СЕТИ И ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ

Кодирование информации на физическом уровне. Амплитудное двоичное кодирование (NRZ, RZ, манчестерский код). Временное, частотное, фазовое. Режимы передачи данных (канальный уровень). Способы передачи. Типы последовательной передачи (асинхронная, синхронная). "Уплотнение" линий связи.

Кодирование информации на физическом уровне. Амплитудное двоичное кодирование (NRZ, RZ, манчестерский код).
NRZ - Прост, но плохая самосинхронизация. Кодирование 4В/5В помогает (не более 3х одинаковых битов подряд.)
RZ - в два раза меньшая скорость передачи инфы, чем у NRZ. Хорошая самосинхронизация.
Манчестерский код (MC) - униполярный код, кодирование по фронту, самосинхр.
Временное (0 - малая длительность, 1 - большая дл-ть импульса), частотное (0 и 1 - импульсы разных частот), фазовое (импульсы переменного тока разных фаз).
Режимы передачи данных (канальный уровень). Способы передачи:
- симплексная (однонаправленная);
- дуплексная (двунаправленная) (не менее 2х витых пар или 2х оптоволокон);
- полудуплексная (в разное время в разном направлении).
Типы последовательной передачи:
асинхронная (посимвольная, старт, стоп, парити биты (невозможность отследить множественные ошибки), простая, отработанная, недорогая, треть пропускной способности канала теряется на передачу служебных битов);
синхронная (передача блоками, последовательность синхронизующих битов и закрывающих битов, высокая скорость передачи инфы (до неск. Гб/с), надежный механизм обнаружения ошибок (протокольный), дорогая аппаратура.
"Уплотнение" линий связи.
Частотное (широкополосная передача, защитные частотные интервалы, стабильность несущих).
Временное (синхронная и синхфазная работа мультиплексоров, синхронное (всем линиям всегда равные промежутки времени) и асинхронное (более живым линиям - больше временных отрезков отдается, более сложное) уплотнение.

Способы коммутации сообщений (сетевой уровень). Маршрутизация и адресация в сетях (сетевой уровень). Адреса приемника (Broadcast, Multicast, Unicast). Взаимодействие сетей.

Способы коммутации сообщений (сетевой уровень):

• некоммутируемые каналы;
• коммутация каналов (длительное время установки соединений, нет необходимости иметь большой буфер в устройствах коммутации);
• коммутация сообщений (стирание сообщения в предыдущем узле происходит по получению сигнала обратной связи от последующего, пропускная способность каналов может быть различна, большие задержки при передаче сообщений, большой объем памяти в узлах;
• пакетная коммутация ( у каждого пакета есть заголовок и порядковый номер, уменьшение времени передачи за счет распараллеливания потоков пакетов, уменьшение объема памяти в узле).
  Два способа передачи пакетов при пакетной коммутации:
  - дейтаграммный (разные маршруты и сборка пакетов) и
  - способ виртуального канала (передача сообщения из цепочки пакетов, усложняет алгоритмы управления в узле коммутации).

Маршрутизация и адресация в сетях (сетевой уровень).
Традиционная схема адресации - иерархическая A.B.C...Q. И-нет - каждый хост имеет 32х битный адрес. 1998 - 30 млн. хостов в И-нете, Россия - 28 место, 100 тыс. Каждый адрес состоит из адреса сети и адреса машины. Поля цифровых значений разделяются точкой. Символьный адрес (поля в обратном порядке). Логический (может изменяться у опред. компа) и физический (ПЗУ) адреса. В ЛВС используются оба способа адресации.
Адреса приемника.

• Широковещательные Broadcast (пакет с таким адресом обрабатывается всеми станциями в сети.
• Групповой Multicast (принимается и обрабатывается группой станций).
• Уникальный Unicast (только опред. узлом).

Маршрутизация - процесс направления данных от узла к узлу. Сетевой уровень. Промежуточные узлы в пути - маршрутизаторы. Адаптивный выбор маршрута. Взаимодействие сетей.
Общее правило организации связи разл. сетей: соединение проводится на предшествующем аналогичному уровню OSI. Напр. уровни 1 и 2 различны, а 3 - одинаковый, то соединение - на уровне 2.

