Модуль 3. 1. Память эвм, ее характеристики. Структура памяти. Постоянные запоминающие устройства (программируемые маской, перепрограммируемые eprom, eeprom). Оперативные запоминающие устройства статического и динамического типов. Стек. Виртуальная память
 Скачать 2.32 Mb.
|
Модель ISO/OSIМногоуровневый подход: на примере модели взаимодействия двух узлов. Протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы - модулей соседних уровней в одном узле. Интерфейс определяет набор сервисов.  Стек коммуникационных протоколов – иерархический набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети. Служба – набор программ, обеспечивающий совместный доступ к данным на данном узле сети. Сервис – описывает набор услуг, предоставляемых данными службами. Открытая система – система, которая построена в соответствии с общедоступными спецификациями, соответствующими стандартами. Спецификация – описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, ограничений, характеристик. Открытые спецификации – опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам. Преимущества:
Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) касается открытости средств взаимодействия устройств вычислительной сети. Модель OSI разработана меж/нар орг-цией по стандартизации. Определяет: различные уровни взаимодействия систем, какие функции выполняет каждый уровень и дает им стандартные обозначения. Модель описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые ОС и аппаратурой. Приложения конечных пользователей взаимодействуют с прикладным уровнем.  Физический уровень (Биты – кабель, сигналы, бинарная передача). Преобр битов в сигнал и наоборот. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и их приём и преобразование в биты данных. Стандартизируется следующие параметры: тип физического канала, полоса пропускания, уровни сигнала, тип кодирования сигнала, типы разъемов, назначение контактов у разъемов. Функции выполняются сетевыми адаптерами. Канальный уровень (Кадры – MAC и LLC (физическая адресация)).Проверка доступ среды передачи данных Полученные с физического уровня данные проверяются на целостность, исправляются ошибки и отправляются на сетевой уровень. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) обеспечивает корректное совместное использование разделяемой среды, LLC (Logical Link Control) отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, реализует функции интерфейса с сетевым уровнем. Сетевой уровень (Пакеты – определение пути и IP(логическая адресация)).Согласование различных сетевых технологий. Определение кратчайших маршрутов передачи данных, коммутация и маршрутизация, отслеживание неполадок и заторов в сети. 2 класса: протоколы с установкой соединения и без него. Протоколы сетевого уровня делятся на два вида:
Транспортный уровень (Блоки – безопасное и надежное соединение точка-точка). Предоставляет сам механизм передачи. Доставки данных без ошибок, потерь, дублирования, в той последовательности, как они были переданы. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка (TCP, UDP). Контроль доставки данных – принимающая система отправляет подтверждение о приеме. 5 классов сервисов, предоставляющих следующие услуги: 1) восстановление прерванного соединения; 2) мультиплексирование нескольких соединений через один транспортный канал; 3) обнаружение ошибок передачи данных; 4) исправление ошибок передачи данных; 5) обеспечение срочной доставки сообщений. Первые три уровня реализуются коммуникационным оборудованием – сетезависимые. Все протоколы, начиная с транспортного уровня реализуются с помощью ПО и мало зависят от технических особенностей и построения сети. Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних и наоборот. Это позволяет вести раздельную разработку программных и аппаратных средств. Сеансовый уровень (Данные – управление сеансом связи). Управляет созд/заверш, поддержанием сеанса. Определение права на передачу данных. Синхронизация передачи – помещение в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия. Функции данного уровня часто объединяются с функциями представительного и прикладного уровней и реализуются в одном едином протоколе. Уровень представления (Данные – представление и кодирование данных). Преобразование протоколов, кодирование/декодирование, сжатие/распаковка, шифрование/дешифрование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. Прикладной уровень (Данные – доступ к сетевым службам). Обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Разрешает приложениям доступ к сетевым службам (обработчик запросов к БД, доступ к файлам, пересылке электронной почты). Отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: HTTP, POP3, SMTP. Взаимодействие уровней Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов. 8.