глава 4 Подуровень МАС

Часть 4
Подуровень доступа к среде
(MAC - Medium Access Control)
Проблема предоставления канала
•
Статическое предоставление канала
•
Динамическое предоставление канала
Статическое предоставление канала
•
Частотное разделение каналов (FDM)
•
Временное разделение каналов (TDM)
Частотное разделение каналов FDM
(Frequency Division Multiplexing)
Каналы
Степень
ослабления
Каждой станции выделена своя полоса частот
Достоинство: канал доступен в любой момент времени . Задержка в
предоставлении канала отсутствует
Недостаток: станции не могут использовать полосу частот других
станций, даже если последние не передают данные
Временное разделение каналов
Станции
1
2
3
Таймслот
n
1
2
3
n
1
2
3
n
t
Обойма
Каждой станции выделен свой тайм-слот для передачи данных
Достоинства: канал доступен в любой момент времени. Задержка в
предоставлении канала отсутствует
Недостаток: станции не могут использовать тайм-слоты других станций, даже
если последние не передают данные
Динамическое предоставление канала в ЛВС.
Основные определения
1.
2.
3.
4.
Модель станции
Единственный канал
Коллизия
(a) Непрерывное время
(b) Слотированное время
5. (a) Контроль несущей
(b) Отсутствие контроля несущей
Протоколы множественного доступа
•
•
•
•
•
•
ALOHA
Протоколы множественного доступа с
обнаружением несущей (CSMA - Carrier Sense
Multiple Access)
Бесконфликтные протоколы
Протокол с ограниченным числом конфликтов
Протокол с множественным доступом и
разделением по длине волны ( WDMA-Wavelength
Division Multiple Access)
Протоколы беспроводных ЛВС (WLAN)
Чистая ALOHA
В чистой ALOHA кадры передаются в произвольный момент
времени
Чистая ALOHA (2)
Наложение на
окончание
затерянного
кадра
Наложение на
начало
затененного
кадра
Опасность
Кадры, начинающиеся в указанном интервале времени, опасны для затененного
кадра (могут исказить кадр)
Улучшение протокола – слотированное время
Чистая ALOHA (3)
Слотированная
Пропускная
способность
(число доставленных кадров
на длину кадра)
Чистая
Нагрузка (число отправленных кадров на длину кадра)
Зависимость пропускной способности от нагрузки в системе
ALOHA
Настойчивые и ненастойчивые
протоколы МДКН (CSMA)
Пропускная
способность
(число доставленных кадров
на длину кадра)
Нагрузка (число отправленных кадров на длину кадра)
Зависимость степени использования канала от нагрузки
для различных протоколов со случайным доступом
МДКН с обнаружением коллизии
(МДКН/OK-CSMA/CD)
Передача
Состязание
Свободен
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access Collision Detection) может быть в
одном из трех состояний: состязания, передача и свободен
Если коллизия обнаружена, то передача немедленно прекращается и
передается прерывающая jam-последовательность
Бесконфликтные протоколы
Состязание
(8 слотов)
Передача
Кадров
Состязание (8 слотов)
Базовая модель bit-map протокола
Бесконфликтные протоколы (2)
Черточки
означают
молчание
Станции 0010
и 0100 видят эту
единицу ,
выставили 0
и далее в состязании
не участвуют
Результат
Станции 1001
видит эту единицу,
выставили 0 и далее
в состязании
не участвуют
Протоколы адресного счетчика
Если результат сложения разрядов – 1, а станция выставила 0, то в дальнейших
состязаниях она не участвует
Протоколы с ограниченными
конфликтами
Вероятность
успеха
Число станций, готовых к передаче
Вероятность доступа для канала с ограниченными состязаниями
kp(1-p)k-1 . При p=1/k – максимум – ((k-1)/k)k-1
Адаптивный древовидный протокол
Дерево для восьми станций
Протокол множественного доступа с
разделением по длине волны
станция
m тайм-слотов
для управления
Канал управления станции А
используется другими станциями
для связи с А
n тайм-слотов для передачи данных плюс 1 слот состояния.
