GAN (Global Aria Network)

Особливості мереж

1. Local Aria Network.

Наявність спільного середовища, організація доступу до нього.

Якщо станція передає дані до станції j, то вона захопила середовище і воно зайняте. Якщо в цей момент інша станція захоче передати дані, то вона буде вимушена чекати. Розподіл ресурсів між користувачами іде кадрами.

2. Wide Aria Network.

 

 

Тракт – це сукупність каналів, які забезпечують високошвидкісну та надійну передачу. Разом вузли і тракти наз. базовою мережею. Типовою тополо-гією є кожен з кожним (частіше кожен з кожним при відсутності деяких вузлів). До вузлів комутації під’єднуються абоненти за допомогою абонентських ліній (subscriber line). Абоненти підключаються по зірковій або деревоподібній структурі. В великих мережах основна задача – комутація каналів і пакетів, за допомогою якої між взаємодіяними абонентами формують канал, що складаєть-ся з окремих підканалів (фізичний або віртуальний).

 

 

MAN (Metropolean Aria Network).

Призначені для об’єднання LAN в межах міста (обмеженої території). Мають окремі стандарти. Основне призначення – обмін інформацією між LAN. MAN – двонапрямлена магістраль.

GAN (Global Aria Network).

Наявність супутникових каналів зв’язку.

 

 

2. ПРОТОКОЛ INTERNET TCP

ПРОТОКОЛ INTERNET TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управління передач працює на транстпортному рівні. Він забезпечує надійну передачу даних між прикладними процесами шляхом встановлення логічного з’єднання.

Одиницею даних протокола TCP є сегмент. Інформація, що поступає до протоколу TCP, в межах логічного з’єднання від протоколів більш високого рівня, розглядається протоколом TCP як неструктурований потік байт. Дані, що поступають, буферизуються ресурсами TCP. Для передачі на мережевий рівень із буфера вирізається деяка безперервна частина даних, що називається сегментом.

В протоколі TCP передбачений випадок, коли додаток звертається із запитом про термінову передачу даних (біт PSH у запиті встановлений у 1). В цьому випадку протокол TCP, не очікуючи заповнення буфера до рівня розміру сегмента, негайно передає вказані дані у мережу. Про ці дані говорять, що вони передаються поза потоком – out of band.

Не всі сегменти, послані через з’єднання, будуть одного і того ж розміру, проте обидва з’єднувачі повинні домовитися про максимальний розмір сегмента, який вони будуть використовувати. Цей розмір вибирається таким чином, щоб при пакуванні сегмента у IP-пакет він помістився туди цілим, тобто максимальний розмір сегмента не повинен перебільшувати максимального розміру поля даних IP-пакету. У іншому випадку прийшлось би виконувати фрагментацію, тобто ділити сегмент на кілька частин, щоб він помістився у IP-пакет.

Аналогічні проблеми вирішуються і на мережевому рівні. Для того, щоб уникнути фрагментації, повинний бути вибраний відповідний максимальний розмір IP-пакета. Однак при цьому повинні бути прийняті до уваги максимальні розміри поля даних кадрів (MTU) всіх протоколів канального рівня, що використовуються у мережі. Максимальний розмір сегменту не повинен перебільшувати мінімальне значення на множині всіх MTU мережі.

В протоколі TCP для зв’язку з прикладними процесами використовуються порти. Номера портам присвоюються аналогічним чином: існують стандартні, зарезервовані номера (наприклад, номер 21 закріплений за сервісом FTP, 23 – telnet), а менш відомі додатки використовуються довільно вибраними локальними номерами. З’єднання в TCP дозволяє вести передачу даних одночасно в обидві сторони, тобто повнодуплексну передачу.

З’єднання в протоколі TCP ідентифікуэться парою адрес обох взаємодіючих процесів. Адреса кожної точки включає IP-адрес і номер порта. Встановлення з’єднання виконується в наступній послідовності:

- При встановленні з’єднання одна із сторон є ініціатором. Вона посилає запит до протокола TCP на відкриття порта для передачі (active open)/

- Після відкриття порта протокол TCP на стороні процеса-ініціатора посилає запит процесу, з яким потрібно встановити з’єднання.

- Пртокол TCP на стороні приймача відкриває порт для прийому даних (passive open) і повертає квитанцію, що затверджує прийом запиту.

- Для того, щоб передача могола діти в обидві сторони, протокол на стороні приймача також відкриває порт для передачі (active port) і також передає запит до протилежної сторони.

