1 История развития компьютерных сетей. Назначение компьютерных сетей. Основные проблемы и перспективы развития компьютерных сетей
 Скачать 127.86 Kb.
|
|
10)Базовые технологии локальных сетей: IEEE802.4/ArcNet. Характеристика и принцип функционирования. Сетевые технологии ieee802.4/ArcNet Arcnet (Attached Resource Computer NetWork) - простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. При подключении устройств в Arcnet применяют топологии "шина" и "звезда". Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Token Bus). Этот метод предусматривает следующие правила: •Один из компьютеров создает маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому; •Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив маркер (разрешение на передачу); •В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом; •Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети; •Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет откреплено от маркера и передано станции. Передача каждого байта в Arcnet выполняется специальной посылкой, состоящей из трех служебных битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель, который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции заголовка пакета. В Arcnet определены 5 типов пакетов: •приглашение к передаче; станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных; •запрос о готовности к приему данных; •пакет данных; •подтверждение приема; этот пакет высылается в ответ на запрос о готовности к приему, а также после приема каждого пакета данных без ошибок; •неготовность к приему; этот пакет высылается в ответ на запрос о готовности к приему, а также если принят пакет с ошибкой. 11)Базовые технологии локальных сетей: IEEE802.5/Token-Ring. Характеристика и принцип функционирования. Token Ring — протокол передачи данных в локальной вычислительной сети (LAN) с топологией кольца и «маркерным доступом». Находится на канальном уровне (DLL) модели OSI. Станции в локальной вычислительной сети Token Ring логически организованы в кольцевую топологию, с данными, передаваемыми последовательно от одной станции в кольце к другой. Token Ring использует специальный трёхбайтовый блок данных, называемый маркером, который так же перемещается по кольцу. Владение маркером предоставляет его обладателю право передавать данные. В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet), сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдёт, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надёжности, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах. Token Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркера. Сети с передачей маркера перемещают по сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определённого максимального времени (по умолчанию — 10 мс).12)Методы маркерной шины и маркерного кольца. Ограничения для сетей ArcNet и Token Ring. Технологии FDDI и 100VG. •Технология FDDI первой использовала волоконно-оптический кабель в локальных сетях, а также работу на скорости 100 Мбит/с. •Существует значительная преемственность между технологиями Token Ring и FDDI: для обеих характерны кольцевая топология и маркерный метод доступа. •Технология FDDI является наиболее отказоустойчивой технологией локальных сетей. При однократных отказах кабельной системы или станции сеть, за счет «сворачивания» двойного кольца в одинарное, остается вполне работоспособной. •Маркерный метод доступа FDDI работает по-разному для синхронных и асинхронных кадров (тип кадра определяет станция). Для передачи синхронного кадра станция всегда может захватить пришедший маркер на фиксированное время. Для передачи асинхронного кадра станция может захватить маркер только в том случае, когда маркер выполнил оборот по кольцу достаточно быстро, что говорит об отсутствии перегрузок кольца. Такой метод доступа, во-первых, отдает предпочтение синхронным кадрам, а во-вторых, регулирует загрузку кольца, притормаживая передачу несрочных асинхронных кадров. •В качестве физической среды технология FDDI использует волоконно-оптические кабели и UTP категории 5 (этот вариант физического уровня называется TP-PMD). •Максимальное количество станций двойного подключения в кольце - 500, максимальный диаметр двойного кольца - 100 км. Максимальные расстояния между соседними узлами для многомодового кабеля равны 2 км, для витой пары UPT категории 5-100 м, а для одномодового оптоволокна зависят от его качества Ограничения для сети Arcnet Максимальная длина кабеля, который идет к активному концентратору 300 м Минимальное расстояние между рабочими станциями, подключенными к одному кабелю 0,9 м Максимальная длина сети по самому длинному маршруту 6000 м Максимальное расстояние между рабочей станцией и пассивным концентратором 30 м Максимальное расстояние между активным и пассивным концентраторами 30 м Максимальное расстояние между двумя активными концентраторами 600 м Ограничения для сети Token Ring Максимальное количество концентраторов в сети 12 Минимальное количество рабочих станций в сети 96 Максимальная длина кабеля между двумя концентраторами 45 м Максимальная длина кабеля, соединяющая