Используется В
для передачи данных
WDMA - Wavelength division multiple access
Канал управления: ресивер с фиксированной частотой и настраиваемый трансивер
Канал данных: трансивер с фиксированной частотой и настраиваемый ресивер
Протоколы беспроводных ЛВС
Дальность радиосвязи
Беспроводные ЛВС (a) передает станция А
(b) передает станция В
Протоколы беспроводных ЛВС (2)
А желает передать В,
но не слышит, что
В занят
С передает
В желает передать С,
но ошибочно считает,
что передача невозможна
А передает
(a) Проблема спрятанной станции
(b) Проблема мнимой станции
Протоколы беспроводных ЛВС (3)
Зона действия передатчика А
Зона действия передатчика В
Протокол MACA
(a) станция А передает запрос RTC станции В
(b) Станция В отвечает сигналом CTS станции А
Сеть Ethernet
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Кабельная система Ethernet
Манчестерский код
Протокол MAC- подуровня
Двоичный экспоненциальный алгоритм задержки
Производительность Ethernet
Коммутируемый Ethernet
Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
IEEE 802.2: Logical Link Control (LLC) -управление
логической связью
Перспективы Ethernet
Кабельная система Ethernet
Тип
Кабель
Макс. длина
сегмента
Кол-во узлов Примечания
на сегмент
10Base5
Толстый
коаксиальный
500 m
100
Практически
не
используются
10Base2
Тонкий
коаксиальный
185 m
30
Не использует
концентратор
1024
Наиболее
дешевая
система
1024
Наилучшая для
связи между
зданиями
100 m
10Base-T
10Base-F
Витая пара
Оптоволокно
2000 m
Наиболее распространенные кабельные системы Ethernet
Кабельная система Ethernet (2)
Витая пара
Жила
Зуб вампира
Приемо-передатчик
Т-конектор
Три вида кабеля Ethernet
(a) 10Base5 (b) 10Base2 (c) 10Base-T
Концентратор
Кабельная система Ethernet (3)
Топологии: (a) Линейная (b) Магистраль (c) Дерево
(d) Сегментированная
Кабельная система Ethernet (4)
Поток битов
Потенциальный код
Манчестерский код
Дифференциальный
Манчестерский код
Ноль кодируется
сменой уровня
Единица кодируется
противоположным
переходом
Протокол MAC-подуровня Ethernet
Адрес
Адрес
назначения источника
Тип
Адрес
Адрес
Длина
источника
назначения
Данные
Данные
Заполнение
Заполнение
Контрольная
сумма
Контрольная
сумма
Начальный
ограничитель
Форматы кадров (a) DIX Ethernet (b) IEEE 802.3
Протокол MAC-подуровня
Ethernet (2)
Кадр отправляется
в момент времени t=0
Кадр достигает
станцию В в момент t= r-e
Коллизия
в момент t= r
Искаженный сигнал возвращается
к станции А при t= 2*r
Протокол MAC подуровня
Ethernet (3)
Максимальная задержка для обнаружении коллизии составляет
2 r = 2L/v,
где L- длина кабеля,
v- скорость ЭМВ в среде.
Минимальная длина кадра t > 2 r
Для L= 2.5 км 2 r = 51.2 мкс и длина кадра - n = 512 бит
При меньшей длине кадра возможен пропуск коллизии станцией А
Связь минимальной длины кадра и максимальной задержки
Производительность Ethernet
Различная
длина
кадра
Эффективность
канала
Число станций, отправляющих кадры
Эффективность Ethernet 10 Mбит/с при длине тайм-слота 512 бит
после обнаружения коллизии
Коммутируемый Ethernet
Коммутатор
Соединитель
Подключение
10 Base-T
К компьютерам
Пример коммутируемого Ethernet
Fast Ethernet
Тип
100Base-T4
100Base-TX
100Base-FX
Кабель
Витая пара
Витая пара
Оптоволокно
Максималь
ная длина
сегмента
Примечания
100 m
UTP категории 3
100 m
UTP категории 5
Возможен полно
дуплексный режим
2000 m
Большая длина, возможен
полно дуплексный режим
100 Мбит/с
Кабельная система Ethernet
Fast Ethernet (2)
Fast Ethernet (3)
Физический уровень состоит из трех подуровней:
•Уровень согласования (reconciliation sublayer);
•Независимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, MII);
•Устройство физического уровня (Physical layer device, PHY).
