Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Лекция 4. Типовые сетевые архитектуры

Вычислительные системы, сети и
телекоммуникации
Лекция 4. Типовые
сетевые архитектуры
Проф., д.т.н. Гусева А.И. ,
ассистент Киреев В.С.,
аспирант Цыплаков А.C.
2008 г.
Сети Ethernet
Основана на CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection)
Преимущества:
•высокая надежность
•производительность
•простота введения и отключения
станций
•дешевизна реализации
В настоящее время существует несколько
десятков различных ЛВС, поддерживающих
технологию Ethernet
Среда передачи и топология
Среда и скорость передачи:
•коаксиальный кабель 10Base5 (10 мб/c)
•коаксиальный кабель 10Base2 (10 мб/c)
•витая пара 10BaseT-100BaseT4 (10 мб/c100 мб/c)
•оптоволокно 100BaseFX (100 мб/c- 1гб/c)
Топология:
•общая шина
•звезда
•дерево
Фреймы Ethernet
•Ethernet _802.3
•Ethernet _802.2
•Ethernet _802.II
•Ethernet _SNAP
Адрес
Преамбула получателя
64 бита
48 бит
Адрес
отправителя
48бит
Тип
пакета
16 бит
Поле данных
КПК
До 1,5 Кб
32 бита
Формат кадра Ethernet
Логика работы Ethernet (1)
Передача информации
Шаг 1. Прослушивание до передачи
•прослушивание канала
•определение несущей
•определение
передачи
конца
чужой
•межкадровый интервал 9,6 мкс
Логика работы Ethernet (2)
Передача информации
Шаг 2. Прослушивание во время передачи
•передача преамбулы
•Прослушивание
преамбулы
канала
во
время
•если
обнаружен
конфликт,
обрабатывается конфликт
то
•если
конфликт
не
обнаружен,
бесконфликтная передача
то
Логика работы Ethernet (3)
Передача информации
Шаг 3. Отработка конфликта
•передача заглушки (длина заглушки
меньше длины самого короткого кадра)
•отсрочка
повторной
передачи
на
случайный интервал времени (не более
16 попыток)
•если конфликт не обнаружен, передача
кадра
в
канал
согласно
соответствующему фрейму
Логика работы Ethernet (4)
Передача информации
Шаг 4. Бесконфликтная передача
•передача кадра в канал согласно
соответствующему фрейму
•прослушивание канала
Логика работы Ethernet (5)
Прием информации
Шаг 1. Прослушивание канала и
закачка в буфер приема информации
Шаг 2. Анализ длины принятого кадра
Шаг
3.
Анализ
проверочной
последовательности принятого кадра
Шаг
4.
Анализ
принятого кадра
адресного
поля
Модификации Ethernet
Параметр
Топология
Ethernet
Шина
10Base2
Шина
10Base5
Шина
10BaseF
10BaseT
Звезда
Звезда
100BaseTX
Звезда
100BaseT4
Звезда
100BaseFX
Звезда
Носитель
Скорость
передачи
Толстый
10 Мб/с
коаксиал
50 ом
Тонкий коаксиал 10 Мб/с
50 ом
Толстый
коаксиал
50 ом
Оптоволокно
Неэкранированн
ая витая пара
(UTP)
Две витые пары
Т5
4 витые пары Т3,
Т4 или Т5
2
нити
оптоволокна
10 Мб/с
Коннекторы
Длина сегмента
RG-8
500 м
RG-58 A/U
RG- 58C/U
185 м
RG-8
RG-11
500 м
10 Мб/с
10 Мб/с
RJ-45
500-2000 м
100 м
100 Мб/с
RJ-45
100 м
100 Мб/с
RJ-45
100 м
100 Мб/с
MIC
SC
412 м
полудуплексный
кабель
10 000 мполнодуплексный
кабель
Правило 5-4-3
Для коаксиального кабеля действует правило 5-4-3,
обеспечивающее правильную работу CSMA/CD:
5 – максимальное количество кабельных
сегментов в сети
4- максимальное количество повторителей
между сегментами
3 – максимальное количество сегментов с
подсоединенными узлами
Для витой пары действует измененное правило 5-4:
5 – максимальное количество кабельных
сегментов в сети
4 - максимальное количество концентраторов
(многопортовых повторителей), допустимых
между двумя сообщающимися узлами
Сеть Token Ring
Среда передачи:
• витые пары, экранированные STP и
нет UTP
• оптоволокно
Множественный метод доступа передача жезла (IEEE 802.5)
Топология –кольцо, звезда
Технология FDDI (Fiber
Distributed Data Interface)
Технология связи рассчитана на физическую
скорость передачи информации 100 Мбит/с и
предназначена для сетей с суммарной длиной
до 100 км, при расстоянии между узлами 2
км или более
Для доступа к сети используется
специальный маркер (развитие протокола
IEEE 802.5 - Token Ring)
Беспроводные сети
Типы беспроводных сетей:
• беспроводные глобальные сети (WWAN)
• беспроводные городские сети (WMAN)
• беспроводные локальные сети (WLAN)
• беспроводные персональные сети (WPAN)
Беспроводные глобальные
сети WWAN
Сети WWAN устанавливают беспроводные
сетевые соединения поверх удаленных
общих или частных сетей
Основу технологии составляют:
сети сотовой связи Global System for
Mobile Communications (GSM)
Cellular Digital Packet Data (CDPD)
Code Division Multiple Access (CDMA)
Беспроводные городские
сети WMAN
Сети
WMAN
устанавливать
беспроводные
сетевые соединения между различными
точками в пределах большого города (между
двумя офисными зданиями в городе, на
территории
университета
и
т.д.)
