Методы передачи в сетях с коммутацией пакетов

Передача с установлением логического соединения. перед отправкой данных узел-получатель и узел-отправитель обмениваются служебной информацией необходимой для запроса, отказа, подтверждения соединения и согласования параметров работы

Преимущества: надежность передачи.

Недостатки: передача сравнительно большого объема служебной информации, сложность реализации.

Дейтаграммная передача

В дейтаграммных протоколахпакет посылается в сеть без предварительного запроса и без согласования параметров работы протокола. Каждый пакет рассматривается сетью как независимая единица передачи, передаваемые пакеты передаются независимо друг от друга.

Информация о порядке передаваемых данных и управлении потоком не передается. Протокол не гарантируют доставку пакета и ответственности за потерю данных не несет.

Преимущества: простота реализации, минимум передачи служебной информации.

Недостаток: ненадежность передачи.

Передача на основе виртуальных каналов

Технология виртуальных каналов была разработана для исключения некоторых недостатков присущих сетям с коммутацией пакетов.

Виртуальный канал (virtual circuit) – фиксированный путь (маршрут) передачи данных в сети с коммутацией пакетов.

Преимущества по сравнению с дейтаграммной передачей:

Упрощение таблиц маршрутизации и как следствие более быстрая обработка пакетов коммутаторами;

Поддержка резервирования ресурсов сети в процессе установления соединения.

Недостатки:

Для установления виртуального канала требуются дополнительные временные затраты;

В случае поломки или выключения коммутатора все виртуальные каналы которые через него проходили выходят из строя.

Надежный протокол гарантирует доставку и контроль целостности передаваемых данных (в случае невозможности доставки генерирует сообщение об ошибке).

Классификация компьютерных сетей

на основе территориальной протяженности

Локальная сеть- это сеть, расположенная на небольшой территории (радиус не более 3 км.).

Городская сеть - объединяет компьютеры, рассредоточенные на территории крупного города

Глобальная сеть -объединяет компьютеры, рассредоточенные на больших территориях

на основе используемой среды передачи

Проводные сети – сети в которых в качестве среды передачи используются медные или оптические кабели.

Беспроводные сети- сети в которых в качестве среды передачи используется радиоэфир.

Классификация на основе способа коммутации

Сети с коммутацией каналов

Сети с коммутацией пакетов

Классификация по признаку первичности

Первичные сети – сети предоставляющие каналы для организации компьютерных и телефонных сетей. Первичные сети строятся на основе коммутации каналов и обеспечивают долговременные соединения точка-точка между наложенными сетями.

Наложенные сети – сети использующие каналы первичных сетей. Наложенные сети предоставляют услуги конечным пользователям сетей.

по масштабу производственного подразделения к котором используется сеть

Сеть отделов - это сеть отделов предприятий с числом рабочих мест не более 100

Сеть кампуса - это сеть, объединяющая несколько небольших сетей в единую

Корпоративная сеть - объединяет сети, расположенные на всех территориях предприятия

Классификация на основе функциональной роли сети

Сети доступа – сети предоставляющие доступ индивидуальным или корпоративным клиентам от их помещений до пункта присутствия оператора связи.

Магистральные сети – сети реализующие высокоскоростную магистраль к которой подсоединяются сети доступа. Магистральные сети объединяют сети доступа в единую сеть передачи дынных.

Сети агрегированиятрафика – сети агрегирующие потоки данных большого числа сетей доступа в агрегированные потоки предназначенные для передачи в магистральную сеть

Основные характеристики линии связи

В соответствии с теорией Фурье любой периодический сигнал можно представить в виде суммы синусоидальных сигналов. Каждая составляющая синусоида называется гармоникой. Совокупность всех гармоник называется спектральным разложением или спектром сигнала.

В зависимости от величин сопротивления, емкости и индуктивности линии связи, различные гармоники искажаются неодинаково.

Полоса пропускания - непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала ко входному превышает некоторую величину. Часто полосу пропускания ограничивают частотами для которых Pвыход/Pвход > 0,5

Основными гармониками сигнала называют гармоники которые в наибольшей степени определяют форму сигнала (гармоники имеющие наибольшую мощность и амплитуду).

Если основные гармоники попадают в полосу пропускания передаваемый сигнал искажается незначительно.

Пропускная способность - характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Измеряется в бит/с

Затухание – это уменьшение амплитуды или мощности сигнала определенной частоты на выходе линии связи по отношению к сигналу на входе.

Затухание вычисляется по формуле: A = 10 log10 Pвых./Pвх. (измеряется в децибелах, дБ)

Затухание зависит от длины линии связи и поэтому вычисляется для линии определенной длины (погонное затухание).

В характеристиках линии связи указывают затухание для одной или нескольких основных гармоник сигнала.

Помехоустойчивость - способность противостоять помехам во внешней среде (зависит от типа используемой среды и экранирующих свойств линии). Например для уменьшения влияния электромагнитных помех кабель экранируют и скручивают проводники.

Достоверность передачи данных - (BER Bit Error Rate) – вероятность искажения передаваемого бита данных.

BER витой пары = 10 -6

BER оптического волокна = 10 -9

В зависимости от возможного направления передачи данных способ передачи может быть симплексным, полудуплексным и дуплексным.

Симплексная передача – передача данных ведется только в одном направлении.

Полудуплексная передача – передача данных может вестись в обоих направлениях, но в каждый момент времени только в одном.

Дуплексная передача – передача данных может производиться в обоих направлениях одновременно.

17. Кабель - это конструкция, состоящая из нескольких проводов, заключенных в общий чулок, защищающий от внешних воздействий.