Fast Ethernet (4)
Физический уровень
a) 100Base-FХ - оптоволокно
b) 100Base-TХ - двухпарная витая пара
Fast Ethernet (5)
Метод кодирования 4B/5B
4 бита данных MAC-подуровня представляются 5 битами
Это позволяет применить потенциальные коды при представлении каждого из
пяти бит в виде электрических или оптических импульсов
Потенциальные коды обладают по сравнению с манчестерскими кодами более
узким спектром
Исходные данные MAC-подуровня должны передаваться со скоростью 100Мб/c,
наличие одного избыточного бита вынуждает передавать биты
результирующего кода 4B/5B со скоростью 125 Мб/c, то есть битовый
интервал составляет 8 наносекунд
Для кодирования исходных данных нужно только 16 комбинаций. Остальные 16
комбинаций в коде 4В/5B используются в служебных целях
Fast Ethernet (6)
Обмен символами Idle при незанятом
состоянии среды
Fast Ethernet (7)
MLT-3
a)
b)
PHY FX - NRZI
PHY TX - MLT-3
Методы физического кодирования
Fast Ethernet (8)
Auto-negotiation - автопереговоры по принятию
режима работы порта
взаимодействующих устройства PHY могут автоматически выбрать
наиболее эффективный режим работы
Сигналы Fast Link Pulse burst (FLP)
5 различных режимов работы:
a) 10Base-T ( 2 пары категории 3)
b) 10Base-T full-duplex ( 2 пары категории 3)
c) 100Base-TX ( 2 пары категории 5 (или Type 1A STP)
d) 100Base-TX full-duplex ( 2 пары категории 5 (или Type 1A STP)
e) 100Base-T4 ( 4 пары категории 3)
Gigabit Ethernet
Коммутатор или
концентратор
В случае концентратора – все порты 1 Гбит/с
В случае коммутатора – можно 1 Гбит/с для
магистрали, остальные – 100 Мбит/с
(a) Связь двух компьютеров
(b) Применение в большой сети
Gigabit Ethernet (2)
Тип
Кабель
Макс.
длина
сегмента
1000Base-SX
Оптоволокно
550 m
Многомодовое оптоволокно
(50,62.5 нм.)
1000Base-LX
Оптоволокно
5000 m
Одно- (10 нм.) или
многомодовое- (50, 62.5 нм.)
1000Base-CX
2 пары STP
25 m
Экранированная витая пара
1000Base-T
4 пары UTP
100 m
UTP категории 5
Примечания
Кабельная система Gigabit Ethernet
IEEE 802.2: Управление логической
связью (LLC- Logical Link Control)
Пакет
Сетевой уровень
Канальный
уровень
Физический
уровень
(a) Место подуровня LLC
(b) Передача пакета
Сеть
Протокол подуровня управления
логической связью в ЛВС (LLC)
Флаг
(011111
10)
Адрес точки доступа к
сервису назначения
DSAP
Адрес точки доступа
к сервису источника
SSAP
Управляюще
е поле
Control
Данн
ые
Data
Флаг
(011111
10)
В В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логической связью LLC
предоставляет верхним уровням три типа сервиса:
• ·
LLC1 - сервис без установления соединения и без подтверждения;
• ·
LLC2 - сервис с установлением соединения и подтверждением;
• ·
LLC3 - сервис без установления соединения, но с подтверждением.
