Понятие протокола и стека протоколов

Компьютерные сети.

Классификация КС.

1.1 По территориальному признаку: локальные, глобальные. Локальные объединяют компьютеры одной организации. К ним же относятся городские и кампусные. Глобальные обеспечивают работу на больших расстояниях. Городские занимают промежуточное положение.

1.2 По технологии передачи данных: вещание (один ко многим), соединение (точка-точка).

1.3 По организации обмена данными: коммутация каналов, сообщений, пакетов. При коммутации каналов используется физический канал связи. При коммутации сообщений канал используется на период сеанса. Информация передается порцией. При коммутации пакетов сообщения разбиваются на порции, которые могут передаваться разными маршрутами, затем по прибытии собираются.

1.4 По скорости: низко, средне и высокоскоростные (более 100мбит/сек).

1.5 По среде передачи: проводные и беспроводные. Проводные используют имеющиеся провода, коаксиальные кабели и витые пары. Беспроводные радиоканалы наземной и спутниковой связи.

1.6 По иерархии: одноранговые, с выделенным сервером и гибридные.!.7 По топологии: полносвязные и неполносвязные.

Топологии КС.

Кольцо. Удобно для обратной связи. Недостаток - выход из строя при неисправности

одной станции.

Звезда. Высокая надежность. Недостаток: ограничения в наращивании сети и повышается

стоимость из-за использовании концентратора.

Дерево. Объединение нескольких звезд.

Общая шина. Характеризуется дешевизной, расширяемостью, простотой разводки.

Недостаток- низкая надежность, дефект кабеля разрушает всю сеть.

Смешанные.

Линии связи. Стандарты кабелей.

Линии связи состоят из физической среды, аппаратуры передачи и промежуточной аппаратуры. Проводные без оплеток характеризуются плохой помехозащищенностью и низкой скоростью. Вытесняются кабельными. Кабели бывают трех видов: витая пара (скрученные медные провода), коаксиальный кабель из медной жилы и оплетки и оптоволоконный. Витая пара бывает 1-5 категорий. Коаксиальный бывает толстым и тонким. Оптоволоконный бывает одномодовым, многомодовым со ступенчатым преломлением и плавным показателем преломления.

Сетевая модель OSI. Уровни модели.

Это модель взаимодействия и передачи данных открытых систем, то есть разработанная в соответствии со стандартом. Все процессы разбиваются на 7 уровней.

7 уровень-прикладной, формирует сообщение и передает на 6 уровень.

6 уровень представительский, обрабатывает это сообщение и преодолевает различия в кодировках.

5- сеансовый, опять обрабатывает.

4- транспортный, добавляет информацию и связывает высокий и низкий уровни.. 3- сетевой, добавляет характеристики пакетов и выбирает маршрут передачи данных.

2- канальный, добавляет служебную информацию.

1- физический, кодирует и передает в виде битовой последовательности. При передаче на каждом уровне считывается служебная информация. Данные, очищенные от служебной информации попадают к пользователям.

Понятие протокола и стека протоколов.

Правила обмена сообщениями, лежащими на одном уровне, но в разных узлах, называется протоколом. Иерархический набор протоколов для взаимодействия узлов в сети называется стеком протоколов. Взаимодействие модулей соседних уровней называется интерфейсом. Протоколы нижних уровней реализуются программно-аппаратно, а верхних в основном программно.

6. Метод множественного доступа с прослушиванием несущей частоты и разрешением коллизий. CSMA/CD.

Коллективный доступ означает, что передача данных может быть между двумя узлами и эти данные могут получить любые ПК, подключенные к общей шине. Все данные помещаются в кадр и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Кадр распространяется в обе стороны. Несущая частота (CS) является признаком занятости среды. Узнав свой адрес, станция записывает кадр во внутренний регистр, обрабатывает его и передает ответ. После передачи кадра идет технологическая пауза для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние. В этом случае может возникнуть коллизия. Это ситуация когда два или более компьютеров решают, что сеть свободна и начинают передавать свой кадр. Для предотвращения коллизии все станции наблюдают за сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы различаются, то станция, которая это обнаружила, посылает последовательность из 32 битов, затем пауза. Если 16 последовательных попыток продолжает вызывать коллизию, то передатчик должен отбросить этот кадр.

Маркерный метод доступа.

Передача данных осуществляется на скоростях 4 и 16 Мбит/сек. Используется в технологии Token Ring, разработанной компанией ЮМ. Строятся по топологии «кольцо». Целостность кольца обеспечивают концентраторы. Они могут быть пассивными, обеспечивая соединение портов, и активными, выполняя роль повторителя. При этом физическое соединение ПК - звезда, а логическое - кольцо. Ошибки и сбои в сети из-за потери маркера устраняются автоматически.

Технология Ethernet.

Первые сети этой технологи были на коаксиальном кабеле. В настоящее время в зависимости от типа физической среды передачи данных различают следующие модификации: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F. Для всех модификаций скорость передачи данных 10 Мбит/с и используется метод множественного доступа с прослушиванием несущей частоты и разрешением коллизий. 10Base-5 использует топологию общая шина, толстый коаксиальный кабель, 100 рабочих станций в сегменте, правило 5-4-3 (сегменты, повторители, нагруженные сегменты). 10Base-2 общая шина, тонкий коаксиальный кабель. 10Base-T топология звезда, витая пара, правило 4 хабов. 10Base-F Топология звезда, оптоволоконный кабель, 5 сегментов.

Технология Token Ring

Сети используют три типа кадров разного формата: кадр маркера, кадр данных, прерывающая последовательность. Кадр маркера состоит из 3 однобайтовых полей, содержащих признак маркера и признак монитора (активный монитор указывает на то, кадр обошел кольцо и не был обработан станцией). Кадр данных содержит адрес получателя, отправителя, данные и контрольную сумму. Кадр прерывающей последовательности состоит из2 байтов (начального и конечного ограничителя, которые оповещают станции об отмене кадра.)

Технология FDDI

Стандарт использует маркерный метод доступа к среде передачи данных. Физической средой является оптоволоконный кабель. Сеть имеет 2 кольца - первичное и вторичное. При нормальной работе данные передаются по первичному кольцу. В случае обрыва сети кольцо сворачивается, и информация пересылается по вторичному кольцу. Если несколько точек разрыва, то сеть распадается на несколько несвязанных сетей. Данные делятся на синхронные и асинхронные. Время удержания маркера для пересылки синхронных данных строго фиксировано, а для асинхронных меняется в зависимости от степени загрузки кольца.

Сетевые адаптеры.

Сетевой адаптер выполняется в виде отдельной платы, вставляемой в слоты системной шины компьютера. Предназначен для кодирования и декодирования сигнала. В зависимости от технологии построения сети, с которым работает адаптер, они делятся на FDDI= адаптеры, Token Ring- адаптер, Ethernet-адаптер. Функция приема и передачи данных на практике делится между адаптером и его драйвером. В ходе развития сетевой технологии было разработано несколько поколений адаптеров. Адаптеры 1 поколения выполнялись на дискретных логических схемах. Кадры передавались последовательно, буферная память на 1 кадр. 2 поколение на базе микросхем с высокой интеграцией. Буфер позволял одновременно загружать и выгружать кадры. 3 поколение осуществляет конвейерную обработку. Для настройки требуется сложный алгоритм.