все концентраторы в сети 120 м Метод передачи маркера относится к селективным детерминированным одноранговым методам доступа. Сети с шинной топологией, которые используют передачу маркера, называются сетями типа “маркерная шина” (token bus), а кольцевые сети - сетями типа “маркерное кольцо” (token ring). В сетях типа “маркерная шина” маркер являет собой кадр, который содержит поле адреса, в которое записывается адрес узла, который предоставляется право доступа к среде передачи. После передачи кадру данных узел, который передает, записывает в маркер адрес следующего узла и выдает маркер в канал. Сети типа “маркерное кольцо”, будучи сетями с кольцевой топологией, имеют последовательную конфигурацию: каждая пара узлов связана отдельным каналом, а для функционирования сети необходимо функционирование всех узлов. В таких сетях маркер не содержит адреса узла, которому разрешена передача, а содержит только полет занятости, которая может содержать одно из двух значений: “занятый” и “свободный”. Когда узел, который имеет данные для передачи, получает свободный маркер, он меняет состояние маркера на “занятый”, а затем передает в канал маркер и свой кадр данных. Станция-получатель, распознав свой адрес в кадре данных, считывает назначенные ей данные, но не меняет состояния маркера. Изменяет состояние маркера на “свободный” (после полного оборота маркера с кадром данных по кольцу) тот узел, что его занял. Кадр данных при этом удаляется из кольца. Узел не может повторно использовать маркер для передачи другого кадра данных, а должен передать свободный маркер далее по кольце и дождаться его получения после одного или нескольких оборотов. Сеть 100VG-AnyLAN – разработана компаниями Hewlett-Packard и IBM и соответствует международному стандарту IEEE 802.12. Главными достоинствами её являются большая скорость обмена, вдвое большую длину кабеля UTP категории 5 (до 200 метров), сравнительно невысокая стоимость аппаратуры (примерно вдвое дороже оборудования наиболее популярной сети Ethernet 10BASE-T), централизованный метод управления обменом без конфликтов, а также совместимость на уровне форматов пакетов с сетями Ethernet и Token-Ring. В названии сети 100VG-AnyLAN цифра 100 соответствует скорости 100 Мбит/с, буквы VG обозначают дешёвую неэкранированную витую пару категории 3 (Voice Grade), а AnyLAN (любая сеть) обозначает то, что сеть совместима с двумя самыми распространёнными сетями. Основные технические характеристики сети 100VG-AnyLAN[править | править код] •Скорость передачи – 100 Мбит/с. •Топология – звезда с возможностью наращивания (дерево). Количество уровней каскадирования концентраторов (хабов) – до 5. •Метод доступа – централизованный, бесконфликтный (Demand Priority – с запросом приоритета). •Среда передачи – счетверённая неэкранированная витая пара (кабели UTP категории 3, 4 или 5), сдвоенная витая пара (кабель UTP категории 5), сдвоенная экранированная витая пара (STP), а также оптоволоконный кабель. Сейчас в основном распространена счетверённая витая пара. •Максимальная длина кабеля между концентратором и абонентом и между концентраторами – 100 метров (для UTP кабеля категории 3), 200 метров (для UTP кабеля категории 5 и экранированного кабеля), 2 километра (для оптоволоконного кабеля). Максимально возможный размер сети – 2 километра (определяется допустимыми задержками). •Максимальное количество абонентов – 1024, рекомендуемое – до 250. 13)Технологии Gigabit Ethernet и 100VG-AnyLAN. Gigabit Ethernet Подобно технологии Fast Ethernet, технология Gigabit Ethernet построена на стандарте Ethernet. Основное различие, как следует из названия, состоит в том, что скорость передачи данных между устройствами, работающими по этой технологии, составляет 1 Гбит/с. И точно таким же образом, как технология Fast Ethernet обеспечивает десятикратное увеличение скорости передачи данных Gigabit Ethernet (GE, GbE, или 1 GigE) в компьютерных сетях — термин, описывающий различные технологии передачи Ethernet-кадров со скоростью 1 гигабит в секунду, определяемые рядом стандартов группы IEEE 802.3. Используется для построения проводных локальных сетей с 1999 года, постепенно вытесняя Fast Ethernet благодаря значительно более высокой скорости передачи данных. При этом необходимые кабели и часть сетевого оборудования мало отличаются от используемых в предыдущих стандартах, широко распространены и обладают низкой стоимостью. Ранее в стандарте описывались полудуплексные гигабитные соединения с использованием сетевых концентраторов, но эта спецификация больше не обновляется, и сейчас используется исключительно полнодуплексный режим с соединением через коммутаторы. 