Формат кадра LLC
Беспроводные компьютерные сети
(Wireless Networks)
Локальные сети:
•
IEEE 802.11
•
ETSI Hipper Lan
•
Home RF
•
Bluetooth
Широкополосные сети:
•
IEEE 802.16
Технологии сотовой телефонии
•
GPRS
•
UMTS
Виды беспроводных компьютерных сетей
Сравнение видов беспроводного
доступа
Технологии беспроводного доступа
Беспроводные ЛВС IEEE 802.11
1990г. - образована рабочая группа IEEE 802.11
1997г. - ратифицирована первая спецификация 802.11
Radio Ethernet (1 и 2 Мбит/с)
1999г. - ратифицировано расширение стандарта IEEE.11b
High Rate или WI-FI и Wireless Fidelity (11 Мбит/с)
2000г. - ратифицировано расширение стандарта IEEE.11а
(54 Мбит/с)
2001г. - ратифицировано расширение стандарта IEEE.11g
(54 Мбит/с)
Разработаны стандарты 802.11d и 802.11c
Создана группа Wireless Personal Area Network (WPAN)
История развития 802.11
Беспроводные ЛВС IEEE 802.11 (2)
•
•
•
•
•
Стек протоколов 802.11
Физический уровень 802.11
Протокол доступа к среде
Структура кадра
Сервис
Стек протоколов 802.11
Внысшие
уровни
Управление логической связью
Канальный
уровень
Подуровень
MAC
Физический
уровень
Часть стека протоколов 802.11
Характеристики 802.11
Характеристика
802.11
802.11b
802.11a
802.11g
802.11b+
(non
standard)
Скорость
передачи
2 Mbps
11 Mbps
54 Mbps
54 Mbps
22 и 44
Mpbs
Средняя факт.
скорость
1 Mpbs
4-5 Mpbs
27 Mpbs
20-25 Mpbs
6 Mpbs
Рабочие частоты
2.4 GHz
2.4 GHz
5 GHz
2.4 GHz
2.4 GHz
Полоса
пропускания
83.5 MHz
83.5 MHz
300 MHz
83.5 MHz
83.5 MHz
Модуляция
FHSS
DSSS/CCK
OFDM
DSSS/OFDM
PBCC
Количество
каналов / не
перекрывающихс
я
11/3
11/3
12/8
11/3
11/3
Физический уровень 802.11 (1)
Обозначение
Наименование
Русское наименование
DSSS
Direct Sequence Spread Spectrum
Фазовая модуляция Мпоследовательностью
(прямого счета )
FHSS
Frequency Hopping Spread Spectrum Расширение спектра со
скачками частоты
OFDM
Orthogonal Frequency Domain
Multiplexing
Ортогональное
мультиплексирование с
разделением частот
CCK
Complementary Code Keying
Модуляция
дополняющими кодами
Виды модуляции с расширением спектра
Физический уровень 802.11 (2)
DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum
Физический уровень 802.11 (2)
Автокорреляционные
функции
последовательностей
Свойство комплементарности
CCK- Complementary Code Keying
Передачей одной последовательности кодируется 8 (4) бит
Физический уровень 802.11 (3)
Стандарт
802.11a
IEEE & WiFi
802.11a
802.11b
IEEE & WiFi
802.11g
IEEE & WiFi
802.11b+
(non-standard)
Нет
Нет
Нет
Да
Нет
802.11b
Нет
802.11g
Нет
Да
802.11b+
(non-Standard)
Нет
Нет
Нет
Нет
Совместимость стандартов
Физический уровень 802.11 (4)
СТАНДАРТ IEEE 802.11Н
•
•
•
Стандарт IEEE 802.11 h призван обеспечить
выполнение требований европейского законодательства.
Он предусматривает применение технологий
динамического выбора канала и управления мощностью
передаваемого сигнала в устройствах, работающих в
диапазоне частот 5 ГГц (IEEE 802.11 а).
В Европе устройства стандарта 802.11 а могут создавать
наводки, мешающие работе систем спутниковой связи,
которые обладают "приоритетным правом" на
использование этого диапазона.
Применение технологий динамического выбора канала и
управления мощностью позволяет избегать создания
помех при эксплуатации систем стандарта HiperLAN/2
(европейский конкурент стандарта IEEE 802.11 а).
