1. osi модел и модел ieee 802 за локални мрежи. Разширяване и обединяване на локални мрежи. Разширени конфигурации на 10 Mb/s Ethernet

СИ – синхр. Информация.

АП – адрес на получател.

АИ – адрес на източник.

ТК – тип на кадър.

ДП – данново поле – 46-1500 В.

CRC – циклични кодове.

Формираният MAC кадър се прехвърля от 2.1 към 1. Първото ново също се разбива на 2 поднива. Двете поднива се свързват помежду си със съобщителен кабел.

При 10 Base 5 поднивото PMA е в ПрмПрд, а PS и MAC са в мрежовия адаптер. При 10 Base 2 всички поднива се реализират в мрежовия адаптер.

1) на първо ниво – повторители (repeaters).

2) на второ ниво – мостове (bridges) и комутатори (switches).

3) на трето ниво – маршрутизатори (routers)

4) на четвърто ниво – шлюз (gateway).

Когато се използва повторител при 10Base5 и 10Base2, мрежите се свързват на първо (физическо) ниво и получената мрежова конфигурация логически е една мрежа, защото повторителя само приема и препредава физическите сигнали, то тогава се говори за разширяване на комп. мрежа. Разширяването позволява ограниченията на базовите конфиг. по отношение на размаха и макс. брой компютри.

5 – максимално 5 посл. сегмента.

4 – макс. 4 повторителя.

3 – макс. 3 активни (с вкл. комп.) сегмента.

Размах при 10Base2: L=5 x 185м.

По-добър начин за разширяване е чрез паралелно свързване – вертикален сегмент с активни сегменти.

Обединяване на две мрежи чрез мост позволява предаването на данни както в едната мрежа, така и в другата мрежа. Мостовете работят на второ ниво на OSI модела и изпълняват роля на филтри на приеманите кадри. Филтрирането става на базата на MAC адресите на получателите на приеманите кадри. Мостът може да приема разпространяваните в сегментите кадри, буферира ги и проверява адресите на получателите. Кадри от единия сегмент се прехвърлят към друг ако само са предназначени за другия сегмент. В противен случай мостът изтрива буферираните кадри и вътрешните трафици се затварят само в рамките на съответните сегменти => по-голяма производителност на обединената мрежа. Мостовете могат да се използват за разделяне на претоварени сегменти с цел увеличаване на производителността.

Принцип на изграждане – IEEE 802.1 D. Те са невидими за всички комп. в мостуваната LAN. Комп. адресират кадрите в мрежата без да се интересуват дали ще преминат през мостове, кои мостове и т.н.

PA / PB – порт А / В.

БП – буферна памет.

Упр.бл. – управляващ блок.

FDB – маршрутна таблица с 2 колони – SA (Station Address – адреси на комп. в мостуваната LAN) и PN (Port Number – номер на порт).

При увеличаване на броя на портовете се понижава производителността. Мостът приема всички кадри разпространявани в свързаните към него мрежи. Всички приемани кадри се буферират, след което упр.блок преглежда MAC адресите на получателите и се обруща FDB, от където разбира дали съответния кадър трябва да бъде прехвърлен към друг порт или не, в зависимост от дали комп. получател е в другата LAN.

R – Routing – еднобитово. Ако ‘0’ => кадъра не трябва да напуска лок. мрежа. Ако ‘1’ => кадъра трябва да напусне лок. мрежа.

RI – Routing Information – съдържа маршрутна информация към кой порт да се насочи кадъра.

Мостовете само изпълняват маршрутните указания, които се съдържат в постъпващите кадри. Маршрутни таблици се съдържат във всички комп. в мрежата. След като даден кадър е приет в моста, той се буферира и се анализира полето R в кадъра. Ако R=0, буферирания кадър се изтрива, но преди това кадъра се препредава от моста. Ако R=1, =>има маршрутна информация в RI и мостът търси своя идентификационен номер и след това има информация към кой порт да се насочи кадъра. Моста изчаква празен маркер и прехвърля кадъра. За да се разбере, дали кадъра е приет правилно се вдига флаг.

След всяко успешно предаване, независимо дали има още информация за предаване, маркера се освобождава, за да бъде прихванат от комп. с най-висок приоритет (3 бита за приоритет). Когато пълния маркер се предава по кръга, всеки от комп. чакащи празен маркер анализират 3-те бита за приоритет и ако там е записан по-висок приоритет, комп. просто препредава дадения маркер, но ако има по-нисък, дадения комп. записва своя приоритет. Във всеки комп. се поддържа маршрутна таблица.

Процедура за запълване на маршрутните таблици. С помощта на покриващото дърво се намира активна топология и всеки комп. изпраща кадри до възможните получатели в мрежата. Ако F получи кадър от А, той изпраща отговор А. Този отговор се разпространява по всички възможни пътища (не се следва активната топология) и във всеки от мостовете, през които се преминава се попълва инф. за цената на маршрута. Комп. А ще анализира инф. за всички възможни маршрути и ще избере този с най-ниска цена.

