Слайды_Сети_11

Сети ЭВМ: лекция 11
План:
 Основные компоненты вычислительных сетей
Локальная сеть IBM Token Ring
Стандарт Ethernet
Основные компоненты сетей
РС-1
РС-2
Прикладная
Программа
Прикладная
Программа
Сетевое Программное
Обеспечение
Сетевое Программное
Обеспечение
Драйвер
Устройства
Драйвер
Устройства
Устройство Передачи
Данных
Устройство Передачи
Данных
Линия Связи
Сети ЭВМ: лекция 11
Линия Связи
Основные компоненты сетей
Прикладная Программа. Отличительной особенностью таких
программ является возможность одновременной обработки данных
несколькими пользователями или задачами
Сетевое Программное Обеспечение - это то, что мы чаще всего
называем сетевой операционной системой (СОС). Организация
взаимодействия пользователей, управление доступом пользователей
к ресурсам сети - эти задачи решаются сетевым программным
обеспечением
Драйвер устройства передачи данных - это программа, которая
выполняет роль интерфейса между сетевым программным
обеспечением и устройством передачи данных. Драйвер создается
для каждого конкретного типа устройства и определенной сетевой
операционной системы
Устройство передачи данных - это аппаратные средства,
выполняющие преобразование данных, прием и передачу данных по
линии связи
Сети ЭВМ: лекция 11
Компоненты информационной системы
Рабочая Станция
Прикладная
Программа
Application
Сетевое Программное
Обеспечение
Presentation
Протокол Обмена
Данными
Сетевая
Операционная
.....
Драйвер
Устройства
Устройство Передачи
Данных
Протокол Обмена
Данными
Система
Локальная Сеть или
Session
Transport
Network
Data Link
Сеть Передачи Данных
Physical
Линия Связи
Сети ЭВМ: лекция 11
Локальная сеть TOKEN RING
Спецификации Token Ring и IEEE 802.5 имеют небольшие различия
Характеристика
IBM Token Ring Network
IEEE 802.5
Data rates
4.16 Mbps
4.16 Mbps
Station/segment
260 (S.T.P.)
72 (U.T.P.)
250
Star
Not specified
Twisted pair
Not specified
Baseband
Baseband
Token passing
Token passing
Differential Manchester
Differential Manchester
Topology
Media
Signaling
Access method
Encoding
Сети ЭВМ: лекция 11
Метод доступа узлов к среде Token Ring

устройства подключаются к сети по топологии кольцо
(логически);
 все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные,
только получив разрешение на передачу (маркер);
 в любой момент времени только одна станция в сети обладает
таким правом;
• если узел, принимающий маркер, не имеет информации для
отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной
станции;
• каждая
станция
может
удерживать
определенного максимального времени.
Сети ЭВМ: лекция 11
маркер
в
течение
Особенности сети Token Ring
Сеть с передачей маркера представляет собой кольцо, даже если
сеть соединена кабелями в виде звезды, пакет в ней передается от
узла к узлу пока не вернется в точку, где был порожден.
Маркером называется 3 байтовое сообщение, являющееся признаком
того, что сеть свободна
В сетях Token Ring не может быть коллизий
Информационный блок циркулирует по кольцу пока не достигнет
отославшей его станцией, которая может проверить вернувшийся
блок и удалить его
Сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями
Сети ЭВМ: лекция 11
Физические соединения
Станции сети Token Ring напрямую подключаются к устройствам
доступа к многостанционной сети (MSAU), которые могут быть
объединены с помощью кабелей, образуя одну большую кольцевую сеть
Сети ЭВМ: лекция 11
Физические соединения
Сеть Token Ring, образующая логическое кольцо, состоит из набора
межкомпьютерных связей. С точки зрения связи любое сообщение от
рабочей станции идет только до ближайшего соседа.
Сети ЭВМ: лекция 11
Система приоритетов Token Ring
Сети Тоkеn Ring используют сложную систему приоритетов,
которая позволяет станциям с высоким приоритетом, назначенным
администратором, более часто пользоваться сетью
Только станции с приоритетом, который равен или выше величины
приоритета, содержащейся в маркере, могут завладеть им
Одна из рабочих станций предназначается для выполнения функций
активного монитора
Активный монитор осуществляет временной контроль в логическом
кольце, передает новые маркеры (при необходимости) для сохранения
работоспособности кольца и создает диагностические пакеты
Сети ЭВМ: лекция 11
Типы пакетов сети Token Ring
 пакет управление/данные (Data/Command Frame) - с помощью
такого пакета выполняется передача данных или команд управления
работой сети
 маркер (Token) - в одном кольце может быть только один маркер и,
соответственно, только одна станция с правом передачи данных
 пакет сброса (Abort) - посылка такого пакета вызывает
прекращение любых передач
Пакет Управления/Данные
SD
AC
FC
DA
SA
1
Байт
1
Байт
1
Байт
6
Байт
6
Байт
INFO
Маркер
ED
FS
4
Байт
1
Байт
1
Байт
Пакет Сброса
SD
AC
ED
SD
ED
1
Байт
1
Байт
1
Байт
4
Байт
1
Байт
P
Сети ЭВМ: лекция 11
FCS
P
Структура байта AC
P
T
M
R
R
R
Взаимодействие станций в сети Token Ring
Управление станциями в сети происходит с помощью передачи
специального пакета – маркера
Станция, которая приняла маркер, получает право на передачу, и
может передавать данные. Для этого станция удаляет маркер из
кольца, формирует пакет данных и передает его следующей станции
В сети IBM Token Ring все станции принимают и ретранслируют все
пакеты, проходящие по кольцу
При приеме станция сравнивает поле адреса приемника пакета (DA)
с собственным адресом
Сети ЭВМ: лекция 11
Стандарт Ethernet
Спецификацию Ethernet в конце 70-х предложила компания
XEROX.