Подуровень доступа к среде 802.11
А желает передать В,
но не слышит, что
В занят
С передает
В желает передать С,
но ошибочно считает,
что передача невозможна
А передает
(a) Проблема спрятанной станции
(b) Проблема мнимой станции
Подуровень доступа к среде
802.11 (2)
Зона действия передатчика А
Зона действия передатчика В
Протокол MACA
(a) станция А передает запрос RTC станции В
(b) Станция В отвечает сигналом CTS станции А
Подуровень доступа к среде
802.11 (3)
Создание виртуального канала по протоколу CSMA/CA
Подуровень доступа к среде
802.11 (3)
Поток фрагментов
Поток фрагментов
Подуровень доступа к среде
802.11 (4)
Здесь могут быть отправлены управляющий кадр или следующий фрагмент
Здесь могут быть отправлены PCF-кадры
Здесь могут быть отправлены DCF-кадры
Восстановление искаженного кадра
Возможное расположение кадров в 802.11
Подуровень доступа к среде
802.11 (5)
•
•
Архитектура AD Hoc
(IBSS - Independent Basic Service Set или режим Peer to Peer)
Архитектура Infrastructure Mode
Архитектуры 802.11
Подуровень доступа к среде
802.11 (6)
Архитектура Ad Hoc
Подуровень доступа к среде
802.11 (6а)
Архитектура Ad Hoc
Подуровень доступа к среде
802.11 (7)
Выход во внешнюю сеть
BSS- Basic Service Set
ESS- Extended Service Set
Архитектура Infrastructured Mode
Подуровень доступа к среде
802.11 (7а)
Архитектура Infrastructured Mode
Структура кадра 802.11
Сервис 802.11
Сервис распределенияDistribution Services
•
•
•
•
•
Ассоциация
Деассоциация
Реассоциация
Распределение
Интеграция
Сервис 802.11
Сервис внутри ячейкиIntracell Services
•
•
•
•
Аутентификация
Деаутентификация
Безопасность
Доставка данных
Широкополосная беспроводная связь
•
•
•
•
•
Сравнение технологий беспроводного
доступа
Стек протоколов IEEE 802.16
Физический уровень IEEE 802.16
MAC подуровень IEEE 802.16
Структура кадра IEEE 802.16
Технология 802.16
Утвержден: 802.16 – январь 2001 г., 802.16а – декабрь 2002г..
Назначение: организация широкополосного беспроводного
доступа через точки доступа 802.11
Дальность действия: до 50 км
Зона действия: за пределами прямой видимости
Частоты: от 2 ГГц до 11 ГГц
Спектральная эффективность: до 5 бит/с/Гц
Максимальная скорость передачи на сектор: до 70 Мбит/c
Число секторов одной базовой станции: 906
Качество обслуживания: дифференцированное, контролируется
на уровне МАС
Основные характеристики
Сравнение видов беспроводного
доступа (2)
Сравнение технологий
Стек протоколов 802.16
Подуровень конвергенции,
определяемый сервисом
Общая часть МАС подуровня
Высшие
уровни
Канальный
уровень
Подуровень безопасности
Подуровень конвергенции
для передачи
Подуровень, зависящий
от физической среды
(виды модуляции)
Физический
уровень
OPSK – относительная фазовая модуляция
QAM-16 – квадратурная амплитудно-фазовая модуляция 16
QAM-64 - квадратурная амплитудно-фазовая модуляция 64
Физический уровень 802.16
Радиус действия 802.16
Физический уровень 802.16 (2)
Кадры
Нисходящий
Восходящий
Защитный
интервал
Тайм-слот
Кадры и тайм-слоты для дуплексной связи с разделением по
времени
Протокол МАС подуровня 802.16
Классы сервиса
• Сервис с постоянной скоростью передачи
• Сервис с переменной скоростью передачи
для трафика реального времени
• Сервис для компьютерного трафика
(нереального времени) с переменной
скоростью передачи
• Сервис “по возможности”
Структура кадра 802.16
(a) Основной кадр
(b)Кадр запроса передачи
Bluetooth
•
•
•
•
•
•
•
Архитектура Bluetooth
Приложения Bluetooth
Стек протоколов Bluetooth
Радио-уровень
Уровень основной полосы (Baseband)
(немодулированный сигнал)
Уровень L2CAP (Logical Link Control и
Adaptation Protocol)
Структура кадра
Архитектура Bluetooth
Организация распределенной сети из двух пикосетей