3. Комутираща (switch) технология за локални мрежи. Видове комутатори. Способи за превключване на кадри.
Switch – превключвател на кадри.

Архитектура на I-вия Switch с комутираща матрица..

Switch-a работи на II-ро ниво на OSI моделаи основната му функция е да прехвърля или не кадри в зависимост от MAC адресана получателя. Switch-a съдържа определен брой портове, към които могат да се включат както отделните комп. така и сегменти (Port and Segment Switching). В Switch-a има управл. блок и с помощта на комутиращата матрица се осъществяват физичеките връзки м/у портовете.

Когато даден порт започне да приема кадър, той го буферира до получаване на MAC адреса на получателя. Прави се обръщение към упр. блок и се предава MAC адреса на получателя. Упр. блок разбира по адреса към кой порт трябва да бъде насочен кадъра, след което с помощта на комутиращата матрица се организира физическата връзка м/у входящия и изходящия порт. След което остналата част на кадъра се изпраща директно към изходящия порт.

По принципа си на работа switch-a наподобява мост, тъй като той прехвърля кадри само, ако са предназначени за друг сегмент. Switch-а е многопортов бързодействащ мост. Забавяне се получава, когато се прави буфериране. Увеличаването на портовете е трудно защото се усложнява комутиращата матрица. Появява се нова архитектура – TDM – Time Division Multiplexing. I-вите switch-ове са с комутираща матрица, а новите които се появяват са с обща шина.

Управляваща шина – Control Bus.

Даннова шина – Data Bus

Данновата шина е много по-бърза > 6 Gbit/s. Много по-бързата шина се използва в режим на време деление, като се предоставят времеви слотове на двойните портове, които се свързват.

С разработките на модификациите на Switch-овете се появяват разновидности по отношение на буферирането на приеманите кадри.

Класификация на начините на превключване на кадри по отношение на буферирането.

1) Директно прехвърляне (превключване). – кадърът се буферира докато се получи MAC адреса и след това директно се прехвърля (cut through). Минимално забавяне => висока производителност. Недостатък е, че се прехвърлят грешни кадри.

2) С междинно буфериране – по този начин кадрите се буферират до 64В (най-кратки кадри в Internet). Ако е по-дълъг кадъра, след 64В се прехвърля директно. По-бавен.

3) Прехвърляне с пълно буфериране (store and forward) – кадрите се буферират напълно, проверяват се за грешки и се прехвърлят. Най-бавен => по-ниска производителност.

4) Прехвърляне с адаптивно буфериране – има switch-ове, които могат да използват един от начините за буфериране, но има и, които използват 2 и всички начини на буфериране. Преминаването от един към друг начин може да стане или ръчно от администратор или автоматично. При автоматично преминаване има 2 варианта – или всички портове преминават към даден начин, или отделните портове използват различни начини на буфериране.

Допълнителни възможности на SWITCH-а.

Switch-a e устройство, което конструктивно наподобява HUB, а функционално се явява многопортов бързодействащ мост. Основната допълнителна функция е реализация на STP протокола. Целта е същата както при мостовете – подобряване на надеждността на мрежата. Когато мрежите са свързани със switch => switched LAN. Физическа топология и активна топология – единствен маршрут избран от физическата топология. След отказ на порт от активната топология или прекъсване на връзка, STP изгенерирва нова активна топология, като разблокира нов порт или нов резервен switch.

Когато switch-овете са били много скъпи устройства са се използвали като опорни. Повишава се производителността. С времето когато започват да поевтиняват заместват HUB-овете и през 1999-2000г. 95% от мрежите са само със switch-ове. За разлика от Hub-овете, при switch-овете полезната пропусквателна способност е много близка до скоростта на работа на мрежата (10 или 100 Mb/s).

Освен STP, switch-овете имат възможност за изграждане на виртуални мрежи VLAN (Virtual LAN).

I – TX, FX, T4 – поддържат тези видове връзки

II – само TX, само FX и TX, FX

Разликата между двата типа хъбове е във внасянето на забавяне при сигналите. Тип 1 внася почти 2 пъти по-голямо забавяне в сравнение в 2-рия тип. Ако се ползва хъб от първи тип, то към него не може да бъде включен втори такъв. Когато се използва хъб от 2 тип конфигурацията позволява да се включват най-много 2 хъба.

B Enet използваният метод за достъп (МДОН/РК), предполага източникът, който излъчва даден пакет да не е приключил предаването на кадъра или пакета, преди да изтече времето на прозореца на конфликтите.

τ[s] – времето за разпространение на сигнала по шината

А ще разбере за конфлинк в момент от времето m(t+2τ-∆)

Б ще разбере за конфликт m(t+τ)

2τ=PDV

∆=0 в граничния случай

С увеличаване скоростта на мрежата могат да се появят проблеми, които или да наложат корекция в дължината на кадрите или корекция в дължината на шината.

V[bit/s] – скоростта на мрежата. Ако V расте Ткк намалява оттук следва, че Ткк>PDV

Lkk – дължина предаваните кадри [bit].