Кабели на основе неэкранированной витой пары Кабель называют витой парой поскольку проводники попарно скручивают. Скручивание проводников снижает влияние внешних (взаимных) помех на сигнал передаваемый по кабелю

Кабели на основе экранированной витой пары Кабели снабжены специальным экраном, защищающим от внешних электромагнитных помех и снижающим электромагнитные излучения самого кабеля.

Волоконно–оптические кабели В оптоволоконных кабелях средой передачи служит стеклянное волокно (диаметр от 5 до 60 микрон). Волокно покрывают стеклянной оболочкой с иным коэффициентом преломления.

Световой поток распространяется по оптическому волокну отражаясь от стеклянной оболочки

Многомодовое волокно (Multi Mode Fiber, MMF) имеет диаметр сердцевины 50 или 62,5 мкм. В многомодовом волокне световой поток состоит из нескольких лучей отражающихся от стеклянной оболочки под разными углами.

Полоса пропускания 500-800 Мгц на 1 километр

Одномодовое волокно (Single Mode Fiber, SMF) имеет диаметр сердцевины от 5 до 10 мкм. (соизмерим с длиной световой волны). В одномодовом волокне световой поток распространяется вдоль оптической оси не отражаясь от стеклянной оболочки. Полоса пропускания до 100 ГГц на 1 километр.

Коаксиальный кабель

Толстый коаксиальный кабель используется в сетях Ethernet 10Base-5 и обозначается RG-8 и RG-11. Для подключения рабочих станций используют специальные прокалывающие разъемы и отводящие кабели. Кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом, диаметр 12 мм.

Тонкий коаксиальный кабель используется в сетях 10Base-2 и обозначается RG-58/U (имеет сплошной внутренний проводник) или RG-58A/U (многожильный внутренний проводник). Кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом и диаметр 5 мм.

18. В 1980 г. в институте IEEE (институт инженеров по электротехнике и электронике США) организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей.

Семейство стандартов IEEE 802.x содержат рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей (физический и канальный).

В соответствии со стандартами IEEE 802.x канальный уровень делится в локальных сетях на два подуровня:

• логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);

• управления доступом к среде (Media Access Control, MAC).

Стандарты 802.1x:

• общие не зависящие от технологии свойства локальных сетей;

• связи стандартов 802.x с моделью OSI;

• организация взаимодействия различных технологий;

• построение сложных сетей на основе сетей со стандартной топологией:

• алгоритмы работы мостов и коммутаторов.

• построение виртуальных сетей (VLAN)

Стандарты 802.3, 802.4, 802.5, 802.12 описывают технологии локальных сетей.

Стандарты 802.11 описывают реализацию радио-сетей на основе технологии Ethernet.

19. Уровень LLC (Logical Link Control –управление логическим каналом) - отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем.

Стандарты уровня LLC (общие для всех технологий) описывает логические процедуры передачи кадров и сваязь с сетевым уровнем

Протокол LLC – обеспечивает нужное качество услуг транспортной службы, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров.

LLC1 - процедура без установления соединения и без подтверждения; реализует передачу данных дейтаграммным способом (с минимальными издержками)

LLC2 - процедура с установлением соединения и подтверждением; реализует установление логического соединения перед началом передачи каждого блока данных, выполняет восстановление блоков данных после возникновения ошибок, упорядочивает поток принимаемых блоков.

LLC3 - процедура без установления соединения, но с подтверждением. реализует передачу данных без установления логического соединения, но с подтверждением о корректности приема переданных данных.

1.Информационные – используются для передачи данных в процедурах LLC2.

2.Управляющие – используются для передачи команд и ответов в процедурах LLC2

3.Ненумерованные - используются для передачи ненумерованных команд и ответов в процедурах без установления логического соединения.

Метод доступа CSMA/CD

CSMA/CD (Carrier-sense-multiply-access with collision detection) – коллективный доступ к среде передачи данных с опознаванием несущей и обнаружением коллизий. Применяется в сетях с логической топологией общая шина.

Коллективный доступ означает, что все компьютеры сети имеют одновременный и равноправный доступ к общей среде передачи данных (общей шине).

Опознавание несущей заключается в том, что перед передачей данных узел проверяет - свободна ли линия (проверяется наличие основной гармоники сигнала – 5-10 Мгц при Манчестерском кодировании).

Коллизией называется ситуация, когда несколько компьютеров начинают передавать данные одновременно - сигналы искажаются в результате взаимовлияния в общей среде передачи.

1.Передаваемые данные разбиваются на блоки и упаковываются в кадры.

2.Проверка незанятости среды передачи данных (опознавание
несущей).

3.Если среда не занята, производится передача кадра. Каждый кадр
снабжается преамбулой, состоящей из 7 одинаковых байтов (10101010).

4.После окончания передачи данных все узлы сети не должны пытаться передавать данные в течение технологической паузы (межкадрового интервала), равной 9,6 мкс.

5.Все станции распознают факт передачи данных. Станция, которая
обнаружит свой адрес в заголовке кадра, записывает кадр в буфер и передает его соответствующему модулю операционной системы для дальнейшей обработки.

Если среда передачи занята, компьютер ожидает, когда она освободится, выдерживает технологическую паузу и производит повторную попытку передачи.

21. Для увеличения общей длины сети используются специальные устройства - повторители(репитеры). Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента в другой, восстанавливая мощность, амплитуду и форму сигнала.

Повторитель, который имеет более двух портов называют концентратором или хабом.

Доменом коллизии называют часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части сети она возникла. Построенная на повторителях сеть всегда образует домен коллизий.