителната среда, към рамката се добавят встъпителна част и ограничители за начало и край на рамката.

Подслоят PMD определя зависещите от съобщителната среда процеси в мрежовите адаптери на ЛКМ 100VG-AnyLAN. Функциите на този подслой включват: мултиплексиране при съобщителни линии тип STP и оптични кабели, кодиране NRZ на предаваните сигнали, осигуряване на електрическите и механични параметри за средата, контрол на състоянието на канала.

Каналният слой на мрежовата архитектура включва известните два подслоя LLC и МАС. Функцията на слоя е да осигурява надеждно предаване на данни между две PC или два възела. При предаване към постъпващия от мрежовия слой пакет данни в лодслоя LLC на каналния слой се добавят адресите на получателя и подателя, символи за оформяне на рамката и код CRC.

Както беше подчертано, в ЛКМ 100VG-AnyLAN се обменят рамки с формати Ethernet и Token-Ring. Всеки сегмент от ЛКМ 100VG-AnyLAN е хомогенен и поддържа само един от типовете формати на рамката, а не едновременно и двете.

Формираната рамка от подслоя LLC се предава на МАС-подслоя за управление на достъпа до съобщителната среда, където се оформя съответната рамка с формати Ethernet или Token-Ring. При приемане на рамка в този подслой се анализира адресът на получателя, проверява се за грешка чрез CRC.

Функциите на подслоя МАС в концентратора на ЛКМ 100VG-AnyLAN осигуряват: приемане на заявките за предаване от PC, интерпретиране на адреса на получателя, изпращане на постъпващите рамки до съответния изходен порт.

Подслоят МАС включва протокол за обмен с приоритет при поискване DPP (Demand Priority Protocol). Този протокол определя кой от пакетите на възлите в мрежата да бъде предаден в канала и определя типичния за ЛКМ 100VG-AnyLAN детерминирай метод за регулиране на достъп до съобщителната среда. При този метод кoнцентраторът прави последователни запитвания към всички устройства в ЛКМ свързани към него, за да установи дали някое от тях желае да предава. Ако някое от крайните устройства е готово да предаде рамка, то изпраща заявка с нормален или висок приоритет към концентратора. В противен случай се отговаря със сигнал за незаетост. Ако повече от едно устройство желае да предава, кoнцентраторът определя реда на базата на приоритета на заявката (нормален или висок) и номера на порта на PC. Методът на достъп DPP е безконфликтен и честотната лента на съобщителната среда се предоставя на потребителя до завършване на предаването. Това е много полезно за мултимедийни и видеоприложения за реално време, работещи в мрежата.

Предлаганата съвместимост между стандартите IEEE 802.3 и IEEE 802.5 е най-важното предимство на 100VG Any-LAN.

5. Свързване на компютърни мрежи.

Свързване на ЛКМ. Междумрежови комуникации. Основни принципи.

ЛКМ обединяват голям брой работни станции (PC) и предоставят на потребителите определени услуги. Все по-голямо значение придобива обаче необходимостта от използуване на услугите на други ЛКМ, на глобални и регионални КМ или на отдалечени компютърни системи. Това се реализира чрез свързване на ЛКМ и междумрежови комуникации на ЛКМ.

Свързването на отделни компютърни системи (ЛКМ, глобални КМ, компютри и др.) се извършва на различни слоеве от OSI посредством т.н. междумрежов възел (ММВ). Той може да се определи като компютърна комуникационна система, осигуряваща взаимовръзката между две компютърни системи по такъв начин, че комуникацията между тях да се извършва от край до край, а самият ММВ да остава "невидим" за двете компютърни системи. Това е илюстрирано на фиг.1.11, където с ММВ са свързани двете компютърни системи К1 и К2, които поддържат съответно протоколите П1 и П2 на слой съответно С1 и С2. Слоевете С1 и С2 са обединяващи слоеве на компютърните системи. Информационният поток от "приложна програма 1" до "приложна програма 2" преминава през слоевете на системите К1, ММВ и К2, както е показано на фиг.1.11 с пунктирана линия.


фиг.1.11


Когато взаимосвързаните компютърни системи имат мрежова архитектура, отговаряща на еталонния модел OSI, слоят С1 съвпада със слоя С2, а протоколът П1 е съвместим с П2. В този случай функциите на ММВ са сведени до минимум. В практиката са разпространени компютърни системи, които не са изградени изцяло на основата на OSI или са изградени въз основа на разнотипни стандарти на протоколите и интерфейсите на OSI. В този случай се налага преобразуване на комуникационните протоколи чрез ММВ. Взаимосвързаните системи трябва да използуват съвместими протоколи във всички слоеве над обединяващия ги слой. ММВ преобразува протоколите само в слоевете под обединяващия слой. Поради това изборът на слоя, на който ще се извърши обединяване на две компютърни системи, зависи от това до каква степен са съвместими техните слоеве и протоколите им от определен слой нагоре. Колкото по-нисък е слоят на обединяването, толкова по-прости са функциите на ММВ, от което ще се определя и пропускателната му способност и бързодействието му.

