Структура подкомитетов комитета 802 IEEE

802.1- объединение сетей

802.2- логическая передача данных

802.3- Ethernet

802.4- Token BUS (Intel, Xerox

802.5- Tokenring

802.6- MAN-сети мегаполисов

802.7- широкополосная передача

802.8- оптоволоконные сети

802.9- интегрируемые сети передачи голоса и данных

802.10- сетевая безопасность

802.11-беспроводные сети

802.12-локальные сети с методом доступа по требованию 100 Vg-Any LAN

Ethernet

-Логическая топология всегда шина

-Метод доступа CSMA/CD (Carrier Sense multiply access with collision detected). Метод коллективного доступа с обнаружением несущей и опознаванием коллизий (искажений информации)

- посылающий данные компьютер обращается к среде и «Слушает» несущую спец сигнал частота 5-10 Мгц. Если несущая частота обнаружена - среда занята.

- передается кадр содержащий в этом числе и адрес отправителя

- после передачи пауза 9,6 мкс.

-механизм обнаружения несущей не гарантирует отсутствие коллизий

- Коллизия – когда одновременная передача кадра 2 или более узлами вызывает искажение информации.

Обнаружение коллизий

- в любой момент времени все станции слушают среду

-в отличие передаваемого сигнала от принимаемого называется «обнаружение коллизий»

-станция, обнаружившая коллизию, прерывает передачу и передает в сеть jam-последовательность (32-бита служебной информации).

-делается пауза

T=L*I, I- интервал отсрочки. Интервал отсрочки определяется как время между появлением 2-х последовательных бит в кабеле – битовый интервал и равен 512 бт (для скорости 10 мбит/с=100 нс). L- целое число, принадлежащее отрезку от 0 до 2ⁿ, где n –номер повторной попытки передачи кадра. L- выбирается из интервала с равной вероятностью.

- метод CSMA/CD прост и его реализация не требует больших затрат на коллизию оборудования

-недостаток –метод не гарантирует доставки данных

-условие гарантированного распознавания коллизий – Tmin>=PDV, где Tmin- время передачи кадра минимальной длины. PDV- время которое необходимо сигналу, чтобы распространиться до самого удаленного узла и вернуться обратно (время двойного оборота)

-второе ограничение – естественное затухание сигнала в кабеле.

Физическая среда Ethernet

-10Base-5 –«толстый коаксиал». Диаметр Д=0,5 дюйма. Сопротивление волновое R=50 Ом. Длина сегмента без повторителей L=50 м. Марка кабеля RG-8, RG-11

-10Base-2 – «тонкий коаксиал». Д=0,25, R=50 Ом, L=185 м. Марка кабеля RG-58/U, RG-58A/U, RG-58C/U

-10Base-T –витая пара L=100 м до концентратора.

-10Base-F – оптоволокно.

10Base-F - L=2000

10Base-FOIRL – L=1000

10Base-FB – L=2000

10Base-5

-разработан фирмой Xerox

- подключение сетевого адаптера осуществляется через трансивер

-трансивер соединяется с сетевым адаптером через AUI-интерфейс кабелем состоящим из 4 витых пар (8жил). От адаптера до трансивера не б 50м.

- на одном сегменте не б 100 трансиверов через промежуток не м 2,5 м

-вся сеть должна содержать не б 4 повторителей, т.е. не б 5 сегментов. Нагруженность может быть не более 3-х сегментов

-вся длина сети не б 2500 м

- не б 99 станций на сегмент, отсюда максимальное число станций 99*3=297

Правило 3-4-5

Base-2

-разработан фирмой Xerox

-подключение сетевого адаптера к кабелю осуществляется через высокочастотный (BNC) T-коннектор.

-длина сегмента не б 185 м.

- не б 30 станций на сегмент через расстояние не м 1 м

- не б 4 повторителей, не б 5 сегментов

-максимальная длина 925 м

не б 90 станций (встроенный трансивер)

Base-T

-для построения сети две неэкранированные витые пары

-нет физического моноканала, узлы подсоединяются к концентратору, образую физическую звезду

-длина сегмента не б 100 м

- не б 4 повторителей между станциями

-максимальная длина 925 м

-не б 1024 станций

Примечание: все ограничения верны только при использовании в качестве коммуникационного оборудования HUBов. В наст время большинство этих ограничений неактуальны

Недопустимы «петли» между концентраторами

Base-F

-физическая топология аналогична 10Base-T

- 10Base-FOIRL (fiber optic inter-repeater link) – длина не б 2500 м, не б 4 повторителей, не б 1000 м между повторителями