без
прокладки оптоволоконных или медных
кабелей или аренды каналов связи
Стандарт
IEEE
802.16
определяет
широкополосный
беспроводный
доступ
(радиоволны, инфракрасное излучение)
Стандарт IEEE 802.16a предназначен для
WirelessMAN (беспроводные городские сети)
Стандарт IEEE 802.16a
Стандарт 802.16a:
•учитывает спектр 10-66 ГГц
•определяет три режима
"физического уровня" соединений
•к нему добавлено OFDM
(мультиплексирование с
ортогональным разделением
частоты на 256 каналов)
Беспроводные локальные
сети WLAN
Основная технология Wi-Fi предназначена для
беспроводной передачи данных и обеспечения
доступа в сеть в локальных зонах до 300 м (интернеткафе, аэропорты, гостиницы и т.п.)
Использует :
•SSID (Service Set ID)- идентификатор, который
отличает одну беспроводную сеть от другой,
SSID должен быть уникален
•WEP (Wireless Encryption Protocol) - протокол
шифрования в беспроводной связи,
используется один общий ключ на протяжении
всего времени работы беспроводной сети
•WPA (Wi-Fi Protected Access)- защищенный
доступ к Wi-Fi
Стандарт 802.11
• IEEE определил стандарт 802.11 для сетей WLAN со
скорость передачи данных в пределах от 1 до 2
Мбит/с
Стандарт 802.11a определяет передачу данных с
максимальной скоростью 54 Мбит/с на частоте 5 ГГц,
используется мультиплексирование с ортогональным
делением частот - OFDM - для повышения скорости
передачи данных, обеспечивают возможность
шифрования с использованием WEP
• Стандарт 802.11b определяет передачу данных с
максимальной скоростью 11 Мбит/с в диапазоне
частот 2,4 ГГц по протоколу широкополосной
передачи данных – DSSS, совместим с более ранним
стандартом IEEE 802.11
• IEEE 802.11g передавать данные на скоростях до
54Мбит/с и работает в диапазоне частот 2.4 Гц
Стандарты IEEE 802.11a, IEEE 802.11b
и IEEE 802.11g
Стандарт
Частотный
диапазон
802.11
802.11b
802.11g
802.11a
83.5MHz
83.5MHz
83.5MHz
580MHz
Несущая
частота
2.4002.483GHz
2.4002.483GHz
2.4002.483GHz
Каналов
3
3
3
FHSS
DSSS
CCK
CCK
OFDM
Технологи
я
модуляции
Скорость
передачи
на канал
1,2
5.5, 11
5.1505.350GHz
5.4705.850GHz
19
(Europe)
OFDM
6, 9, 12,
6, 9, 12,
18, 24, 36, 18, 24, 36,
48, 54
48, 54
Беспроводные персональные
сети WPAN
Сети WPAN позволяют устанавливать беспроводные
сетевые соединения с устройствами (PDA, сотовыми
телефонами или переносными компьютерами),
используемые внутри личного рабочего пространства
(personal operating space, POS радиусом 10 метров)
Основной технологией сетей WPAN являются
Bluetooth и инфракрасное излучение
Bluetooth — это беспроводная технология,
использующая радиоволны для передачи данных на
расстояние до 9 м
Инфракрасное соединение используется для
подключения устройств на сверхкоротких
расстояниях (менее 1 м)
Для стандартизации развития технологий сетей WPAN
IEEE основало рабочую группу 802.15
Беспроводная связь Bluetooth
Bluetooth технология предназначена для беспроводной
передачи данных на небольшом расстоянии,
ориентирована на объединение в единую сеть
различных устройств (ноутбуки, принтеры, сотовые
телефоны, карманные компьютеры и для подключения
компьютера к Интернет через сотовый телефон)
Код доступа устанавливается одинаковый на
сопрягаемых устройствах
Скрытый режим запрещает другим Bluetoothустройствам находить ваше устройство
Сопряжение устройств основано на поиске любых
устройств Bluetooth в зоне охвата, критичная с точки
зрения безопасности операция