- Сторона-ініціатор відкриває порт для прийому і повертає квитанцію. З’єднання рахується встановленим. Далі проходить обмін даними в рамках даного з’єднання.

 

В пртоколі TCP реалізована різновидність алгоритма квантування з використанням вікна. Особливість цього алгортма в тому, що хоча одиницею даних, які передаються, є сегмент, вікно визначено на множині нумерованих байт неструктурованого потока даних, що поступають з верхнього рівня і буферизуються протоколом TCP.

Квитанція посилається тільки у випадку правильного прийому даних, відємні квитанції не посилаються. Таким чином, відсутність квитанції означає або прийом деформованого сегменту, або втрату сегмента, або втрату квитанції. В якості квитанції отримувач сегмента відсилає повідомлення (сегмент), в яке поміщає число, на одиницю перебільшуючи максимальний номер байта в отриманому сегменті. При переповненні отриманого буфера кінцевого вузла “перезавантажений” протокол TCP, відправлюючи квитанцію, поміщає в неї новий, зменшений розмір вікна. Якщо воно зовсім відмовляється від прийому, то в квитанції вказується вікно нульового розміру. Однак, навіть після того додаток може послати повідомлення на порт, що відмовився.

 

Повідомлення протокола TCP називаються сегментами і складають із заголовка і блока даних. Заголовок сегмента має наступні поля:Порт джерела (Source Port) займає 2 байта, ідентифікує процес-відправник

- Порт призначення (Destination Port) займає 2 байта, ідентифікує процес-приймач

- Послідовний номер (Sequence Number) займає 4 байта, вказує номер байта, який визначає зміщення сегмента відносно потока відправлених даних

- Підтверджений номер (Acknowlegement Number) займає 4 байта, містить максимальний номер байта в отриманому сегменті, збільшений на одиницю, саме це значення використовується у якості квитанції.

- Довжина заголовка (Hlen) займає 4 біта, вказує довжину заголовка сегмента TCP, змінену в 32-бітових словах. Довжина заголовка не фіксована і може змінюватися в залежності від значень, встановлених в полі Опції.

- Резерв (Reserved) займає 6 бітів, поле зарезервоване для наступного використання.

- Кодові біти (Code Bits) займають 6 бітів, містять службову інформацію про тип даного сегмента, що задається встановленням в одиницю відповідних біт цього поля.

- URG – термінове повідомлення

- ACK – квитанція на прийнятий сегмент

- PSH – запит на відправку повідомлення без очікування заповнення буфера

- RST – запит на відновлення з’єднання

- SYN – повідомлення, що використовує для синхронізації лічильників переданих даних при встановленні з’єднанні

- FIN – ознака досягнення стороною, що передає, останнього байта в потоці даних, які передаються

- Вікно (Window) – займає 2 байта, містить значення, яке повідомлене, розміру вікна в байтах

- Контрольна сума (Checksum) – займає 2 байта, розраховується по сегменту

- Вказівник поспішності (Urgent pointer) – займає 2 байт, використовується сумісно з кодовим бітом URG, вказує на кінець даних, які необхідно терміново прийняти, незважаючи на переповнення буфера

- Опції (Options) – це поле має змінну довжину і може взагалі бути відсутнім, максимальна величина поля 3 байта, використовується для вирішення допоміжних задач, наприклад, при виборі максимального розміру сегмента.

- Заповнювач (Padding) – може мати змінну довжину, представляє собою фіктивне поле, що використовує для доведення розміру заголовка до цілого числа 32-бітових слів.

 

Отже протокол TCP забезпечує надійну передачу повідомлень між віддаленими прикладними процесами за рахунок виникнення віртуальних з’єднань.

 

 

3. АНАЛІЗ ВИСОКОШВИДКІСНИХ МОДЕМНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Схема модемних комутацій

 

де ЦАП –цифрова аналогова передача

АЦП – аналогова цифрова передача

 

Кожне перетворення ЦАП-АЦП і АЦП-ЦАП вносить помилку, яка є складовою частиною Pn, і вага цієї помилки є суттєвою, якщо зменшити її, то можна підвищити швидкість. Збільшення швидкості за рахунок збільшення log₂ (1+ Pc/Pn) або зменшення втрат.

В такій технології 56К реалізують цей принцип, ідею.

Збільшення полоси пропускання F

 

Фізичне середовище – дво-чотири провідна телефонна лінія або коаксіальний кабель; довжина (0,5- 20 км); швидкість (U = 2,48 Мбіт/c).

