Дисциплина: Компютърни мрежи Упражнение 6

Дисциплина: Компютърни мрежи Упражнение 6

Цел на упражнението е да се изучат:

- Типичните профили на информационното натоварване в локални мрежови сегменти;

- типичните MAC протоколи;

- приложението на протоколите според потребителския профил;

1. ТЕОРЕТИЧНИ СВЕДЕНИЯ

А. Общи сведения

В локалните мрежи методите на достъп се определят от наличието на обща комуникационна среда. Основно те биха могли да бъдат разделени на два вида – детерминирани и недетерминирани.

При детерминираните методи за достъп всяка станция от локалната мрежа е присвоена непрекъснато част от пропускателната способност на комуникационната среда. Основни представители на този тип методи са методите осигуряващи разделяне на каналите по честота и време в различни разновидности. Основен недостатък на този тип методи е, че поради случайния характер на информацията, в рамките на локална компютърна мрежа, се получава много малък коефициент на използване на пропускателната способност на средата.

При недетерминираните методи за множествен достъп, общата информационна среда се разпределя и се предоставя на станциите, които имат готови за предаване съобщения. Такъв подход дава възможност за по ефективно използване на средата.

Стандарта е разработен за работа в локални мрежи с шина физическа топология и подържа CSMA/CD. IEEE 802.3 е за локални мрежи с 1-настойчив вариант (Р-настойчив с вероятност 1) на изпълнение CSMA/CD. Съгласно стандарта, предавателната среда е разпределена между участващите. Реализацията на CSMA/CD като подслой на MAC (Media Access Control-подслой за управление на достъпа до физическата среда. МАC подслоят комуникира директно с мрежовата адаптерна карта и се грижи за доставката на коректни данни между два компютъра в мрежата) реализира контрола на достъпа до средата. Методът за достъп е състезателен.

Физическата среда на Ethernet е пасивна, което означава, че получава захранване от компютрите и следователно няма да се разпадне, освен ако кабелите не са прекъснати физически или терминирани неправилно.

При реализация на физическото ниво е възможно да се използват реализации от тип baseband (тя е архитектура използваща еднолентово предаване пращащи цифрови сигнали по едната честота) и broadband (широколентова мрежа използваща аналогови сигнали по отделно входящи и изходящи канали). Мрежата е реализирана като множество сегменти със шинна топология.

Ethernet разделя данните на пакети във формат, който се различава от пакетите, използвани в другите мрежи. В Ethernet данните се разделят на кадри.

Ethernet мрежите предлагат разнообразни алтернативи за окабеляване и различни топологии.

Мрежата Token Ring е стандартизирана от IEEE в спецификацията 802.5. Метод на достъп с управляващ маркер (token), обикалящ по кръга (ring). Тази разработка е на базата на локалната мрежа, разработена от IBM, носеща същото име през 1985 година.

Основни при разработката и анализ на кръговата топология физическата дължина на един бит. Ако скоростта на предаване на физическата среда на кръговата топология е R Mbps, всеки 1/R s ще има предаване на един бит. Ако се приеме че скоростта на разпространение на сигнала е 200 m/s, всеки бит ще заема 200/R метра от кръга. Това означава че в мрежа с кръгова топология, с обща дължина на окабеляването от 1000 метра по едно и също време може да съдържа 5 бита.

Архитектурата на една Token Ring мрежа се състои от физически кръг. Но при реализацията на IBM, топологията е звезда/кръг, като компютрите в мрежата са свързани в централен хъб (фиг. 1.13). Пътят на маркера между компютрите представлява логически кръг. Действителния, физически кръг от кабели се намира в хъба. Потребителите са част от кръга, но се свързват към него чрез хъба.

Token Ring включва следните възможности:

• 
  Смесена топология звезда/кръг (star wired ring)
  
• 
  Метод на достъп с управляващ маркер (token passing)
  
• 
  Окабеляване с екраниран и неекраниран кабел с усукана двойка проводници (тип 1, 2 и 3)
  
• 
  Скорост на трансфер 1, 4 или 16 Mbps
  
• 
  Едноканално (baseband) предаване
  
• 
  Прилага се диференциално манчестерско кодиране, като абсолютна стойност на нивата ‘0’ и ‘1’ е между 3V – 4,5V.
  
