Архитектура и ПО сетевых устройств. Основы сетевых технологий

Островки сетевых реализаций

Гетерогенные сети

Глобальные сети

Амплитуда
t
Аналоговые и цифровые сигналы
Аналоговый сигнал
Цифровой сигнал

Характеристики аналогового сигнала
t
t
t
Фаза
Амплитуда
Частота

Кодирование данных аналоговым сигналом
0
0
0
0
1
1
1
1
Фазовая модуляция (PSK)
Частотная модуляция (FSK)
Амплитудная модуляция (ASK)

Способы модуляции сигнала QAM and TCM
Квадратурная амплитудная модуляция
(QAM, Quadrature Amplitude Modulation) Комбинация Амплитудной и Фазовой модуляций
до 8 битов на бод
Наиболее популярна
Модуляция с треллис-кодированием (TCM, Trellis Coded Modulation)
Производная от QAM
Основана на алгоритме
Данные кодируются до трансляции

Кодирование данных цифровым сигналом
0
0
0
0
1
1
1
1
0
+
-
1
+
-
0
+
-
0
+
-
0
+
-
0
+
-
0
+
-
0
Data
Signal
Unipolar
Polar
Bipolar
RZ
NRZ
Manchester
Differential
Manchester
+
0
-
NRZI

Частотный спектр и полоса пропускания
Человек слышит звуки частотой до 20000 HZ
3000 HZ
300 HZ

Ограничение Найквиста
Ограничение Найквиста:
скорость передачи информации по каналу с ограниченным спектром не может превосходить ширину этого спектра.
Спектр передаваемого сигнала по аналоговому каналу тональной частоты ограничен диапазоном от 300 до 3400 Гц, что ограничивает максимальную скорость в 3100 бод.

Биты и Боды
Информационная скорость (Bit Rate)
Скорость передачи данных по каналу связи Измеряется в битах в секунду
Линейная или Бодовая скорость (Baud Rate)
Скорость передачи сигнальных элементов по каналу связи
Измеряется в сигнальных элементах в секунду
Бит/с = Бод X Кол. Битов на сигнальный элемент

Кодирование информации
Дибитное кодирование
Трибитное кодирование

Асинхронная передача данных
На данном рисунке предоставлен формат кадра при асинхронной передаче данных

Синхронная передача данных
Данные (Блок или фрейм)
CRC
SYNC
END
Признак начала
Признак конца

Определение ошибок
Четность (parity):
при асинхронной передаче данных добавляется специальный бит, показывающий четное или нечетное количество “1” было послано
Проверка контрольной суммы
(CRC- cyclic Redundancy Check):
при синхронной передаче данных над блоком передаваемых данных производятся определенные логические операции, результат которых добавляется к блоку данных.
FCS (Frame Check Sequence):
проверочная последовательность кадра служит для обнаружения ошибок и формируется аналогично циклическому коду HDLC.

Микроволновая передача данных
Наземные системы
Спутниковые системы

Модель OSI

Уровень приложения

Уровень представления

Уровень сеанса

Транспортный уровень

Сетевой уровень

Уровень передачи данных

Подуровень LLC

Физический уровень
-Среда передачи;
-Контактная часть;
-Кодирование 1/0;
-Hand Shaking.

Протоколы и их место в модели OSI

Мультиплексирование
A
B
C
D
E
F
G
MUX
MUX
MUX
MUX
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G

CHANNEL A (f1)
CHANNEL B (f2)
CHANNEL C (f3)
CHANNEL D (f4)
Мультиплексирование с частотным разделением
Frequency-Division Multiplexing (FDM)
MUX
MUX
A
B
C
D
A
B
C
D

Мультиплексирование с временным разделением
Time-Division Multiplexing (TDM)
MUX
MUX
A
B
C
D
A
B
C
D
Channel A
Channel B
Channel C
Channel D
Channel A
Channel B
Channel C
Channel D

Типы передачи данных
Симплекс
Полудуплекс
Полный Дуплекс
A
B
A
A
B
B
A
B

Топология систем передачи данных

Топология систем передачи данных
Гибридная топология

Методы доступа в канал

Интерфейсы и стандарты физического уровня
RS-232
RS-449
V.24
V.28

Примечание к стандартам
RS-232 — интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 метров. Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных 5 В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Логическому "0" соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической "1" отрицательное (от -5 до -15 В для передатчика). Приемник воспринимает сигналы от +3 до +25 В для логического "0", и от -3 до -25 В для логической "1". Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.
RS-232 идентичен стандартам МККТТ (CCITT) V.24/V.28, X.20bis/X.21bis и ISO IS2110. Самой последней модификацией является модификация «Е», принятая в июле 1991 г. как стандарт EIA/TIA-232E.
Стандартами электрического сигнала, предназначенными для использования с RS-449, являются RS-422 для сбалансированных и RS-423 для несбалансированных сигналов при скорости передачи данных до 2 Мбит/с. Стандарт определяет DC-37 и DE-9 для первичных и вторичных схем данных. Хотя такие разъёмы никогда не применялись в персональных компьютерах, этот интерфейс можно найти в некоторых сетевых средствах связи.