Архитектура Bluetooth (2)
•
•
•
•
•
•
•
Рiconet является группой устройств, связанных общим каналом, который
идентифицирован его уникальной кодовой последовательностью
(перелета)
Устройство, которое первым произвело подключение, называется "master"
К master может быть активно подсоединено до семи устройств и намного
больше может быть подключено в состоянии "parked" (низкого
энергопотребления)
Канал управляется master, при помощи Lin Manager в каждом устройстве
Устройства в сети piconet могут передавать данные друг с другу
посредством SCO (Синхронно с соединением) или ACL (асинхронно с
соединением)
Любые два или более устройств для соединения должны установить
между собой piconet
Каждое устройство может одновременно принадлежать нескольким
piconet
Приложения Bluetooth
Профили Bluetooth
Приложения Bluetooth (2)
Наименование
Описание
Generic access
Процедура управления доступом к линии связи
Service discovery
Протокол изучения предлагаемых услуг
Serial port
Вместо последовательного порта
Generic object
exchange
Определяет отношение клиент-сервер при перемещении
объекта
LAN access
Протокол между подвижной станцией и проводной ЛВС
Dial-up networking
Позволяет ноутбуку позвонить через мобильный телефон
Fax
Позволяет мобильному факсимильному аппарату позвонить на
мобильный телефон
Cordless telephony
Соединение мобильной трубки и базы беспроводного телефона
Intercom
Цифровой интерком
Headset
Для связи handfree
Object push
Обеспечивает обмен простыми объектами
File transfer
Обеспечивает основной сервис обмена файлами
Synchronization
Позволяет синхронизировать данные PDA и другого ПК
Стек протоколов Bluetooth
Протоколы Bluetooth в версии архитектуры 802.15
Структура кадра Bluetooth
18-битовый заголовок повторяется три раза
для получения 54 бит
Типичный кадр данных Bluetooth
Коммутация на канальном уровне
•
•
•
•
•
•
Мосты из 802.х в 802.у
Объединение локальных сетей
Алгоритм покрывающего дерева Spanning Tree
Удаленные мосты
Повторители (Repeaters), концентраторы ( Hubs),
мосты(Bridges), коммутаторы (Switches), маршрутизаторы
( Routers), шлюзы ( Gateways)
Виртуальные локальные сети (VLAN)
Коммутация на канальном уровне
Магистраль ЛВС
Мост
Кластер ЛВС
Объединение нескольких ЛВС с суммарной нагрузкой,
недопустимой для одной ЛВС
Коммутация на канальном уровне (2)
Порт
Адрес
Мост
Логический сегмент 1
Межсегментная
передача
кадра
Логический сегмент 2
Локализация трафика с помощью коммутатора
Внутрисегментный
трафик
Мосты из 802.x в 802.y
Сетевой
Мост
Канальный
Физический
Беспроводная ЛВС
Работа моста из 802.11 в 802.3
Мосты из 802.x в 802.y (2)
Форматы кадров IEEE 802 отличаются для разных технологий.
Масштаб не соблюден
Объединение локальных сетей
Пример объединения четырех ЛВС в общую ЛВС с помощью двух
мостов
Алгоритм покрывающего дерева
Копия кадра, переданная В1
Копия кадра,переданная В2
Исходный кадр
Два параллельно включенных моста
Алгоритм покрывающего дерева (2)
Мост является
частью
покрывающего
дерева
Мост не входит
в покрывающее
дерево
(a) Объединенные сети. (b) ЛВС анализируется по
алгоритму Spanning Tree. Пунктиром обозначены
мосты, не входящие в покрывающее дерево
Удаленные мосты
Мост
Связь точка-точка
“Удаленные мосты” используются для объединения территориально
удаленных ЛВС
Повторители, концентраторы,
мосты, коммутаторы,
маршрутизаторы и шлюзы
Прикладной шлюз
Пакет (передан с сетевого уровня)
Транспортный
шлюз
Маршрутизаторр
Мост,
коммутатор
Повторитель,
концентратор
Кадр
(сформирован на канальном уровне)
(a) Каждому уровню соответствует свое устройство
(b) Кадр, пакет, заголовок
Повторители, концентраторы, мосты,
коммутаторы, маршрутизаторы и