Технология Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI; Топологии локальных сетей; Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточных для построения вычислительной сети. В проектировании локальных сетей основная роль отводится протоколам физического и канального уровней модели OSI. Специфика локальных сетей, в которых используется разделяемая среда передачи данных, нашла свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня: логической передачи данных (Logical Link Control), уровень LLC, и управления доступом к сети (Media Access Control), уровень MAC. Уровень MAC обеспечивает корректное использ общей среды передачи данных, когда по определенному алгоритму любой узел получает возможность передачи своего кадра данных. В современных вычислительных сетях имеют распространение несколько протоколов уровня MAC: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, l00VG-AniLAN, Token Ring, FDDI. Ур LLC организует передачу кадров данных с разл степенью надежности. Технология Ethernet Фирменный сетевой стандарт Ethernet был разработан фирмой Xerox в 1975 году. В 1980 году фирмы DEC, Intel, Xerox разработали стандарт Ethernet DIX на основе коаксиального кабеля. Эта последняя версия фирменного стандарта послужила основой стандарта IEEE 802.3. Стандарт IEEE 802.3 имеет модификации, которые различаются типом используемой физической среды: Спецификации физической среды Ethernet
«–» сложность прокладки оптики. 10 - скорость передачи данных, Base - метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц, последний символ - тип кабеля. Локальные сети, построенные по этому стандарту, обеспечивают пропускную способность до 10 Мбит/с. Используемая топология - общая шина, "звезда" и смешанные структуры. В стандарте 802.3, включая Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, в качестве метода доступа к среде передачи данных используется метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-miltiply-access with collision detection, CSMA/CD), метод CSMA/CD. Этот метод используется в сетях, где все компьютеры имеют непосредственный доступ к общей шине и могут немедленно получить данные, которые посылаются любым компьютером. Простота этого метода позволила ему получить широкое распространение. Данные передаются кадрами. Каждый кадр снабжается преамбулой (8 байт), которая позволяет синхронизировать работу приемника и передатчика. В заголовках кадра указывается адрес узла-получателя, который позволяет узлу-получателю распознать, что предаваемый кадр предназначен ему, и адрес узла-отправителя для отправки сообщения, подтверждающего факт получения кадра. Минимальная длина кадра - 64 байта, максимальная - 1518 байт. Минимальная длина кадра является одним из параметров, определяющих диаметр сети или максимальную длину сегмента сети. Чем меньше кадр, тем меньше диаметр сети. Передача кадра возможна, когда никакой другой узел сети не передает свой кадр. Стандарт Ethernet не позволяет одновременную передачу/прием более одного кадра. На практике в сетях Ethernet возможны ситуации, когда два узла пытаются передать свои кадры. В таких случаях происходит искажение передаваемых данных, потому что методы стандарта Ethernet не позволяет выделять сигналы одного узла из общего сигнала и возникает так называемая коллизия. Передающий узел, обнаруживший коллизию, прекращает передачу кадра, делает паузу случайной длины и повторяет попытку захвата передающей среды и передачи кадра. После 16 попыток передачи кадра кадр отбрасывается. При увеличении количества коллизий, когда передающая среда заполняется повторными кадрами, реальная пропускная способность сети резко уменьшается. В этом случае необходимо уменьшить трафик сети любыми доступными методами (уменьшение количества узлов сети, использование приложений с меньшими затратами сетевых ресурсов, реструктуризация сети). Технология Fast Ethernet Развитие локальных сетей, появление новых более быстрых компьютеров привело к необходимости совершенствования стандарта Ethernet с целью увеличения пропускной способности сети до 100 Мбит/с. Технология Fast Ethernet использует метод доступа CSMA/CD, такой же, как в технологии Ethernet, что обеспечивает согласованность технологий. Отличия Fast Ethernet от Ethernet наблюдаются только на физическом уровне. На канальном уровне изменений нет.
Диаметр сети сократился до 200 метров, что связано с увеличением скорости передачи данных в 10 раз. Стандарты ТХ и FX могут работать как в полудуплексном режиме (передача ведется в двух направлениях, но попеременно во времени), так и в полнодуплексном режиме (передача ведется одновременно в двух направлениях) за счет использования двух витых пар или двух оптических волокон. Для отделения кадра Ethernet от символов Idle в спецификациях 100Base-FX/ТХ используется комбинация символов Start Delimiter (пара символов J (11000) и К (10001) кода 4В/5В, а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ Т).  Для всех трех стандартов справедливы следующие утверждения и характеристики.