Застосовують у телеметрія і телеуправління (у виробництві). Ці модеми допускають багатоточкове підключення. Ці модеми не реалізують корекції помилок.

 

Модеми технології XDSL

xDSL – digital Sybscriber Line – цифрова абоненська лінія.

З’єднання скрученою парою кабелів є різні XDSL технології.

- ADSL - asymetric digital Sybscriber Line (37% зі всіх XDSL)

Висока швидкість. Низька ймовірність помилки 10^-10, як в оптоволоконних (звичайні модеми 10^-5 – 10^-6; звичайні лінії зв’язку 10^-3). ADSL можна розглядати як систему з частинним розподілом каналів.

1) 0-3,4 – стандартний телефонний канал

2) 3,4-30 – низькошвидкісний канал, по якому передаються запити абонента до провайдера

3) 30-138 – високошвидкісни від провайдера до абонента. U=15-9Mbit/c.

 

 

При дискретно-модультитоновій модуляції весь

Канал ділиться на 256 каналів по 4KHz кожний і

Вхідний потік розпаралелюються, при чому дані

 

 

Передаються по тих підканалах, які на даний час мають меншу зашумленість (шум як правило на високочастотних).

HDSL – High bit-rate DSL – високошвидкісне симетричне з’єднання, використовує 2 чи 3 кручені пари з відповідною швикістю 1,544 Мбіт\с або 2,048 Мбіт\сек. В обох направленнях.

- Забезпечує передачу 2 Мбіт\сек

- Надає найвищу якість передачі

- Симетрична технологія, швидкість передачі в обидва боки

- Вимагає 2 або 3 пари проводів

- Відстань 4,2 км, для більшої потрібно повторювати.

SDSL – Single line DSL – забезпечує приблизно тіж можливості, що і HDSL, але при цьому використовує лише 1-у кручену пару.

- максимальна довжина – 3 км (для дому, сімї)

- одна кручена пара.

R-ADSL – Rate-Adaptive DSL – дозволяє адаптувати швидкість до стану або довжини лінії, при цьому пропускна спроможність порівнана

з ADSL.

- такі самі швидкості, як у ADSL, динамічно пристусовується під довжину лінії.

V-DSL – Very high bit-rate – є найбільш високошвидкісною технологією, забезпечує асиметричне з’єднання зі швидкістю зростаючого

потоку до 52 Мбіт\сек і спадаючого до 2,3 Мбіт/сек або симетричне зі швидкістю 13-26 Мбіт\сек

ADSL – Асиметрична DSL - забезпечує асиметричне зєднання із швидкістю зростаючого потоку 1,5-8 Мбіт\сек і швидкість спадаючого

потоку від 640 Кбіт\сек до 1,5 Мбіт\сек.

Розрізняють також ще такі різновиди, як VADSL (Gilibe DSL) – universal DSL, проста в інсталяції, технологія Gilibe. Максимальна U=1,5 Мбіт\сек (в прямому), U=384 Мбіт\сек (у зворотньому). IDSL (ISDN DSL)- Intergrative Srvice Digital Network DSL.

Отже, окрім високої швидкості, xDSL має можливість одночасного використання звичайного телефонного зєднання і високошвидкісної передачі даних. Одним недоліком цієї технології є особлива чутливість до якості звязку, яке залишається невисоким.

 

 

4. Протокол Internetу IP. Адресація в комп'ютерних мережах

Протокол Internetу IP

основу транспортних ресурсів стека протоколів TCP/IP складає протокол міжмережевої взаємодії – Internet Protocol (IP). Основними функціями якого є:

- перенос між мережами різного типу адресної інформації в уніфікованій формі;

- склад і розсклад пакетів при передачі їх між мережами з різним максимальним значенням довжини пакету.

Протокол IP добре працює в мережах із складною топологією, раціонально використовуючи наявні в них підсисистеми і економно споживаючи пропускну здатність лінії зв’язку. Протокол IP є дейтаграмним протоколом, тобто, не гарантує доставку пакетів до вузла призначення, але старається це робити.

Пакет IP складається із заголовка і поля даних. Заголовок пакету містить наступні поля:

- Поле Номер версії (VERS) вказує версію протокола IP.

- Поле Довжина заголовка (HLEN) пакета IP займає 4 біта и вказує значення довжини заголовка, виміряне в 32-бітових словах. Зазвичай заголовок містить довжину в 20 байт (п’ять 32-бітових слів), але при збільшенні об’єму службової інформації ця довжина може бути збільшена за рахунок використання додаткових байт в полі Резерв (IP OPTIONS).