-10Base-FL – до 2000 между повторителями за счет увеличения мощности передачи (FOIRL и FL не позволяют использовать все сегменты максимальной длины, т.к. тогда общая длина будет б 2500 м)

-10Base-FB – соединена повторителями. Максимальная длина сети 2740 м. Не б 5 повторителей, не б 2000 м сегментами

-недопустимы «петли» между концентраторами

Домен коллизий

- это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части сети она возникла

-сеть на концентраторах всегда образует один домен коллизий

-сеть на маршрутизаторах, коммутаторах, мостах- делится на несколько доменов коллизий

Основные условия корректной работы

-количество станций в сети не б 1024

-максимальная длина сегмента меньше предельной

PDV<525 bt

-соблюдение этих правил обеспечивает работу сети даже если нарушены простые правила определяющие максимально число повторителей и общую длину сети

Развитие Ethernet

10 мбит/с не обеспечивает работу сети при современных мощностях вычислительной техники

FAST Ethernet

-разработан SynOptic, 3Com

-скорость повышается до 100 мбит/с при оставлении метода доступа CSMA/CD

-отличие на физическом уровне

использование 4-х витых пар в UTP 3-4-5 категории 10Base-TH

использование 2-х витых пар в UTP 5-категории 10Base-FX

-др метод кодирования

-изменен признак свободы среды. Не отсутствие сигнала, а спец код Idle

VG-AnyLAN

-разработан HP, AT&A, IBM

-метод доступа – приоритетный по требованию (Demand Priority)

-поддерживает кадры как Ethernet, tokenring

-использует 4 пары кабеля UTP 3категории

-скорость 100 мбит/с

-нет коллизий, т.к. применяется распределение между станциями (способ доступа к среде)

-оказалась слишком сложна для применения и в наст время не используется

Gigabit Ethernet

-разработан Cisco, 3Com

-скорость 1000 мбит/с

-сохраняет CSMA/CD и формы кадров

-используется

одномодовое оптоволокно 62,5/125 мкм

многомодовые оптические кабели 50/125 мкм

10Base-SX (длина волны 850 нм)

10Base-LX (1300 нм)

двойной коаксиал –сопротивление 75 ОМ. Твинаксиал имеет общее сопротивление 150 Ом и позволяет организовать сегмент не б 25 м

витая пара категории 5 используется 4 пары и спец метод кодирования

10 GE (в разработке)

-скорость 10 гбит/с

Адресация

- в ethernet как правило используется IP-адрес

-в стеке TCP/IP используется 3 вида адреса

1. локальные или аппаратные адреса –используются для адресации узлов в предельной подсети

2. сетевые или IP адреса используются для идентификации узлов предельном состоянии сети

3. доменные адреса- символьные идентификаторы узлов, к которым обращаются пользователи.

Аппаратная адресация

-МАС – адрес используется аппаратурой

- форма записи 16-ричное число (редко двоичное)

-как правило встраивается в аппаратуру производителем

- в зависимости от типа устройств может меняться пользователем с помощью спец программы

Символьные адреса

-в IP сетях называются доменными

- имеют иерархическую структуру

простое имя хоста

имя группы узлов

имя поддомена N уровня

имя домена

-top.rbc.ru

-связи между символьными и IP адресами в явном виде нет, для их сопоставления используется служба Domain Namr Service (DNS), устраняет соответствие на основе созданной администратором таблицы

IP адрес

-основной тип адресов для передачи пакетов

-состоят из 4 байт

- содержат 2 логические части: номер сети и номер узла

-представляется в виде

4-х десятичных чисел разделенных точкой

двоичная форма

шестнадцатеричная

классы IP адресов

Класс	Первые биты	Наименьший номер сети	Наибольший номер сети	Максимальное число узлов
A		1.0.0.0	126.0.0.0	2²⁴
B		128.0.0.0	191.255.0.0	2¹⁶
C		192.0.1.0	223.255.255.0	2⁸
D		224.0.0.0	239.255.255.255	multicast
E		240.0.0.0	247.255.255.255	зарезервирован

А – наибольшее количество узлов всем – сети городов

B –крупные районные сети

С – офисные сети

D – Multicast – адрес, идентифицирующий группу узлов, возможно принадлежащих различным сетям, при указании такого адреса пакет доставляют всей группе

Е – зарезервированные адреса

Особые IP адреса

- адрес из одних двоичных 0 – то он обозначает: адрес того узла сгенерировал пакет (используется в icmp – internet control massage protocol для обмена службами информации)

если двоичный 0 составляет номера сети, то считается, что узел назначено принадлежит той же сети, что и отправитель

- если все двоичные разряды IP адреса равны 1, то пакет с таким адресом должен разослаться всем узлам сети, что и источник. Широковещательный шторм ограничивается маршрутизаторами.