Спецификация Fast Ethernet включает также механизм автосогласования, позволяющий порту узла автоматически настраиваться на скорость передачи данных — 10 или 100 Мбит/с. Этот механизм основан на обмене рядом пакетов с портом концентратора. Технология Gigabit Ethernet Стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet был принят в 1998 году на основе согласованных усилий группы компаний, образовавших объединение Gigabit Ethernet Alliance. В качестве варианта физического уровня был принят физический уровень технологии Fiber Channel. Разработчики стандарта максимально сохранили преемственность предыдущих стандартов Ethernet: сохраняются все форматы кадров, полудуплексная и полнодуплексная версии протоколов, поддерживаются коаксиальный кабель, витая пара категории 5, волоконно-оптический кабель. Поддержка полудуплексного режима метода доступа CSMA/CD сокращает диаметр сети до 25 м. Для увеличения диаметра сети до 200 м разработчики изменили размер минимального кадра с 64 до 512 байт. Для сокращения накладных расходов по передаче длинных кадров стандарт разрешает передавать несколько кадров подряд, не дополняя их до 512 байт и не передавая доступ к среде другому узлу. Не поддерживает:
т.к. с этими задачами хорошо справляются протоколы более высоких уровней. Метод доступа CSMA/CD. Спецификации
Многомодовый кабель – применяются излучатели, работающие на двух длинах волн: 1300 и 850 нм. Светодиоды с λ=850 нм – дешевле, чем с λ=1300 нм. Длина кабеля уменьшается – затухание на волне 850 м более чем в два раза выше, чем на волне 1300 нм. Одномодовый кабель – применяются излучатели, работающие на длине волны: 1300. Увеличение минимального размера кадра с 64 до 512 байт. Разрешается также передавать несколько кадров подряд, не освобождая среду. Технология Token Ring . Сеть Token Ring так же, как и Ethernet, предполагает использование разделяемой среды передачи данных, которая образуется объединением всех узлов в кольцо. Token Ring - стандарт локальных сетей, использующий разделяемую среду передачи данных, состоящую из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 и 16 Мбит/с. Посланный кадр всегда возвращ в станцию - отправитель. Для контроля сети 1 из станций – актив монитор. Маркерный метод доступа к разделяемой среде Право на доступ к среде передается циклически от станции к станции в одну сторону по логическому кольцу с помощью кадра специального формата - маркера или токена (token). Получив маркер, станция, имеющая данные для передачи, изымает его из кольца, добавляет свои данные и передает следующей станции. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника. Если кадр проходит через станцию назначения, то она копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция-отправитель при обратном получении кадра с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает маркер другим станциям. Такой алгоритм применяется в сетях Token Ring со скоростью 4 Мбит/с. Время удержания маркера (token holding time, 10 мс) – после его истечения станция обязана прекратить передачу собственных данных и передать маркер далее по кольцу. Станция может успеть передать за время удержания маркера один или несколько кадров. В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется алгоритм раннего освобождения маркера (Early Token Release). Станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. По кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций, пропускная способность используется эффективнее. Свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна станция - владеющая маркером доступа. Передающая станция может назначать кадрам различные приоритеты: от 0 до 7. Станция имеет право захватить переданный ей маркер только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше (или равен) приоритета маркера. За наличие в сети маркера отвечает активный монитор. Если он не получает маркер в течение длительного времени (например, 2,6 с), то он порождает новый маркер. кадр данных - состоит из следующих полей:
На практике хосты не обязательно соединяются по кругу, более того, конфигурация их соединения может иметь обычную топологию "звезда". Станции в кольцо объединяют с помощью концентраторов, выход предыдущей станции в кольце соединяется со входом последующей. Сеть Token Ring может строиться на основе нескольких колец, разделенных мостами, маршрутизирующими кадры по принципу «от источника», для чего в кадр Token Ring добавляется специальное поле с маршрутом прохождения колец. Token Ring более сложная технология, чем Ethernet. Обладает свойствами отказоустойчивости. Token Ring использует до 75 % полосы пропускания, теоретический максимум использования у Ethernet составляет около 37 %. Организация локальных сетей Token Ring стоит дороже из-за технологической сложности механизма эстафетной передачи маркера и использования сетевых карт, которые передают пакеты в