14)Проводные и беспроводные компьютерные сети. Физическая передающая среда локальной вычислительной сети: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно. Стандарты кабелей. Беспроводные каналы и их характеристики. Стандарты кабелей. Кабель - это достаточно сложное изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию Стандарт EIA/TIA-606 - основной документ по вопросам управления телекоммуникационными системами; Стандарт EIA/TIA-607 - о закреплении, маркировке и заземлении кабелей; Бюллетень TSB-67 - содержит общую схему процедур и правил тестирования кабелей UTP; Бюллетень TSB-72 - о централизованной прокладке оптоволоконного кабеля; Стандарты EIATIA 569 - стандарт путей прокладки кабеля и площадей под телекоммуникационное оборудование в административных зданиях; +Стандарты Международной консультативной службы строительства (Building Industry Consultants Service International - BICSI), выпустившей "Методическое руководство по проектированию систем связи" (TDMM). Проводные и беспроводные компьютерные сети. Физическая передающая среда локаль¬ной вычислительной сети: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно. Локальная сеть позволяет осуществлять сверхбыстрый обмен данными между вычислительными машинами, реализовать работу с любыми базами данных, осуществлять коллективный выход во всемирную сеть Интернет, работать с электронной почтой, проводить распечатку информации на бумажный носитель, используя при этом всего один единый принт-сервер и многое другое, что оптимизирует рабочий процесс, а значит и увеличивает эффективность бизнеса. Однако, беспроводные сети являются лишь дополнительным элементом локальной компьютерной сети, где основную работу выполняют магистральные кабели обмена данных. Основной причиной этого является феноменальная надежность проводных локальных сетей, которые используют все современные фирмы и организации, вне зависимости от их размеров и области занятости. Коаксиальный кабель (коаксиальная пара) — Пара, проводники которой расположены соосно и разделены изоляцией. Коаксиальный кабель , также известный как коаксиал— электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана и служащий для передачи высокочастотных сигналов. 4 (A) — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала; 3 (B)— внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава; 2 (C)— изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников; 1 (D)— внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п. Витая пара — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Оптическое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на бо́льшие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков. 15)Сетевые адаптеры. Функции и характеристики сетевых адаптеров. Классификация сетевых адаптеров. Драйверы сетевых адаптеров. Установка и конфигурирование сетевого адаптера. • Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра. Передача кадра из компьютера в кабель состоит из перечисленных ниже этапов (некоторые могут отсутствовать, в зависимости от принятых методов кодирования): • Классификация сетевых адаптеров Адаптеры первого поколения были выполнены на дискретных логических микросхемах, в результате чего обладали низкой надежностью. Они имели буферную память только на один кадр, что приводило к низкой производительности адаптера, так как все кадры передавались из компьютера в сеть или из сети в компьютер последовательно • В сетевых адаптерах второго поколения для повышения производительности стали применять метод многокадровой буферизации. При этом следующий кадр загружается из памяти компьютера в буфер адаптера одновременно с передачей предыдущего кадра в сеть. В режиме приема, после того как адаптер полностью принял один кадр, он может начать передавать этот кадр из буфера в память компьютера одновременно с приемом другого кадра из сети. • +Адаптеры третьего поколения базируются на специализированных интегральных схемах (ASIC), что повышает производительность и надежность адаптера при одновременном снижении его стоимости. Компания 3Com назвала свою технологию конвейерной обработки кадров, другие компании также реализовали похожие схемы в своих адаптерах. Повышение производительности канала «адаптер-память» очень важно для повышения производительности сети в целом, так как производительность сложного маршрута обработки кадров 16)Коммуникационное оборудование сетей: концентраторы, мосты, коммутирующие мосты, маршрутизаторы, шлюзы, их назначение, основные функции и параметры. Коммуникационное оборудование сетей: концентраторы, мосты, коммутирующие мос¬ты, маршрутизаторы, шлюзы, их назначение, основные функции и параметры. Сетевой концентратор или хаб— сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Мост (bridge) – ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных. Мост , а также его быстродействующий аналог – коммутатор делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту моста/коммутатора Коммутатор (switch) – устройство, осуществляющее выбор одного из возможных вариантов направления передачи данных. Маршрутиза́тор— специализированный сетевой компьютер, имеющий минимум два сетевых интерфейса и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.. Маршрутизатор работает на более высоком «сетевом» уровне 3. +Сетевой шлюз— аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы Сетевой шлюз конвертирует протоколы одного типа физической среды в протоколы другой физической среды (сети). Например, при соединении локального компьютера с сетью Интернет вы используете сетевой шлюз |