На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE
802.3.
Спецификация Ethernet
подключения
определяет несколько конфигураций
оборудования,
отличающихся
типом
кабеля,
топологией подключения устройств и скоростью передачи.
Во всех конфигурациях используется один метод доступа станций к
среде Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD) -
Множественного Доступа с Контролем Несущей и Обнаружением
Столкновений (МДКН/ОС) .
Сети ЭВМ: лекция 11
Кодирование в Ethernet
При использовании Манчестерского кода весь период передачи бита
разбивается на два равных интервала. При передаче 1 передается высокий
сигнал в первом интервале и низкий - во втором. При передаче 0 - все
наоборот
При использовании дифференциального манчестерского кода при передаче
1 в начале передачи нет различия в уровне с предыдущим интервалом
передачи, а при передаче 0 - есть
Сети ЭВМ: лекция 11
Основные принципы работы Ethernet
На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:
 все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е.
любая станция может начать передачу в любой момент времени
(если передающая среда свободна);
 данные, передаваемые одной станцией, доступны всем
станциям сети.
Ethernet и IEEE 802.3 позволяют использовать логические и
физические адреса
Физический адрес (6 байт) жестко закреплен за каждым
сетевым адаптером. Он определяется микросхемой ПЗУ или
флэш-памятью (Boot Block Flash Memory )
Для того чтобы обеспечить уникальность адресов в сети, в
стандарте Ethernet принято, что первые три байта определяют
производителя и модель сетевого устройства и должны
регистрироваться в специальном комитете
Сети ЭВМ: лекция 11
Доступ к среде передачи
Для организации взаимодействия станций в сети используется
метод Множественного Доступа с Контролем Несущей и
Обнаружением Столкновений
Контроль Несущей - во время работы станция постоянно проверяет
среду передачи. Передающая среда может быть:
•свободна - ни одна другая станция не передает данные;
• занята - идет передача данных другой станцией
Множественный Доступ - любая станция, обнаружив, что среда
свободна, может начать передачу своих данных
О6наружение столкновений или коллизий – разрешение ситуаций,
которые
возникают
при
несколькими станциями сети
Сети ЭВМ: лекция 11
одновременной
передаче
данных
Формат пакета
Преамбула - служит для синхронизации работы приемника и
передатчика
Поле Данных - может иметь длину от 64 до 1500 байт.
0 в старшем бите адреса получателя - обычный адрес
1 в старшем бите - групповой адреса
Если адрес получателя состоит из одних 1 - это широковещательный
адрес, т.е. этот кадр должны получить все станции в сети.
Поле обнаружения ошибок - служит для определения достоверности
полученной информации
8B
Преамбула
6B
6B
АП
2B
АИ
от 46 B до 1500 B
4B
Поле Данных
ПОО
В Ethernet - поле типа пакета
В IEEE 802.3 - поле длины пакета
Сети ЭВМ: лекция 11
Ограничение на длину кадра
Если кадр короткий, то станция может закончить передачу прежде
чем начало кадра достигнет самого отдаленного получателя. В этом
случае она может пропустить коллизию и ошибочно считать, что
кадр доставлен благополучно. Для IEEE 802.3 (2.5 км и четыре
репитера) минимальное время равно 51.2сек, что соответствует 64
байтам. При больших скоростях длина кадра должна быть еще
больше. Например, на скорости 1Gбит/с при длине сегмента 2.5км
она будет 6400 байтов
Сети ЭВМ: лекция 11
Достоинство Ethernet
 очень широко используется, имеет огромную
инсталляционную базу;
 широко известен, многие инженеры знают как с ним
работать;
 протокол простой;
 станция может быть подключена без остановки сети;
 используется пассивный кабель, модемы и прочее
оборудование не требуется;
 при малой загрузке задержки практически равны 0.
Сети ЭВМ: лекция 11
Достоинства Token Ring
•использует соединения точка-точка: полностью цифровое и просто
в обращении;
•можно использовать любую физическую среду от почтовых голубей
до оптоволокна;
•стандартная витая пара дешева и проста в обращении;
•наличие кабельного центра делает кольцо с маркером
единственным стандартом где нарушения физической среды могут
восстанавливаться автоматически;
•есть приоритеты;
•небольшой размер минимального кадра и неограниченный размер
передаваемого кадра;
•прекрасная пропускная способность при высокой загрузке
Сети ЭВМ: лекция 11
Недостатки Ethernet
•есть значительный аналоговый компонент;
•минимальная длина кадра 64 байта;
•недетерминирован, что плохо для приложений реального времени;
•нет приоритетов;
•ограничена длина кабеля;
•с ростом скорости передачи время состязаний не сокращается,
следовательно минимальная длина кадра растет;
Сети ЭВМ: лекция 11
Недостатки Token Ring
•основной недостаток - наличие централизованного монитора,
который является критическим компонентом;
•из-за схемы передачи маркера - относительно большие задержки
при не большой загрузке;
Сети ЭВМ: лекция 11
Соответствие стандартов и уровней OSI
Сети ЭВМ: лекция 11