20. Технологии компьютерных сетей.

С ети Token Ring и FDDI основаны на детерминистических алгоритмах. Token Ring строится на основе кольцевой топологии.

Передача данных возможна только по кольцу от 1-го узла ко 2-му, от 2-го к 3-му и т.д. В том случае, если передача данных не осуществляется, в сети циркулирует фрейм особого формата – маркер (token). Если компьютер должен передать фрейм данных, он ожидает получения маркера. Получив маркер, компьютер вместо маркера отправляет фрейм данных по кольцу, который передаётся к получателю, а далее от получателя к отправителю. Получив отправленный ранее фрейм, отправитель возвращает маркер в сеть. После этого право на передачу фрейма данных может быть получено другим компьютером, перехватившим маркер. Таким образом, право на передачу данных поочерёдно переходит от одного компьютера к другому. Полоса пропускания сетей Token Ring – 4 и 16 Мбит/с, количество компьютеров в одном логическом кольце – до 240. Сети FDDI также построены на основе маркерного доступа. В сетях FDDI используется два кольца – основное и резервное длиной 100км. В случае обрыва основного кольца происходит объединение двух колец в одно. При последующих обрывах сеть распадается на изолированные сегменты.

Frame relay (англ. «ретрансляция кадров», FR) - протокол канального уровня сетевой модели OSI. Максимальная скорость, допускаемая протоколом FR - 34,368 мегабит/сек. Коммутация: точка-точка. Frame relay обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Virtual Circuits, VC) в одной линии связи, идентифицируемых в FR-сети по идентификаторам подключения к соединению (Data Link Connection Identifier, DLCI). Вместо средств управления потоком включает функции извещения о перегрузках в сети. Возможно назначение минимальной гарантированной скорости (CIR) для каждого виртуального канала.

В основном применяется при построении территориально распределённых корпоративных сетей, а также в составе решений, связанных с обеспечением гарантированной пропускной способности канала передачи данных (VoIP, видеоконференции и т. п.).

Гарантированная пропускная способность, реальная скорость может быть существенно выше. Гибкий механизм управления формой трафика. Подходят для передачи пульсирующего трафика.

ATM (англ. Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных) - сетевая высокопроизводительная технология коммутации и мультиплексирования, основанная на передаче данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера (53 байта), из которых 5 байтов используется под заголовок. В отличие от синхронного способа передачи данных (STM - англ. Synchronous Transfer Mode), ATM лучше приспособлен для предоставления услуг передачи данных с сильно различающимся или изменяющимся битрейтом. Определено пять классов трафика, отличающихся следующими качественными характеристиками:

– наличием или отсутствием пульсации трафика, то есть трафики CBR или VBR;

– требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами;

– типом протокола, передающего свои данные через сеть ATM, - с установлением соединения или без установления соединения (только для случая передачи компьютерных данных).

CBR не предусматривает контроля ошибок, управления трафиком или какой-либо другой обработки. Класс CBR пригоден для работы с мультимедиа реального времени. Класс VBR содержит в себе два подкласса - обычный и для реального времени. ATM в процессе доставки не вносит никакого разброса ячеек по времени. Случаи потери ячеек игнорируются.

Класс ABR предназначен для работы в условиях мгновенных вариаций трафика. Система гарантирует некоторую пропускную способность, но в течение короткого времени может выдержать и большую нагрузку. Этот класс предусматривает наличие обратной связи между приёмником и отправителем, которая позволяет понизить загрузку канала, если это необходимо.

Класс UBR хорошо пригоден для посылки IP-пакетов (нет гарантии доставки и в случае перегрузки неизбежны потери).

В сетях Ethernet используется плоская (flat), или неиерархическая адресная схема. MAC-адрес заносится в ПЗУ сетевой карты производителем. Длина MAC-адреса составляет 48 бит. Адрес состоит из 2 частей по 24 бита – идентификатор производителя (Organizational Unique Identifier - OUI) и серийного номера. OUI является уникальным для каждого производителя и назначается специальным комитетом IEEE. Серийный номер сетевой карты назначается производителем. Каждая сетевая карта идентифицируется уникальным MAC-адресом, и не может быть двух сетевых карт с одинаковым MAC-адресом.

Ф ормат фрейма Ethernet II. В сетях Ethernet существует 4 типа фреймов: кадр 802.3/LLC (или кадр Novell 802.2), кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3), кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II), кадр Ethernet SNAP. Большинство устройств Ethernet умеет работать со всеми вышеупомянутыми форматами фреймов. Чаще всего используется фрейм Ethernet II.

Поле данных – может содержать от 0 до 1500 байт. Если длина поля меньше 46 байт, то используется поле заполнения, чтобы дополнить кадр до минимально допустимой длины. Это необходимо для корректной работы механизма обнаружения коллизий. Если длина поля данных достаточна, то поле заполнения не используется.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом множественного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD)

Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей среде передачи, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети.

Любой компьютер имеет право начать передачу фрейма в любой момент времени, при условии, что среда передачи свободна. Непосредственно перед отправкой фрейма передающая станция слушает кабель, чтобы обнаружить, не передаются ли данные по кабелю. Если опознается несущая, то станция откладывает передачу своего фрейма до окончания чужой передачи. После окончания чужой передачи станция должна выждать паузу, называемую межкадровым интервалом (interframe gap), и после этого начать передачу своего кадра.

Любой сетевой адаптер, подключенный к разделяемой среде, принимает все фреймы, отправляемые его соседями. Приняв фрейм, компьютер сравнивает свой MAC-адрес с MAC-адресом получателя, содержащимся в заголовке фрейма. Если MAC-адрес компьютера совпадает с MAC-адресом получателя, то компьютер записывает фрейм во внутренний буфер.

После этого осуществляется проверка целостности фрейма по CRC. Если значение CRC, рассчитанное получателем, совпадает со значением CRC, содержащимся во фрейме, то фрейм считается неповреждённым. Если эти значения не совпадают, фрейм считается повреждённым. Если фрейм повреждён, то он удаляется из буфера, при этом никаких уведомлений об ошибке получатель не отправляет.

Стандарт IEEE802.3 в зависимости от типа среды передачи данных имеет модификации:

10BASE5 (толстый коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 500м;

10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 200м;;

10BASE-T (неэкранированная витая пара) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м. Общее количество узлов не должно превышать 1024;

10BASE-F (оптоволоконный кабель) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м.

В развитие сетевой технологии Ethernet созданы высокоскоростные варианты: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основная топология, которая используется в локальных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, пассивная звезда.

Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации:

100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м; .

Сетевая технология локальных сетей Gigabit Ethernet – обеспечивает скорость передачи 1000 Мбит/с. Существуют следующие модификации стандарта:

1000BASE-SX – применяется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 850 нм.

1000BASE-LX – используется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм.

1000BASE-CX – используется экранированная витая пара.

1000BASE-T – применяется счетверенная неэкранированная витая пара.