упорядоченном режиме. Стандарт Token Ring поддерживает экранированную и неэкранированную витую пару, оптоволоконный кабель. Максимальная длина кольца 4000 м. Максимальное количество узлов 260. Компания IBM предложила новую технологию High-Speed Token Ring, которая поддерживает скорости 100 и 155 Мбит/с и сохраняет основные особенности технологии Token Ring. Технология FDDI Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) разрабатывается институтом ANSI, начиная с 80-х годов. В этой технологии в качестве физической среды передачи данных впервые предлагается оптоволоконный кабель. Имеется возможность использования неэкранированной витой пары. Сеть FDDI состоит из двух колец для повышения отказоустойчивости. Данные передаются по первичному кольцу сети в одном направлении, по вторичному кольцу - в противоположном. В обычном режиме используется только первичное кольцо. В случае отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), происходит процесс сворачивания колец, при котором первичное кольцо объединяется с вторичным, образуя новое кольцо. При множественных отказах сеть распадается на несколько колец. В стандарте FDDI предусмотрено одновременное подключение узлов к первичному и вторичному кольцам и подключение только к первичному кольцу. Первое называется двойным подключением, а второе - одиночным. При обрыве узла с двойным подключением происходит автоматическое сворачивание колец. Сеть продолжает нормально функционировать. При обрыве узла с одиночным подключением сеть продолжает работать, но узел будет отрезан от сети. Кольца сети FDDI являются разделяемой средой передачи данных, для доступа к которой применяется маркерный метод, аналогичный используемому в сетях Token Ring. Различия в некоторых деталях. Время удержания маркера является переменной величиной и зависит от степени загрузки сети. При небольшой загрузке сети время удержания маркера больше, при большой загрузке - уменьшается. Сеть FDDI поддерживает скорость 100 Мбит/с. Диаметр сети - 100 км. Макс количество узлов - 500. Однако стоимость реализации данной технологии значительна, поэтому область применения стандарта FDDI - магистрали сетей и крупные сети. Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры. Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных. В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:
Полносвязная топология, Ячеистая топология, Общая шина, звезда, кольцо, смешанная       Шинная: Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно). Преимущества сетей шинной топологии: отказ 1 из узлов не влияет на работу сети в целом; сеть легко настраивать и конфигурировать; сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов. Недостатки сетей шинной топологии: разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети; огранич длина кабеля и кол-во рабочих станций; трудно определить дефекты соединений Звезда: Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физ звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логич топология данной лок сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet. Преимущества сетей топологии звезда: легко подключить новый ПК; имеется возможность централизованного управления; сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК. Недостатки сетей топологии звезда: отказ хаба влияет на работу всей сети; большой расход кабеля; Кольцо Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии. 9.Логическая и физическая структуризация сети: концентратор (повторитель), коммутатор (мост), маршрутизатор; Типы линий связи локальных сетей; Физическая и логическая структуризации сети При исп типовых методов организации совместного использования появляется следующие ограничения:
Для снятия этих ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование. В зависимости от того, какая конфигурация связи претерпевает изменения различают физическую и логическую структуризацию сети. Физическая структуризация сети Для физической структуризации сети используется следующее структурообразующее оборудование: Повторитель (repeater) — используется для физического соединения различных сегментов кабеля сети с целью увеличения общей длины сети. Концентратор (hub) — повторитель с несколькими портами, соединяет несколько сегментов, повторяет сигналы пришедшие с одного из портов на всех других своих портах. В технологиях с различной логикой доступа к передающей среде сигналы повторяются на разных портах концентратора. Часто физ и лог топологии сети не совпадают и физическая структуризация сети на затрагивает логическую. Логическая структуризация сети — процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком (логические сегменты). Распространение трафика, предназначенного для станции некоторого сегмента сети только в пределах этого сегмента называется локализацией трафика. Мост (bridge) — делит разделяемую среду передачи сети на логические