Основы сетевых технологий_Лекция 5-2часть

Технологии локальных сетей
Технология Token Ring
Максимальная скорость передачи – 4 или 16 Мбит/с;
Среда передачи – витая пара (используются 2 пары);
Максимальная длина сегмента:
UTP – 150 м (для 4 Мбит/с) или 60 м (для 16 Мбит/с);
STP – 300 м (для 4 Мбит/с) или 100 м (для 16 Мбит/с).
Преимущества:
Легко рассчитать задержку между любыми двумя устройствами, это особенно важно в автоматизированных системах управления, требующих обработки процессов в реальном режиме времени.
Отсутствие коллизий.
Недостатки:
Высокая стоимость, низкая совместимость оборудования;
Невысокая скорость передачи.

Технологии локальных сетей
Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface )
FDDI (Fiber Distributed Data Interface, Волоконно-оптический интерфейс передачи данных) — стандарт передачи данных в локальной сети был выпущен ANSI X3Т9.5 (комитет по разработке стандартов) в середине 1980 гг.
Технология FDDI определяет скорость передачи до 100 Мбит/с.
Максимальное количество станций в сегменте – 500;
Максимальное расстояние между узлами – 2 км;
Максимальная (суммарная) длина сети – 100 км;
Для доступа к среде используется метод передачи маркера.
В качестве среды передачи используются одномодовый и многомодовый волоконно-оптические кабели.

Технологии локальных сетей
Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface )
В качестве топологии используется схема двойного кольца:
Данные в кольцах циркулируют в разных направлениях.
Первичное кольцо — основное, по нему передается информация при нормальной работе;
Вторичное кольцо — вспомогательное, по нему данные передаются в случае обрыва на первом кольце.
Преимущества:
Высокая отказоустойчивость.
Недостатки:
Высокая стоимость – двойной расход кабеля.

Технология Ethernet
Ethernet – наиболее широко используемая технология локальных сетей, которая определяет проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на МАС-подуровне канального уровня.
Первая экспериментальная сеть Ethernet, основанная на методе доступа CSMA/CD, была разработана компанией Xerox в 1970-х г.
В 1980 г. компании Digital Equipment Corporation, Intel и Xerox разработали и опубликовали спецификацию Ethernet 1.0 для передачи данных со скоростью 10 Мбит/с.
Первый стандарт IEEE 802.3 был основан на спецификации Ethernet 1.0. Проект стандарта был одобрен группой 802.3 в 1983 году и в 1985 опубликован как официальный стандарт.
В 1982 г. Digital Equipment Corporation, Intel Corporation и Xerox Corporation выпустили новую спецификацию Ethernet v.2. Эту версию стандарта называют Ethernet DIX или Ethernet II.
В исходной версии Ethernet предусматривалось использование коаксиального кабеля (стандарты 10Base5 и 10Base2).
В начале 1990-х годов появились спецификации на основе витой пары (10Base-T) и оптоволокна (10Base-FL).
В 1995 г. был опубликован стандарт Fast Ethernet (IEEE 802.3u).
В 1998 г. был опубликован стандарт Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z и 802.3ab).
В 2002 г. был опубликован стандарт 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3aе).
В 2010 г. был опубликован стандарт 40 и 100 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ba).
Технология Ethernet

Технология Ethernet
Форматы кадров Ethernet
Стандарт IEEE 802.3-2008 определяет следующую структура кадра, обязательную для всех
МАС-реализаций:
На практике существует 4 формата кадров Ethernet:
Кадр Ethernet II (Ethernet v.2 или DIX Ethernet)
Кадр IEEE 802.3 /LLC
Кадр Ethernet SNAP
Кадр Raw 802.3 (Novell 802.3)
Разные типы кадра имеют различный формат и значение MTU (Maximum Transmission Unit), но могут сосуществовать в одной физической среде.
Наибольшее распространение получил кадр Ethernet II .

Технология Ethernet
Preamble (преамбула) – состоит из семи синхронизирующихся байт 10101010.
Start-of-Frame-Delimiter (SFP, начальный ограничитель кадра) – содержит значение 10101011. Эта комбинация
указывает на то, что следующий байт начало заголовка кадра.
Destination Address (DA, адрес назначение) – МАС-адрес получателя кадра.
Source Address (SA, адрес источника) – МАС-адрес отправителя кадра.
Length (длина) – если значение меньше или равно 0x05DC (1500 дес.), то поле указывает на длину поля данных в кадре.
Data (данные) – поле данных переменной длины. Мин. длина поля 46 байт , мах. длина поля 1500 байт.
Pad (Padding, заполнение) – состоит из такого количества байт заполнителей, которое обеспечивает минимальную длину поля
данных в 46 байт. Это обеспечивает корректное распознавание коллизий. Если длина поля данных достаточна, поле заполнения в
кадре отсутствует.
Frame Check Sequence (FCS, поле контрольной суммы) – содержит контрольную сумму кадра. Служит для проверки не искажен
ли кадр. Значение поля вычисляется на основе содержимого полей DA, SA, длина и поля данных с помощью 32-разрядного
циклического избыточного кода (Cyclic Redundancy Code, CRC).
Кадр IEEE 802.3/LLC
Значение <=0x05DC (1500 дес.),
то кадр 802.3