- если из двоичных 1 состоит номер узла, то пакет с таким адресом разошлется всем узлам сети с этим номером

- адрес начинается с числа 127 (01111111) вкл режим петли, данные с такого адреса не передаются в сеть, а возводятся на верхние уровни OSI.

Маска

- для предания системе гибкости возможно использование масок

- маска позволяет отказаться от понятия класс сети

Пример: адрес 10.0.1.3 –Сеть класса А, при наложении маски 255.255.255.0 превратится в сеть класса С. 10.0.1- адрес сети, 3-адрес узла

- пока маска состоит из двоичных 1, то разряд обозначает адрес сети

порядок назначения IP адресов

-для автономной сети имеет значение только уникальность каждого адреса и соблюдение правил его создания

- для Internet уникальность адреса гарантируется системой регистрации адресов ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) –некоммерческая неправительственная организация

ARIN (Америка)

RIPE (Европа)

APNIC (Азия и тихоокеанский регион

-существуют рекомендации для автономных сетей

А 10.0.0.0

В 172.16.0.0-172.31.0.0

С 192.168.0.0-192.168.255.0

Дефицит адресов

- в наст момент используется версия Ipv4 (4байта)

-планируется Ipv6 (6 байт)

-CIDR (classless inter Domain Routing)- бесклассовая сетевая маршрутизация, за счет использования масок позволяет выделять ровно столько адресов, сколько необходимо для данной сети, а несколько содержит класс

- NAT (network adress translation)

-Традиционный NAT подразумевает, что внутренних адресов меньше или столько же и каждому в соответствии можно поставить глобальный

-NAPT трансляция адресов и номеров портов. Позволяет внутренним узлам общаться с внешними через один глобальный адрес. Для идентификации в таком случае используется номер порта.

Автоматизация назначения IP адресов

-протокол DHCP (Dynamic host configuration protocol) –автоматизирует процесс назначения адресов

- два режима работы

динамическое автоматическое распределение адресов

статически по заранее сконфигурированным правилам

- при ручном режиме серверу задается соответствует IP адреса каким-либо параметрам клиента- например МАС адресу.

-при автоматическом статическом режиме сервер сам выбирает производственный адрес из доступного пространства и устанавливает идентификатор

-при автоматическом динамическому адресу не присваивается идентификатор. И адрес выдается на время работы клиента.

Глобальные сети

От ЛС отличается только размером.

Технологии: ISDN, X25 –терминальная сеть.

ISDN (Integrated Service Digital Network) –сеть, по которой передаются все телекоммуникационные услуги.

Пример: Телефонная сеть

Всемирный стандарт телефонной сети ITU T.164

Несколько лет назад вся сеть была аналоговая.

Виды сигналов в телефоне:

- тоновый

-импульсный

для аналоговой АТС:

Сеть с ярко выраженной коммутацией каналов. Для работы требуется предустановленное соединение. Соединение представляет собой полнодуплексный канал.

Для цифровой АТС (сетевой маршрутизатор):

Тоновый набор осуществляется на 1 сигнале на 50 млс.

Тоновый набор быстрее, чем импульсный

Треск- замыкание и размыкание реле

Модем- модулятор, демодулятор, использует телефонную сеть для передачи данных

xDSL х-говорит о различной скорости

ADSL- не перекрывает голос, скорость на уровень выше

Буфер FIFO (не делает разницы)

Чувствителен к задержкам мультимедийный трафик с компрессией

Программа мягкого реального времени

Всегда выполняет задачу в заданные рамки, а нарушение этих рамок не может привести к серьезным материальному ущербу и потерям человеческих жизней.