сегменты, передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, когда адрес назначения принадлежит другой подсети. Коммутатор (switch) — по принципу обработки данных не отличается от моста, но каждый его порт снабжен специальным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от других портов. Маршрутизатор (router) — образует логические сегменты посредством явной адресации, поскольку использует не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. Шлюз (gateway) — соединяет сегменты сети, использующие различные сетевые технологии. Концентраторы. Главная функция – повторение сигнала на остальных портах в соответствии с алгоритмом используемой сетевой технологии. Для каждой сетевой технологии создаются концентраторы, которые при одинаковом внешнем виде могут работать исключительно только в сетях, для которых они предназначены. Некоторые производители сетевого оборудования вводят дополнительные возможности, неучтенные в стандартах. Одна из полезных функций такого плана является способность концентратора производить автосегментацию (отключение некорректно работающих портов для изоляции оставшейся части сети от проблемного узла(LinkTest)). Аппаратная защита от несанкционированного доступа. Некоторые концентраторы предполагают базовую шифрацию данных. Данный способ защиты работает только в случаях использования в сети оборудования одного производителя. Т.к. концентратор имеет дополнительные функции, то некоторые из них могут потребовать конфигурирование. Обычно для конфигурирования используется интерфейс RS-232 через отдельный порт на концентраторе. Кроме возможности конфигурирования предоставляется возможность контроля состояния концентратора. При построении сетей на базе стека протоколов TCP/IP для управления и конфигурирования используется протокол SNMP. Стекируемость позволяет минимизировать размеры устройств, позволяет обойти правила четырех последовательных подключений, упрощает управление стеком за счет единого модуля SNMP, при этом снижается стоим подключ 1узла. Повторители и усилители (Repeaters). Повторитель соединяет два сегмента сети, осуществляет промежуточное усиление цифрового сигнала. Повторитель используется в сетях цифровых сигналов – это прямая передача. Усилитель усиливает и передает аналоговый сигнал. Существует временная задержка в повторителях и усилителях. Мосты. Прозрачные мосты самостоятельно строят адресную таблицу, на основании которой принимается решение о необходимости передачи кадров в соседний сегмент. Прозрачный мост строит таблицу на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключенных портах сегмента. Каждый порт моста работает как конечный узел своего сегмента. Изначально порт моста работает в неразборчивом режиме захвата пакетов, когда весь трафик запоминается в буферной памяти. В отличие от повторителей, мост осуществляет передачу кадров с их буферизацией. При этом разрывается логика работы сегментов, как единой передающей среды. После заполнения буфера производится анализ таблицы соединений, и если источник и приемник находится в разных сегментах, то мост выполняет операцию продвижения кадра на другой порт, предварительно получив доступ к другому сегменту. Если источник и приемник находится в одном сегменте, то выполняется операция фильтрации, заключающаяся в обнулении буфера.  Записи адресной таблицы могут быть статическими, которые создаются вручную администратором сети, и динамическими. Динамические записи имеют определенный срок действия, по истечении которого, строчка из таблицы может быть удалена, если не было ни одного кадра для заданного маршрута. Такой механизм позволяет автоматически реагировать на включение и выключение узлов сегментов сети. Мосты с маршрутизацией от источника. Данная аппаратура используется для технологий Token Ring и FDDI, которые используют топологию вида: кольцо. В основу работы такого моста положена технология SR (маршрутизация от источника). Станция отправитель помещает, посылаемый в другое кольцо, кадр, всю адресную информацию о промежуточных мостах и кольцах, которые должен пройти кадр до попадания к приемнику.  При получении кадра мост анализирует поле маршрутной информации на предмет наличия своего идентификатора. Если он там присутствует и сопровождается идентификатором кольца, которое подключено к данному мосту, то в этом случае мост производит копирование кадра в указанное кольцо. Одновременно исходная копия кадра возвращается по исходящему кольцу к станции отправителю с указанием, что кадр был скопирован и адрес получателя определен верно. При формировании кадра источником необходимо определять различия между передачей внутри кольца и между кольцами, для этого существует специальное поле. «+»: 1) более рациональный выбор маршрутов 2) нет необходимости использовать вибрацию 3) высокая скорость передачи пакетов. «-»: 1) очень высокая стоимость оборудования 2) непрозрачность сети, т.