Кадр Ethernet II
Технология Ethernet
Поле Type (тип) используется для указания типа протокола, вложившего пакет в поле данных кадра.
Значение >=0x0600 (1536 дес.),
то кадр Ethernet II
IP v4 0x0800
IP v6 0x86DD
ARP 0x0806
802.1Q 0x8100

Технология Ethernet
Кадр Ethernet SNAP
Коды протоколов в полях SAP кадра 802.3/LLC имеют длину 1 байт, поле Type в кадре Ethernet II – 2 байта.
Один и тот же протокол кодируется разными кодами.
Для устранения разнобоя в кодировках типов протоколов комитетом 802.2 был разработан формат Ethernet SNAP (SNAP – SubNetwork Access Protocol).
Кадр Ethernet SNAP – расширение кадра 802.3/LLC: добавился заголовок протокола SNAP.
OUI (Organizational Unique Identifier) – идентификатор организации, которая контролирует коды в поле Type.
Type (тип) – аналогично полю тип кадра Ethernet II.
0хАА
0хАА
0х03
0х00-00-00

Технология Ethernet
Кадр Raw 802.3 (Novell 802.3)
Кадр представляет собой внутреннюю модификацию IEEE 802.3 без заголовка LLC.
В настоящее время Novell использует кадр IEEE 802.3/ LLC

Технология Ethernet
Алгоритм определения формата кадра
Значение поле Длина или Тип
больше 1500 (x05DC)?
Кадр Ethernet II
За полем Длина следует значение 0xFFFF (заголовок IPX) ?
Кадр Novell 802.3
За полем Длина следует значение 0xАА ?
Кадр Ethernet SNAP
Кадр 802.3/LLC
Да
Да
Да
Нет
Нет
Нет

Технология Ethernet
Jumbo-фреймы
В компьютерных сетях Jumbo-фреймы (Jumbo-frame) – это кадры Ethernet размер поля данных которых может достигать 9000 байт.
Jumbo-фреймы не являются частью стандарта IEEE 802.3.
Использование Jumbo-фреймов позволяет передавать больше информации с меньшими усилиями, т.к. уменьшается нагрузка на ЦПУ и повышается пропускная способность линии связи, за счет уменьшения передачи количества кадров и сокращения служебной информации, добавляемой к кадрам.
Jumbo-фреймы поддерживают многие модели коммутаторов и сетевых адаптеров Fast/Gigabit Ethernet.

Технология Ethernet
Дуплексный и полудуплексный режимы работы
Стандарт IEEE 802.3 определяет два режима работы МАС-подуровня:
Полудуплексный (half-duplex) – использует метод CSMA/CD для доступа узлов к разделяемой среде. Узел может только принимать или передавать данные в один момент времени, при условии получения доступа к среде передачи.
Полнодуплексный (full-duplex) – полнодуплексный Ethernet позволяет паре узлов, имеющих соединение «точка-точка», одновременно принимать и передавать данные. Для этого каждый узел должен быть подключен к выделенному порту коммутатора.

Технология Ethernet
Метод доступа CSMA/CD (Carrie-Sense-Multiple-Access with Collision Detection)
Метод CSMA/CD используется для организации доступа узлов к разделяемой среде передачи.
Этот метод применялся в первых сетях Ethernet на коаксиальном кабеле с топологией шина и в первых сетях на основе витой пары, построенных с использование концентраторов.
Метод включает следующие процедуры:
Контроль несущей
Обнаружение коллизий
A
B
C
D
Узел А хочет начать передачу данных узлу D
Среда свободна?
Несущая обнаружена?
DA=B?
Отбросить
кадр
DA=С?
Отбросить
кадр
DA=D?
Принять
кадр
Контроль несущей
Технологическая пауза (Inter Packet Gap)

Технология Ethernet
Метод доступа CSMA/CD (Carrie-Sense-Multiple-Access with Collision Detection)
Обнаружение коллизий
A
B
C
D
Среда свободна?
Несущая обнаружена?
Среда свободна?
Несущая обнаружена?
Коллизия
Jam
Jam
Jam
Jam
Jam
Jam
Jam
Если 16 последовательных попыток передачи кадра вызывают коллизию, кадр отбрасывается.
Пауза на случайный
интервал времени