Репитер (хаб), мост, коммутатор (схема с коммутирующей матрицей, схема с разделяемой памятью, коммутаторы с общей шиной). Разгрузка коммутаторов. Шлюз, маршрутизатор.

Репитер (хаб) (физич. уровень).
Просто усиление или преобразование в оптический для дальнейшей передачи. Мост (физ. и канальный).
Соединяет две идентичные сети с некоторыми физ. различиями на ур. 1 и 2. Мост 1 типа никак не обрабатывает пакеты, а просто упаковывает их в стандарт смежной сети. Эти мосты для связи двух однотипных сетей через некую другую. Мост 2 типа извлекает содержимое пакета и переупаковывает его в стандарт смежной сети. Это для соединения сетей, использующих разные протоколы. Мосты могут фильтровать те сообщения, которые идут к ним в сеть.
Коммутатор (канальный уровень)
Высокоскоросной многопортовый мост. Не только перенаправляет кадры, но и исследует конфигурацию сети. Возможность параллельной обработки кадров с разн. портов. Подвержены широковещательным штормам. На входе и выходе могут быть разл. архитектуры сетей (Token Ring | Ethernet).
Схема с коммутирующей матрицей (Нет проверки кадра на испорченность, т.к. коммутация на основе адреса в начале кадра. Если порт назначения занят, кадр попадает в буфер).
Схема с разделяемой памятью (Входы принимают кадры и посылают ЦП запрос на запись их в очередь. ЦП подключает их к многовходовой памяти и кадр записывается в очередь. Буферизированные кадры проверяются на ошибки.
Коммутаторы с общей шиной (Для обмена кадрами между портами используется высокоскоростная магистраль в режиме разделения времени. Нет буферизации).
Разгрузка коммутаторов: агрессивное поведение (сам коммутатор засоряет сеть, чтоб не было входной инфы) и метод обратного давления (коммутатор посылает в ответ на каждый кадр один свой фиктивный). Без коммутаторов невозможна совместная работа карт 10/100Мбит/с.
Шлюз (работает на одном из 5ти верхних уровней).
Аппаратура и программатура для соединения различных сетей. Межсетевой шлюз - маршрутизатор.

Изучение коммутаторами топологии сети. IEEE 802.1d Spanning Tree Protocol (охватывающ. дерева). Сегментируемый разделяемый Ethernet, коммутируемый Ethernet, разделяемый FastEthernet.

Изучение коммутаторами топологии сети. IEEE 802.1d Spanning Tree Protocol (охватывающ. дерева).
После включения в сеть новой станции она рассылает в сеть широковещательные пакеты. Если нет механизма их подавления, то получатся на связках коммутаторов логические петли и широковещательные штормы. STP исключает лог. петли посредством выбора корневого коммутатора. При настройке коммутатора администратор присваивает им идентификационные номера (меньший номер - главный коммутатор). В начале работы все коммутаторы шлют в сеть BPDU (Bridge Protocol Data Unit) пакеты, в кот. в качестве корневого коммутатора указывают свой адрес и идентификатор. Если какой-то К получил пакет с меньшим чем свой ID, то он начинает слать всем этот ID. Таким образом, все узнают корень, который в дальнейшем только и будет рассылать пакеты BPDU. Для определения структуры дерева в пакеты включается инфа о своей стоимости (1000/S, [S]=Мбит/с). Корневым портом каждого коммутатора назначается тот, на который приходит BPDU пакет с мин. ценой. Все остальные порты в дальнейшем не реагируют на BPDU пакеты. Если долго нет BPDU, то коммутатор снова переходит в состояние обучения.

До	Spanning Tree Protocol	После

При построении сети на коммутаторах правило 5-4-3 не применяется: кадры полностью ретранслируются.

Суммарная пропускная способность Ethernet.

Сегментируемый разделяемый Ethernet (СР_Еther)
Коммутируемый Ethernet (К_Еther)
Разделяемый FastEthernet (Р_FЕther)

||

AlexMou@, 1999.