к. кольца имеют принудительно установленные номера 3) увеличение трафика за счет широковещ пакетов. Петля. Результаты наличия петли могут быть следующими: 1) размножение кадров 2) бесконечная циркуляция копий кадра по петле в противоположных направлениях, что ведет к засорению сети ненужным трафиком. 3) постоянные изменения адресных таблиц в мостах, что ведет к ухудшению их работы. Коммутаторы. ЕРР – пакет управления пакетами. При поступлении кадра в какой-либо порт, процессор ЕРР сразу начинает дешифрацию первых байт пакета для вычисления адреса назначения.  После вычисления адреса назначения. Если адрес назначения совпадает с текущим адресом сегмента, то данный кадр не копируется в буфер сегмента, т.е. фильтруется. Если принимается решение о передаче пакета, то процессор начинает просмотр своей адресной таблицы. Если необходимый адрес там находится, то обращение к системному модулю не производится. Если адрес назначения не найден в локальной адресной таблице, то происходит обращение к системному модулю для просмотра общей адресной таблицы. При необходимости для определения маршрута процессор может обращаться к коммутационной матрице и пытается установить в ней путь, который свяжет текущий порт с портом, через который идет путь к адресу назначения. Такой способ передачи кадра без полной буферизации получил название буферизации налету. Этапы конвейерной обработке кадра при такой коммутации: 1) прием первых байт кадра процессором входного порта (для вычисления адреса назначения). 2) поиск адреса назначения в адресных таблицах  3) коммутация матрицы 4) прием информационной части кадра процессором входного порта 5) прием всего кадра процессором выходного порта 6) получение доступа к сети процессором выходного порта и передача информационного кадра в сегмент сети. 40 Мб/с – пиковая пропускная способность для данного устройства по данной технологии.  Шлюзы. Шлюз работает на 5-7 уровне сетевой модели. В отличие от мостов и маршрутизаторов функционирующих только на одном уровне модели OSI, шлюзы выполняют функции преобразования протоколов более чем на одном уровне модели OSI. Таким образом, шлюзы используются для обеспечения взаимодействия компьютерных систем представленных различными архитектурами и использующих различные протоколы передачи данных на нескольких уровнях модели OSI.  Шлюзы обеспечивают возможность сосуществования разнородных систем в единой сети. Например, шлюзы могут выполнять преобразование протоколов на различных уровнях модели OSI для обеспечения прозрачного взаимодействия систем работающих по протоколу IPXTM (Internetwork Packet ExchangeTM) и систем, использующих протокол TCP/IP, SNA (Systems Network Architecture) или AppleTalk. Рисунок иллюстрирует процесс преобразования протоколов обеспечивающий возможность обмена данными между двумя разнородными системами. Шлюзы могут быть реализованы в виде программных или аппаратных средств, но чаще являются комбинацией обоих. Маршрутизаторы. Маршрутизаторы функционируют на сетевом уровне модели OSI. Передающая и принимающая данные станции в различных сегментах сети должны использовать одинаковые протоколы, начиная с 3 уровня и выше. Подобно некоторым мостам, маршрутизаторы предоставляют возможность передачи данных между сетями, использующими различные протоколы первого и второго уровней модели OSI (физический и канальный). Маршрутизаторы могут получать, преобразовывать и посылать преобразованные данные с использованием различных протоколов физического и канального уровней. Маршрутизаторы тоже сравнивают сетевую информацию с таблицами маршрутизаций, если совпадение найдено, то пакет направляется по нужному маршруту, если нет, пакет уничтожается. Маршрутизаторы различаются по возможности управления передачей данных с использованием различных протоколов. Делятся на:
У маршрутизаторов происходит дополнительная обработка информации, чем у мостов. Преимущество маршрутизаторов: возможность широковещательной передачи. Недостаток маршрутизаторов: периодически добавляют излишний трафик в сети, т.к. постоянно обмениваются сообщениями между собой для обновления таблиц маршрутизации. Мост-маршрутизатор сочетает функции моста и маршрутизатора. Когда он получает пакет данных, то проверяет послан пакет с использованием маршрутизируемого протокола или нет. Если маршрутизируемый протокол, то устройство выполняет функции маршрутизатора, посылая при необходимости пакет получателю вне локального сегмента. Если с использованием немаршрутизируемого протокола, то выполняет функции моста - использует адрес сетевой карты для поиска получателя. Для выполнения обоих функций содержатся две таблицы: таблица маршрутизации и таблица мостов. Поэтому это устройство работает на двух уровнях: канальный и сетевой. Средой передачи информации называются те линии связи, по которым производится обмен информацией между компьютерами. В подавляющем