При свързване на две или повече компютърни мрежи ММВ изпълнява редица протоколни функции.

♦ адресиране на дадена PC за получаване (предаване) на данни от (или към) една или повече PC на основата на адрес или име;

♦ маршрутизиране за описване на подходящ път (маршрут) до PC-приемник на определен пакет данни;

♦ сегментиране на пакети при обединяване на разнородни мрежи с различни дължини на пакетите или рамките;

♦ управление на натоварването при свързване на КМ с различни скорости на предаване на данните;

♦ управление на грешките за откриване на грешки в предаваните между КМ пакети и тяхното възстановяване;

♦ управление на приоритетите и др.

ММВ, чрез които се осъществяват междумрежовите комуникации на КМ, се разделят на следните видове, фиг.1.12:

фиг.1.12


♦ Повторители (repeaters) и концентратори (hubs), които регенерират или преобразуват сигналите във физическата среда на ЛКМ и се използуват за свързване на еднотипни компютърни системи и ЛКМ.

♦ Мостове (bridges) са ММВ, които направляват информационните пакети от една ЛКМ към друга ЛКМ, така че съдържанието на пакета да не се променя. Обикновено тези операции се реализират от каналния слой на ЛКМ.

♦ Маршрутизатори (routers) са ММВ на нивото на мрежов слой и преодоляват различия в ЛКМ в първия до третия слоеве и изисква общ мрежов протокол на две ЛКМ.

♦ Шлюзове (gateways) са ММВ, които извършват преобразуване на протоколите и реализират свързването на две ЛКМ на ниво на различни протоколни слоеве, каго са специфични за протоколите, за които са предназначени.



Повторители и концентратори. Повторителите обединяват два или повече сегмента на ЛКМ с шинна топология за формиране на по-голяма ЛКМ, фиг.20.6. Реализират се на нивото на физическия слой, като приемат сигналите от един кабелен сегмент и го препредават към един или повече кабелни сегменти, като регенерират сигналите. Повторителите може да свързват различни съобщителни среди на една ЛКМ, например оптична с кабелна среда. В ЛКМ с кръгова топология всяка PC изпълнява функцията на повторител. Чрез повторителя на практика се удължава пътят на сигналите във физическата среда, като общата дължина на взаимосвързаните сегменти на ЛКМ е ограничена от максимално допустимото закъснение на сигнала в тази среда.

фиг.1.13


Концентраторите позволяват да се свързват еднотипни устройства. Съществуват два типа концентратори. Първият тип са автономните концентратори, които осигуряват връзки между компютрите (обикновено при топология "звезда"). Имат фиксиран брой входове, имат само апаратна реализация и нямат възможности за управление конфигурацията на мрежата.

Вторият тип са т.н. интелигентни концентратори. Те са апаратно-програмни устройства и имат възможности за управление на ЛКМ. Съществуват концентратори за следните стандартни интерфейси: 10BASE-T Ethernet, FDDI, Token Ring, AppleTalk и др. Притежават много повече входове - 300, 500 и повече. Използуват специален протокол за управление на мрежата-SNMP (Simple Network Management Protocol). Имат възможности за наблюдаване и отчитане на дейностите в мрежата, като мрежов трафик, повреда в кабелната система, резервиране на захранването в мрежата и др.



Мостове. Мостът (bridge) е високопроизводително апаратно-програмно устройство, използувано за свързване на две ЛКМ и за създаване на разширена ЛКМ, фиг.1.13. Предава пакети, използувайки или адресите на поднивото за достъп до съобщителната среда МАС, или чрез поддържане на логически канали за междумрежова комуникация от подслоя LLC. Обикновено се използува за свързване на ЛКМ на къси разстояния, но е възможно и използуване за големи разстояния, ако се използуват некомутируеми линии, фиг. 22.4. Мостът работи със съвместими МАС протоколи на достъп (IEEE 802.x/ISO 8802.x, HDLC и др.) и свързва само еднотипни KM: Ethernet - Ethernet, Token Ring - Token Ring, X.25 - X.25 и др.



Маршрутизатори. Маршрутизаторите (routers) са многопротоколни устройства. Те позволяват свързване на хетерогенни (разнородни) ЛКМ на мрежово ниво, фиг.1.15. Функциите за маршрутизиране се решават на мрежово ниво, което осигурява свързване на подмрежи.

При ЛКМ няма изявен мрежов слой, фиг. 19.4 (глава19), поради което подмрежата в тях се образува на основата на физическия и каналния слой на ЛКМ. Чрез маршрутизаторите на мрежовия слой се решават редица проблеми, като адресация и сигнализация, когато се свързват КМ с комутация на пакети и КМ с комутация на канали, защита от неправомерен достъп до мрежовите ресурси на отдалечена ЛКМ и синхронизацията на обмена при свързването на КМ с различни скорости на предаване на данни. Маршрутизаторите идентифицират протокола на ниско ниво, насочват пакета, откриват грешки и актуализират таблицата на мрежовите топологии.