шлюзы (2)
(a) Концентратор (b) Мост (c) Коммутатор
Коммутаторы Ethernet
Структура коммутатора
Коммутаторы Ethernet (2)
Коммутация “на лету” и обычная
Коммутаторы Ethernet (3)
Повышение производительности при одновременной обработке нескольких
кадров
Коммутаторы Ethernet (4)
Специальные
высокоскоростные
каналы
Стековые коммутаторы
Коммутаторы Ethernet (5)
Транковое соединение коммутаторов
Коммутаторы Ethernet (6)
•
•
•
Коммутационная матрица
Общая шина
Разделяемая многовходовая память
Способы аппаратной реализации
Коммутаторы Ethernet (7)
Коммутационная матрица
Коммутаторы Ethernet (8)
Адрес назначения
Арбитраж шины
Управление буфером
Фильтр тэгов
Адрес назначения
Арбитраж шины
Входной блок
процессора порта
Управление буфером
Выходной блок
процессора порта
Общая шина
Коммутаторы Ethernet (6)
Менеджер очередей всех портов
Адрес назначения
Очередь
Разделяемая многовходовая память
Коммутаторы Ethernet (9)
• Настольные коммутаторы
• Коммутаторы рабочих групп
• Коммутаторы отделов и центров обработки данных
• Магистральные коммутаторы
Классы коммутаторов
Виртуальные локальные сети
Проводная сеть на основе концентраторов и коммутаторов
Виртуальные локальные сети (2)
(a) Четыре физические ЛВС преобразованы в две виртуальные сети VLAN
(серую и белую) с помощью двух мостов (b) Те же 15 компьютеров
объединены в две VLAN с помощью коммутаторов
Объединение по MAC-адресам
VLAN (3)
Сегменты, подключенные к назначенным портам, образуют три VLAN
Объединение по номерам портов коммутатора
Стандарт IEEE 802.1Q
Домен,
Включенный в VLAN
Основной
домен VLAN
Открытый
домен
Обычный
компьютер
Кадр VLAN
PC, включенный
в VLAN
Коммутатор,
включенный в VLAN
Коммутация выполняется
с использованием метки VLAN
Открытый
кадр
Передача из открытого сегмента Ethernet в VLAN. Заштрихованные
элементы являются частью VLAN
Стандарт IEEE 802.1Q
Домен,
включенный в VLAN
Основной
домен VLAN
Унаследованный
домен
Унаследованный
компьютер
Кадр VLAN
PC, включенный
в VLAN
Коммутатор,
включенный в VLAN
Коммутация выполняется
Унаследованный
с использованием метки VLAN
кадр
Передача из унаследованного сегмента Ethernet в VLAN.
Заштрихованные элементы являются частью VLAN
Стандарт IEEE 802.1Q (2)
Обычный кадр Ethernet 802.3 и кадр по стандарту 802.1Q
Краткие выводы
Метод
Описание
FDM
Каждой станции выделена своя полоса частот
WDM
Схема динамического FDM для оптоволокна
TDM
Каждой станции выделен свой тайм-слот
Pure ALOHA
Асинхронная передача в произвольный момент времени
Slotted
ALOHA
Передача в момент начала произвольного тайм-слота
1-persistent
CSMA
Настойчивый CSMA уровня 1- Если обнаружено, что
канал свободен, данные начинают передавать сразу
Non persistent Ненастойчивый CSMA. Если обнаружено, что канал
CSMA
свободен, данные начинают передавать через случайный
промежуток времени
Краткие выводы (2)
Метод
Описание
P-persistent
CSMA
Настойчивый CSMA уровня Р. Если обнаружено, что
канал свободен, данные передают в первый тайм-слот с
вероятностью Р
CSMA/CD
CSMA с прекращением передачи при обнаружении
коллизии
Bit map
Периодически станции выставляют бит требования на
передачу и бесконфликтно передают данные
Binary countdown Обратный двоичный счетчик. Станция, имеющая
максимальное значение счетчика задержки, передает
данные
Tree walk
Адаптивный древовидный протокол с ограниченным
числом конфликтов.
MACA, MACAW Протоколы беспроводных сетей.
Краткие выводы (3)
Метод
Описание
Ethernet
CSMA/CD с двоичным экспоненциальным алгоритмом
вычисления задержки
FHSS
Расширение спектра со скачками частоты
DSSS
Расширение спектра с помощью Мпоследовательностей (последовательностей прямого
счета
CSMA/CA
CSMA с предупреждением коллизий