• 
  Спецификация 802.5
  

Информационния кадър циркулира около кръга, докато достигне станцията за която е предназначена, тя копира кадъра в своя приемащ буфер и поставя маркировка в полето за състояние на кадъра, за да укаже че информацията е била получена. Информационния кадър продължава по мрежата, докато стигне до станцията, която го е изпратила, който разбира, че предаването е било успешно. Тя маха кадъра от кръга и пуска нов маркер.

Комитета за стандарт ANSI X3T9.5, създава FDDI стандарта. След създаването на спецификациите, ANSI представя FDDI на ISO която, след това създава международната версия на FDDI която е на пълно съвместима с версията на ANSI стандарта. FDDI дава възможност да се вържат до 1000 работни станции на разстояние до 200 километра една от друга. Най-важните протоколи при изпълнението на FDDI са базирани на протоколите от стандарта IEEE 802.5. Разликата между двата се състои в това, че при IEEE 802.5 една станция няма възможност да създава нов управляващ маркер.

FDDI има четири спецификации.

• 
  MAC (Media Access Control) – определя достъпа до средата до физическата среда, включително: формата на кадъра, управлението на знака, адресиране, алгоритми за циклично пресмятане на излишни проверки грешно построени механизми.
  
• 
  PHY (Physical Layer Protocol – протокол на физическо ниво) – определя процедурите за кодиране на данни декодиращите процедури.
  
• 
  PMD (Physical Layer Medium – медии на физическо ниво) – определя характеристиките на предавателната среда, включващо: връзка с оптично влакно, енергийни нива, грешки в скоростта на битовете, оптични компоненти, конектори.
  
• 
  SMT (Station Management – управление на станциите) – определя конфигурацията на FDDI станция: коефициент на пръстена, особености на пръстеновидния контрол, добавяне и премахване на станции, инициализиране, изолиране на дефекти възстановяване, съставяне на таблици, статистики.
  

FDDI за физическа среда използва двоен кръг изпълнен с оптично влакно. Условно може да кажем, че единия от кръговете се използва по посока на часовниковата стрелка, а другия обратно на нея. В случай на повреда или прекъсване в единия от двата кръга, другия може да служи и като осигурителна среда. Ако и двата кръга бъдат прекъснати, двата кръга биха могли да се съединят и да се използват отново като един кръг с двойно по-голяма дължина. Всяка една работна станция съдържа превключватели, даващи възможности за свързване на съответната станция ‘на късо’. Това прави FDDI много сигурен.

FDDI подържа разпределение в реално време на мрежовата честотна лента, даваща възможност за работа с много и различни приложения. FDDI осигурява тази подръжка чрез дефиниране на два типа трафик: синхронизиран и несинхронизиран.

Синхронизиран

• 
  Синхронизиран трафик може да се използва част от 100 Mbps общата сума на честотната лента на FDDI мрежа, докато асинхронният трафик може да използва останалата.
  
• 
  Синхронната честотна лента е разпределена между онези станции изискващи възможности за предварително предаване. Използва се при предаване на гласове и видео информация. Останалата честотна лента се използва за асинхронно предаване.
  
• 
  FDDI СМТ спецификацията определя разпределена схема за сградите за да раздели FDDI честотната лента.
  

• 
  Асинхронната честотна лента е разпределена чрез използване на схема с 8 нива на приоритет Всяка станция има посочено ниво на асинхронен приоритет.
  
• 
  FDDI също така позволява разширен диалог, при който всяка станция може временно да използва цялата асинхронна честотна лента.
  
• 
  Приоритетния механизъм на FDDI може да изключи станция която не може да използва синхронната честотна лента, и която има много нисък асинхронен приоритет.
  

Въпреки че работи с по-висока скорост, FDDI прилича на Token Ring. Двете мрежи имат общи особености, като топология, техника за доступ до физическата среда. Характерно при FDDI е използването на оптично влакно като среда за предаване. Оптичното влакно има няколко предимства традиционния меден кабел, като включва такива преимущества като:

• 
  Стабилност – при него няма електрическа интерференция.
  
• 
  Сигурност – влакното не позволява разпръскване на електрически сигнал.
  
• 
  Скорост – има по-висок пропускателен потенциал от медния кабел.
  

Сравнете видовете канални протоколи за достъп до средата

1. Какви са типичните потребителски профили?