фиг.1.15


Тази ММВ намира приложение при свързване на ЛКМ с КМ за предаване на данни от типа Х.25, при свързване на няколко ЛКМ чрез високоскоростна опорна (backbone) KM или при свързване на ЛКМ с глобални мрежи, например с INTERNET.

Маршрутизаторите са програмно-технически устройства много по-сложни от мостовете и изискват значително по-големи изчислителни ресурси и памет. Стремежът е повече функциите им да се решават с апаратни средства за повишаване на пропускателната им способност.

В практиката при реализация на маршрутизатори, са се утвърдили преимуществено два подхода:

♦ маршрутизатори с преобразуване на протоколите (МПП), поддържащи виртуални канали на мрежово ниво на основата на протокола Х.25 на МККТТ;

♦ маршрутизатори с опаковане на протоколите (МОП), поддържащи дейтаграмен междумрежов протокол (INTERNET).

При ММВ чрез МПП се осъществява двустранно преобразуване на протокола П1 в протокол П2 и от протокол П2 в протокол П1, фиг.1.11. По този начин приложна програма 1 на компютърна система К1 от КМ1 може да комуникира с приложна програма 2 на компютърна система К2 от КМ2 по протокол П1, а приложна програма 2 на компютърна система К2 от КМ2 комуникира с програма 1 на компютърна система К1 от КМ1 по протокол П2.

При съществено различаване на протоколи, каквито са разликите-например между протоколите на ЛКМ и на глобалните КМ, широко се използуват маршрутизатори с опаковане на протоколите. При тях, както във взаимосвързаните компютърни системи, така и в ММВ, се добавя допълнителен слой, еднакъв за всички системи. Т.е. към 7-слойната мрежова архитектура се добавя допълнителен слой, с допълнителен междуслоен интерфейс, както и допълнителен комуникационен междумрежов протокол.

На този слой към информационния пакет или рамка се добавя допълнителна заглавна част, т.е. той се "опакова" в пакет, характерен за слоя и комуникационния протокол. На фиг. 1.16 е представен пример на МОП, като допълнителният слой INTERNET е общ за ЛКМ, за маршрутизатора и за глобалната мрежа. На този подслой те комуникират с един и същи междумрежов протокол ММП. По този начин маршрутизаторът с опаковане на протоколите преодолява несъвместимите различия на протоколите П1 и П2 на ЛКМ и глобалната КМ.



фиг.1.16


Шлюз. Шлюзът (gateway) е вход или изход от компютърна мрежа за предаване на данни, която има различни от дадена ЛКМ протоколи. Той свързва две несъвместими по процедури за достъп и протоколи мрежи, както ЛКМ, така и глобални КМ. Шлюзовете извършват преобразуване на протоколи и кодове. Най-често се използуват за свързване на ЛКМ с глобална КМ или за свързване на две отдалечени ЛКМ чрез съобщителната среда на глобална КМ. Като пример ще се разгледа шлюз на транспортния слой, който не зависи от типа на подмрежите на взаимосвързаните компютърни системи и от начина на реализация на мрежовия слой. Транспортният протокол осигурява комуникация от край до край, така че конкретната мрежова архитектура на подмрежите (протоколи Х.25, TCP/IP, IEEE 802.x без мрежов слой и др.) е без значение.

фиг.1.17


В случая на свързване на ЛКМ без мрежов слой с глобална КМ се разчита на високата скорост на предаване и на надеждността на ЛКМ и тя се разглежда като една компютърна система с множество процесори. Глобалната КМ адресира цялата ЛКМ като една своя станция. По-нататъшното конкретно адресиране на РС-получателя в ЛКМ става, като изпратеният от глобалната КМ адрес от транспортния слой се преобразува в шлюза в адрес на ЛКМ. За реализирането на този механизъм на адресиране е необходимо разширение на адресното пространство на глобалната КМ, като в пакета се добавя ново поле, отразяващо адреса на PC в ЛКМ. На тази основа може да се осигури предаване на данни от край до край между PC от ЛКМ и станция от глобална КМ.

Освен при свързване на ЛКМ с глобални КМ този подход се използува и при свързването на две или няколко ЛКМ чрез съобщителната среда на глобалната КМ с комутация на пакети по стандарта Х.25 на МККТТ. На фиг.1.17 шлюзове на две ЛКМ са свързани чрез КМКП Х.25, като е образувана глобална мрежа, изградена до транспортния (четвърти) слой на OSI с характерния за тези КМ протокол на транспортния слой с надежден транспорт. Шлюзът осъществява преобразуване на отличаващите се един от друг протоколи от транспортния слой на ЛКМ и на Х.25. В ЛКМ се използува транспортен протокол, осигуряващ ненадежден транспорт (ННТ) на големи разстояния, а в глобалната КМ-протокол с надежден транспорт (НТ). Шлюзът реализира преобразуването между тези два протокола.



Маршрутизаторите и шлюзовете използуват синхронни линии за отдалечена връзка със скорости на предаване от 64 Kbit/s до 1.544Mbit/s, като поддържат протоколите Х.25, TCP/IP, FDDI и др.





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

    Начална страница