большинстве компьютерных сетей (особенно локальных) используются проводные или кабельные каналы связи, хотя существуют и беспроводные сети, которые сейчас находят все более широкое применение, особенно в портативных компьютерах. Информация в локальных сетях чаще всего передается в последовательном коде, то есть бит за битом. Такая передача медленнее и сложнее, чем при использовании параллельного кода. Однако надо учитывать то, что при более быстрой параллельной передаче (по нескольким кабелям одновременно) увеличивается количество соединительных кабелей в число раз, равное количеству разрядов параллельного кода (например, в 8 раз при 8-разрядном коде). Это совсем не мелочь, как может показаться на первый взгляд. При значительных расстояниях между абонентами сети стоимость кабеля вполне сравнима со стоимостью компьютеров и даже может превосходить ее. К тому же проложить один кабель (реже два разнонаправленных) гораздо проще, чем 8, 16 или 32. Значительно дешевле обойдется также поиск повреждений и ремонт кабеля. Передача на большие расстояния при любом типе кабеля требует сложной передающей и приемной аппаратуры, так как при этом необходимо формировать мощный сигнал на передающем конце и детектировать слабый сигнал на приемном конце. При последовательной передаче для этого требуется всего один передатчик и один приемник. При параллельной же количество требуемых передатчиков и приемников возрастает пропорционально разрядности используемого параллельного кода. В связи с этим, даже если разрабатывается сеть незначительной длины (порядка десятка метров) чаще всего выбирают последовательную передачу. К тому же при параллельной передаче чрезвычайно важно, чтобы длины отдельных кабелей были точно равны друг другу. Иначе в результате прохождения по кабелям разной длины между сигналами на приемном конце образуется временной сдвиг, который может привести к сбоям в работе или даже к полной неработоспособности сети. Например, при скорости передачи 100 Мбит/с и длительности бита 10 нс этот временной сдвиг не должен превышать 5—10 нс. Такую величину сдвига дает разница в длинах кабелей в 1—2 метра. При длине кабеля 1000 метров это составляет 0,1—0,2%. Надо отметить, что в некоторых высокоскоростных локальных сетях все-таки используют параллельную передачу по 2—4 кабелям, что позволяет при заданной скорости передачи применять более дешевые кабели с меньшей полосой пропускания. Но допустимая длина кабелей при этом не превышает сотни метров. Примером может служить сегмент 100BASE-T4 сети Fast Ethernet. Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей, например, только одна крупнейшая кабельная компания Belden предлагает более 2000 их наименований. Но все кабели можно разделить на три большие группы: электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов (twisted pair), которые делятся на экранированные (shielded twisted pair, STP) и неэкранированные (unshielded twisted pair, UTP); электрические (медные) коаксиальные кабели (coaxial cable); оптоволоконные кабели (fiber optic). Каждый тип кабеля имеет свои преимущества и недостатки, так что при выборе надо учитывать как особенности решаемой задачи, так и особенности конкретной сети, в том числе и используемую топологию. В настоящее время действуют следующие стандарты на кабели: EIA/TIA 568 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) – американский; ISO/IEC IS 11801 (Generic cabling for customer premises) – международный; CENELEC EN 50173 (Generic cabling systems) – европейский. Проводные Коаксиальные кабели передают данные со скоростью до 10 Мбит/с. Расстояние передачи 185-500 м. Этот кабель представляет собой медный проводник, по которому передается полезный сигнал. Этот проводник окружен изоляцией. Поверх изоляции укладывается медная фольга или сетка представляющая собой экран, защищ центральный сигнальный провод от внешних электромагнитных помех. Благодаря использованию такой конструкции экран обеспечивает высокую степень защиты полезного сигнала от внешних помех, что позволяет без существенных потерь осуществлять передачу сигнала на достаточно большие расстояния. Существующие коаксиальные кабели подразделяют на два типа: тонкий (Thin Ethernet или Thinnet) и толстый. Такой кабель не настолько гибок и удобен при монтаже как неэкранированная витая пара, но тоже достаточно часто используется для построения локальных сетей. Разъемы, используемые для подключения тонкого коаксиального кабеля, называются BNC-разъемами. Толстый коаксиальный кабель очень похож на тонкий, но только большего диаметра. Увеличение диаметра кабеля позволяет обеспечить его большую помехоустойчивость-гарантирует возможность передачи полезного сигнала на большие расстояния, чем тонкий коаксиальный кабель. Из-за более сложного процесса монтажа толстого кабеля (плохо гнется и требует специализ разъемов), он распространен гораздо меньше. |