Жесткого времени

Она всегда выполняет задание, в постоянных рамках

Х25 не превышает 9600 кбит/с (стандартная скорость)

ISDN не гарантирует доставки, но обладает высокой скоростью

Стандарт Е.164

ISDN

Северная Америка

Европа

Но разделены (не совместимы)

В (канал) -64 кбит/с (для передачи графической информации)

D- 16 кбит/с (служебная информация)

H-16-64 кбит/с (коммутация пакетов, поддерживающая низкоскоростную сеть)

Основная задача для каналов В

Побочная

3В+D или 3В+2D (скорости будут складываться)

Канал Н для передачи видеотрафика (Япония работает на схеме Н12)

Стандарт Е.164 расширяет Е.163

В адресе различают два типа: адрес абонента и телефон (номер)

В Россия 4 сети Х25

Обеспечение Х25 (основа)

Использование буферов большого объема
проверка контроллерных сумм до 3-х раз
гарантированная доставка информации

Обычная телефонная сеть Х25

Farnet еще одна глобальная сеть

Интернет

Азиатская зона Россия (через Москву)

Европейская зона (через С-П)

Австралия и Океания

Америка

Глобальные сети

Качество обслуживания:

- для глоб сетей характерна высокая стоимость каналов для передачи данных и сложность топологий

- протяженность каналов затрудняет передачу трафика без задержек, что плохо отражается на передаче голосового и мультимедийного трафика.

Типы QOS (quality of servise)

- сервис с макс усилиями обеспечивает взаимодействие узлов без каких-либо гарантий (отсутствие QOS)

подобным образом работают IP-сети. Основной принцип FIFO – «первым пришел, первым обслуживается»

- сервис с предпочтением – некоторые виды трафика имеют приоритет

Приоритет является непостоянной величиной в случае, если высокоприоритетный трафик в данный момент отсутствует, в сети макс качество обслуживания будет иметь обычный трафик.

- гарантированный сервис дает статические численные гарантии различным потокам трафика.

Основан на предварительной резервировании сетевых ресурсов для каждого трафика. Численные гарантии не обязательны для выполнения и имеют некоторые вероятности.

Требования различных типов приложений

Приняты следующие критерии классификации трафика различных приложений:

Относительная предсказуемость скорости передачи данных

Чувствительность трафика к задержкам пакетов

Чувствительность трафика к потерям и искажениям пакетов

1. по предсказуемости скорости передачи данных

а) приложения с потоковым (stream) трафиком. Они создают равномерный поток данных, поступающих в сеть с постоянной битовой скоростью. При пакетном методе коммутации такой поток выглядит, как последовательность пакетов одинаковой длины, следующих через один и тот же интервал времени.

Т- период повтора

В – длина пакета (бит)

- средняя скорость вычисляется как усредненная на одном периоде V=B/T

- в общем случае средняя скорость меньше номинальной из-за пауз между пакетами. Так для сети Ethernet номинальная скорость = 10мбит/с, а средняя -9,76мбит/с.

б) приложения с пульсирующим (burst) трафиком

они порождают неравномерный трафик с крайне высокой степенью непредсказуемости. Для характеристики трафика используется переменная битовая скорость.

на рисунке три периода: 2 передают сигнал, 3 – молчание.

Каждый период характеризуется коэффициентом пульсации, равным отношению средней скорости на периоде пульсации к средней скорости на периоде измерения.

Cburst=B/Tburst – средняя скорость на периоде пульсации, где В количество бит, переданных на периоде пульсации.

Пусть на каждом периоде пульсации было передано одинаковое количество бит, тогда средняя скорость = 2В/3Тburst. Отсюда отношение скоростей =1,5

2. по чувствительности трафика к задержкам пакетов.

Асинхронное приложение практически не чувствительно к задержкам.

Синхронное приложение – чувствительно к задержкам, но допускают их интерактивные приложения – работа с удаленными файлами (задержки влияют на работу, но их критичность зависит от вида приложения, так для текстовых редакторов задержка менее критична, чем для видеозаписи)

Изохронное приложение имеет порог чувствительности к задержкам.

Приложения мягкого времени сверхчувствительны к задержкам.

Приложения жесткого времени не чувствительны к задержкам – не допускают задержек.

3. по чувствительности трафика к потерям и искажениям пакетов.

Чувствительность к потерям приложения, передающее алфавитно-цифровой трафик – все традиционные сетевые приложения.

Устойчивые к потерям – мультимедийные приложения, передающие несжатый поток (потерянный пакет может быть заменен на основе аппроксимации предыдущего или последующего пакетов). Порог чувствительности – низкий (не более 1 т. потерь).

Параметры качества обслуживания:

1) параметры пропускной способности

- средняя скорость

- пиковая скорость

- минимальная скорость

2) параметры задержек

- средняя величина задержек (мат ожидание)

- максимальная -------------

- средняя и макс величина вариации задержек (дисперсия)

3) параметры надежности передачи

- % потерянных пакетов

- % искаженных пакетов