- Поле Тип сервису (SERVICE TYPE) займає 1 байт и задає приорітетність пакету і вигляд критерию вибору маршрута. Перші три біта цього поля утворюють підполе приорітету пакета (PRECEDENCE). Приорітет може мати значення від 0 (нормальний пакет) до 7 (пакет управляючою информацією). Маршрутизатори і комп’ютери можуть приймати до уваги приорітет пакету і оброляти більш важливі пакети в першу чергу. Поле Тип сервису містить також три біта, що визначають критерій вибору маршрута. Встановленний біт D (delay) говорить про те, що маршрут повинен вибиратися для мінімілізації затримки доставки данного пакета, біт T - для максимілізації пропускної здатності, а біт R - для максимілізації надійності доставки.

- Поле Загальна довжина (TOTAL LENGTH) займає 2 байта і вказує загальну довжину пакету з врахуванням заголовка і поля даних.

- Поле Ідентифікатор пакету (IDENTIFICATION) займає 2 байта і використовується для розпізнавання пакетів, що утворилися шляхом фрагментації вихідного пакету. Всі фрагменти повинні мати одинакові значення цього поля.

- Поле Прапорці (FLAGS) займає 3 біта, воно вказує на можливість фрагментації пакету (встановлений біт Do not Fragment - DF - заперечує маршрутизатору фрагментувати даний пакет), а також на те, чи є данный пакет проміжним або останнім фрагментом вихідного пакета (встановлений біт More Fragments - MF - говорить про те, що пакет переносить проміжний фрагмент).

- Поле Зміщення фрагментау (FRAGMENT OFFSET) займає 13 біт, воно використовується для вказування в байтах зміщення поля даних цього пакета від початку загального поля даних вихідного пакета, що піддається фрагментації. Використовується при збірці/розбірці фрагментів пакетів при передачах їх меж мережами з різними величинами максимальної довжини пакету.

- Поле Час життя (TIME TO LIVE) займаєт 1 байт і вказує визначений термін, під час якого пакет може переміщуватися по мережі. Час життя даного пакета вимірюється в секундах і задается джерелом передачиі ресурсами протокола IP. На шлюзах і в інших вузлах мережі по закінченні кожної секунди із поточного часу життя вираховується одиниця; одиниця вираховується також при кожній транзитній передачі (навіть якщо не пройшла секунда). При закінченні терміну життя пакет анулюється.

- Ідентифікатор Протокола верхнього рівня (PROTOCOL) займає 1 байт і вказує, якому протоколу верхнього рівня належить пакет (наприклад, це можуть бути протоколи TCP, UDP або RIP).

- Контрольна сума (HEADER CHECKSUM) займає 2 байта, вона розраховується по всьому заголовку.

- Поля Адрес джерела (SOURCE IP ADDRESS) і Адрес призначення (DESTINATION IP ADDRESS) мають однакову довжину - 32 біта, и однакову структуру.

- Поле Резерв (IP OPTIONS) може бути необов’язковим і використовується зазвичай тільки при налагодженні мережі. Це поле складається із декількох підполів, кожне із яких може бути одним із восьми заданих на перед типів. В цих підполях можна вказувати точний маршрут прохождення маршрутизаторів, регіструвати проходженні пакетом маршрутизатори, поміщати дані системи безпечності, а також тимчасові відмітки. Так як число підполів может бути довільним, то в кінці поля Резерв повинно бути додано декілька байт для вирівнювання заголовка пакету по 32-бітній границі.

 

Максимальна давжина поля даних (Data) пакета обмежена розрядностю поля, що визначає цю величину, і складає 65535 байт, однак при передачі через мережу різного типу довжина пакету вибирається з врахуванням максимальної довжини пакету протокола нижнього рівня, IP-пакетів. Якщо це кадри Ethernet, то вибираються пакети з максимальною довжиною в 1500 байтів, що вміщають в поле даних кадра Ethernet.

Загальна структура протоколу IP:

 

Vedsion	HLEN	Service Type	Total Length
Identification	D F	M F	D	Fragment offset
Time ti live	Protocol	Header Checksum
SOURCE IP ADDRESS
DESTINATION IP ADDRESS)
IP OPTIONS
Data

Класс	Найменший адрес	Найбільший адрес
A	01.0.0	126.0.0.0
B	128.0.0.0	191.255.0.0
C	192.0.1.0.	223.255.255.0
D	224.0.0.0	239.255.255.255
E	240.0.0.0	247.255.255.255

діапазон номерів мережі, відповідних кожному класу мереж