При Enet 100Mb/s не се променя lkk, не се налага да намаляваме и размаха на мрежата, но се появяват ограничения при разширяване на мрежата, които се изразяват в правилото на единия или втория хъб.

При 100BaseT т.е. Gigabit Ethernet изпълнението на условието за коректна работа налага изменения и в базовата конфигурация. Сметките показват, че ако при Gigabit Enet мрежата искаме да запазим lkk, ще се наложи да намалим τ, т.е. размаха на мрежата и той ще стане под 25м. B Gigabit Enet обаче е възприето за да се запази дължината на мрежта lkk да се увеличава. При анализите за коректна работа на мрежата, документите на IEEE се използва подобна единица BT(bit time) – времето необходимо за предаването на 1 бит или 1 двоичен символ.

Ткк[s]

Tkk[BT] – въведена да елиминираме участието на скоростта

Tkk=576BT

1BT при 10Mb/s Enet 100ns

1BT при 100Mb/s Enet 10ms

1BT при 4Mb/s Token ring 250ns

1BT при 16Mb/s Token ring 62,5ns

Тъй като всеки кадър съдържа освен данните и друга служебна информация, то реална ефективната скорост на мрежата е по-малка от 10(100)Mb/s и зависи от дължината на обменяните кадри. В случай на 10Mb/s Enet след всеки успешно предаден кадър следва междукадров интервал 96BT=9,6μs

Пълното време (Ткк)=576+96=672ВТ

V^kk – скорост на предаване на кадрите

V^kk_еф – ефективна скорост на предаване на данните

V^ДК-скорост на най-дългите кадри 813 кадъра/s

При наличие на конфликти ефективната скорост на работа на мрежата е 50-60%

NVP на съобщителната среда Normal Velocity of Propagation, определя се в % от скоростта на светлината. За UTP кабели, които се използват за изграждане на Enet варира 17400-19500км/s. При такава скорост на пренасяне τ за 100м е 57,4ВТ

Ограниченията при Fast Enet са правилото на единия и на двата хъба. Правилата могат и да не се спазват, ако конкрвтните условия (разстоянията до компютрите са малки). Когато обаче в мрежата се използват и Switch-ове, поради това, че се разделят обалстите на конфликти, размахът на мрежата може да се увеличи, тъй като условието (PDV
5. Изграждане на локални мрежи - стандарт EIA / TIA 568A. Тестване на кабелната система. Разчет на оптични магистрали. Непрекъсваеми токозахранващи устройства (UPS)
Стандартът се разпростира в/у типовете комун. Среди, в/у х-ките на съответните използвани кабели отнася се до използваните конектори, до начините на изграждане на мреж. Платформа, начините за тестване, изисквания за видовете преод от една към друга комун. среда.

Например преход.

Нещо, което трябва да се провери:

дали свързванията са направени коректно

Тестванията обикновено в две части:

1част е главна(main) и 2част отдалечена

• 
  дължината ан кабела (max, сумарна дължина < 100м)
  
• 
  съпротивление на кабела
  
• 
  честотна лента
  
• 
  затихването на сигнала в dB
  

Разчет на оптични магистрали

Разчета се свежда до следното – при дадените условия се разчиа максималната допустима дължина L на кабела, при който данните ще се предават без грешка L < Lmax Действителност трябва да е по-малка от максималната.

Условия, от които зависи Lmax:

• 
  типа на оптичния кабел и неговото затихване в dB/km
  

λ[nm]

λ[nm] - дължина на светлинната вълна

В обвивката се добавят метални примеси за промяна на коефициента на пречупване, но затихване винаги има.

- вид на използваните съединения – F.O. могат да се суединяват. Има 2 вида съединения – разглобяеми и неразглобяеми. Неразглобяемите се правят чрез специални залепващи смоли. Този тип съединения се наричат splice-ове.

По-удачен начин, за неразглобяеми съединения е чрез лазерно заваряване. Затихването е много по-малко. Разглобяемите съединения се правят с помощта на специални оптични конектори. Внася се затихване от всеки конектор.

UPS – uninterruptible power supply – непрекъсваеми токови източници.

Задачата на UPS е да поеме неблагоприятните изменения в напрежението и да предостави възможност да се затворят приложенията при по-продължително отсъствие на напрежение.

По принципа си на работа те биват

• 
  off-line
  
• 
  on-line
  

И в двата случая те съдържат следните блокове:

- изправител – променливото от мрежите => постояннотоково

- акумулаторна батерия (зарежда се от изправителя)

- инвертор – преобразува това от батерията в 220V променлив ток

- превключвател (зарължителен за off-line UPS-ите)

Off-line UPS

Работят в чакащ режим. Наричат се още и stand-by UPS-и. Наричат се така защото при нормални условия в ел.мрежата при UPS-а на компютъра се подава напрежението от електрическата мрежа.

On-line UPS

Наричат се още и full-time UPS-и

Комп. Се захранват от акумулаторната батерия при нормални условия, която се намира в натоварен режим, поради това че тя постоянно се зарежда и разрежда.