Сегментом сети является небольшая сеть, которая соединяется с другими сегментами и образовывает большую сеть.
Функциональные уровни модели OSI
Репитер
Работает на физическом (Physical) уровне модели OSI. Репитер регенерирует цифровые сигналы.
Мост.
Работает на на уровне “Канал связи” (Data Link) модели OSI. Мост разделяет сети: принимает весь трафик подсоединённых сетей, у каждого пакета проверяет адрес назначения и допускает или запрещает его прохождение.
Роутер
Работает на сетевом уровне модели OSI (Network). Рутер соединяет сети: анализирует логический адрес каждого пакета данных, в отличие от моста, рутер принимает только пакеты, адресованные именно ему. Затем роутер выбирает оптимальный путь для перемещения пакета по большой сети.
Репитеры, мосты, роутеры, шлюзы.

Репитеры, мосты, роутеры, шлюзы и их функции

Репитеры, мосты, роутеры, шлюзы и их функции

Протоколы и стандарты уровня Data Link

Ethernet

Token Ring, FDDI

ATM, иерархическая модель
Асинхронный режим передачи
Отсутствие контроля ошибок и повторной передачи на физическом уровне.
Сложное администрирование и отсутствие автоматических средств обработки перегрузок
Физический уровень ‑ две скорости обмена: 155,52 и 622,08 Мбит/с, соответствуют уровням иерархии SDH STM-1 и 4*STM-1. При номинальной скорости 155.52 Мбит/с реальная скорость обмена ‑ 135 Мбит/c (издержки на заголовки и управление).

SDH, иерархия мультиплексирования
Стандарт SDH (synchronous digital hierarchy) – европейская модификация американского стандарта на передачу данных по оптическим каналам связи SONET (synchronous optical network)
Назначение:
мультиплексирование потоков разнородных и разноскоростных данных при формировании региональных и межрегиональных каналов.

Протоколы и стандарты сетевого уровня

Протоколы и стандарты сетевого уровня

UDP - диаграмма данных пользовательского протокола
Уровни приложений
Ethernet/Token Ring/PSTN/X25/etc..
UDP Data
IP
UDP Data
IP
UDP Data
IP
UDP данные
IP
Транспортный уровень
Сетевой уровень
UDP
Сегмент файла n
Сегмент 1
Сегмент 2
Сегмент n
Сегмент n-1
Сегмент n-2
IP данные
Ethernet
Номер протокола
Файл

Передача IP пакета в сети Ethernet
Маршрутизатор
Маршрутизатор
Корпоративная
сеть передачи
данных
Подсеть: A
Подсеть : B
IP: A123
MAC: 345
IP: A456
MAC: 367
IP: A765
MAC: 415
IP: B367
MAC: 469
IP: B238
MAC: 178
IP: B687
MAC: 987
1
2
3
4
5
7
8
B687 A123 данные
987 469
B687 A123 данные
415 345
B687 A123 данные

IP пакет (диаграмма данных протокола Интернет - Internet Protocol Datagram)
«Прозрачные» данные
Опции
Общая длина
Протокол
Контрольная сумма заголовка
Флажки
Смещение фрагмента
Тип сервиса
Длина
заголовка
Версия
Идентификация
32-бита
исходный IP-адрес
IP-адрес получателя
Время жизни

Классы адресов Internet
D
31
24
0
0
Сеть № (7)
Хост № (24)
1
0
31
30
Сеть № (14)
Хост № (16)
1
1
0
Сеть № (21)
Хост № (8)
31
30
0
0
8
29
16
A
B
C
1
1
1
31
30
0
29
Групповой адрес
0
28

Запись Internet адреса
Точечно-десятичная запись
№ бита
31
24
23
16
15
8
0
7
11000010
11011100
10000101
00111100
C2
DC
95
3C
194.220.133.60
(пример IP адреса)
бинарный
шестнадцатеричный

Адресация в Internet (пример)
amanders.sales.fluke.nl
194.220.133.60 (C-class!)
Имя домена
Системное имя домена
“TCP/IP приложения”
IP адрес
Сетевой адрес
Адрес хоста
Имя пользователя
Сетевое имя

Серверы системных имен доменов
194.221.133.0
Маршрутизатор
129.45.192.7
193.43.121.0
cable.nl
lanm.nl
andrem
193.43.121.21
Тебе известен IP адрес [e-mail]??
DNS
DNS
DNS
Нет!
Тебе известен?
Нет!
Тебе известен?
Да!
Имя IP-адрес
andrem.lanm.nl 193.43.121.21
henkm.lanm.nl 193.43.121.47
peterb.cable.nl 129.45.192.7
Маршрутизатор
Маршрутизатор

Маска (под)сети
11111111
11111111
11111111
00000000
194
220
133
.
.
.
60
255
255
255
0
.
.
.
Если бит маски равен “1”, то эквивалентный бит в адресе принадлежит сетевому адресу. Если бит маски равен “0”, то эквивалентный бит принадлежит номеру хоста (главного компьютера) сети.
Mask

Правила построения сетей Ethernet

Правила построения сетей Ethernet
Некоммутируемые сети

Правила построения сетей Ethernet
Гигабитные сети

Правила использования пар проводов
витой пары

Концепция SNMP
Агент
Switch
WS
WS
SNMP Manager
WS
Агент
Router
Агент
DBS
Агент
FS

Структурированные кабельные системы

Оптоволоконный ввод

Организация сети кабельного телевидения

Вариант организации предоставления услуг передачи данных по существующей меди.

Сетевая технология