Лекции по информационным сетям

Происходит  деление байта на 4 символа-кода, каждый символ соответствует 2-м битам.

 

 

1000Base-SX и 1000Base-LX

На основе оптоволокна

Преимущества  перед UTP:

- помехоустойчивость

- полоса пропускания

- большая максимальная  длина сегмента

 

Имеем дуплексный режим передачи.

Используется 8B/10B – схема избыточного кодирования

 

10 Gigabit Ethernet

 

Стандарт IEEE 802.3ae

Используется одномодовое  и одномодовое оптоволокно.

 

Физический  уровень Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet

 

Тип	Пропускная  способность	Тип кабеля	дуплекс	Max длина сегмента
10Base-5	10	Коаксиальный  кабель	half	500 м
10Base-2	10	Коаксиальный  кабель	half	185 м
10Base-T	10	UTP Cat3 и Сat5	half	100 м
100Base-T	100	UTP Cat5	half	100 м
100Base-TX	200	UTP Cat5	full	100 м
100Base-FX	100	Многомодовое  оптоволокно	half	400 м
100Base-FX	200	Многомодовое  оптоволокно	full	2000 м
1000Base-T	1Gbit/c	UTP Cat5	full	100 м
1000Base-TX	1Gbit/c	UTP Cat6	full	100 м
1000Base-SX	1Gbit/c	Многомодовое оптоволокно	full	550 м
1000Base-LX	1Gbit/c	Одномодовое оптоволокно	full	5000 м

 

 

Технология Token Ring

 

Разработана IBM в 1984 году, стандартизирована IEEE 802.5 в 1985 году.

Топология –  физическая – кольцо, звезда

- логическая  – кольцо

 

Достоинства:

- отказоустойчивая;

- определена  процедура контроля работы сети  – посланный кадр всегда возвращается  отправителю;

- автоматически  устраняются некоторые ошибки (например, восстановление потерянного маркера);

- наличие «активного  монитора»

 

Используется маркерный доступ к общей разделяемой среде.

Используется  специальный кадр – маркер/токен.

 

1) Станция получает маркер

2) Если нет данных для передачи, то передает маркер следующей станции

3) Если необходимо передать данные, то

3.1) маркер изымается из сети

3.2) в сеть отправляется кадр данных; кадр имеет адрес узла назначения и узла отправителя

4) узел назначения берет кадр и добавляет в него признак подтверждения приема и оправляет в сеть

5) узел отправления получает кадр с подтверждением приема и изымает его из сети

6) узел отправления передает маркер следующей станции.

 

Время удержания  маркера определяет время использования  разделенной среды, т.е. время вещания  в сети.

Сети Token Ring со скоростью 16 мбит/с используют метод раннего освобождения маркера – маркер передается сразу после отправки кадра.

Это дает возможность по кольцу одновременно продвигать кадры  нескольких станций.

 

Используется приоритет  сообщений от 0 до 7

 

Концентратор  Token Ring

Пассивный – соединяет  порты связями, чтобы станции  образовывали кольцо; обеспечивает обход порта, если стация выключена.

Активный – генерирует сигнал

Для пассивного концентратора  сигналы генерируют адаптеры Token Ring.

Max длина кольца – 4000 м

Max число станций – 250

 

 

Технология FDDI

 

Fiber Distributed Data Interface

Оптоволоконный  интерфейс распределенных данных

Это первая технология LAN на базе оптоволокна

Два оптоволоконных кольца:

- основной путь  передачи;

- резервный  путь передачи.

Два режима работы:

- транзитный  – только первичное кольцо

- сворачивание колец – если произошел обрыв первичного кольца

 

Метод доступа – маркерный метод доступа;

время удержания  маркера не постоянно, станции договариваются о нем при инициализации кольца.

 

Два вида трафика:

- синхронный

- асинхронный

Определяется  более высоким уровнем.

Канальный	LLC 802.2
	SMT
Физический

 

 

SMT – Station Management (уровень управления станцией)

 

Два вида подсоединения  станций к сети:

- одновременной  подключение к первичному и  вторичному кольцам (Dual Attachment - DA)

- подключение только к первичному кольцу (Single Attachment - SA)

 

Как правило, концентратор имеет DA подключение, а станция – SA

 

Скорость – 100 мбит/с

База – оптоволокно

Max длина сети 200 км (по 100 км на кольцо)

Max расстояние между узлами – 2 км

Max количество узлов – 500

 

 

Беспроводные технологии

 

WAN – Wide Area Network – глобальные

MAN – Metropolitan Area Network – городские

LAN – Local Area Network – локальные

PAN – Personal Area Network – персональные.

 

	PAN	LAN	MAN	WAN
Стандарт	Bluetooth 802.15.3	802.11	802.11 802.16 802.20	GSM, CDMA, спутниковые
Скорость	< 1 мбит/с	от 11 до 54 мбит/с	10-100+ Мбит/с	10 кбит/с – 2 мбит/с
Охват	маленький	средний	средний, большой	большой
Приложения	Peer-to-Peer Device-to-Device	Enterprise Network	Last Mile Access	Mobile Data Device

 

Методы  доступа к среде в беспроводных сетях

Основная проблема: - обеспечить доступ многим пользователям  к ограниченному ресурсу среды  передачи.

 

Базовые методы доступа

(методы уплотнения  или мультиплексирования)

 

1) Уплотнение с пространственным разделением. Устройство осуществляет передачу только на определенной территории, на которой другому устройству передавать данные запрещено.

2) Уплотнение с частотным разделением (FDM). Каждое устройство работает на строго определенной частоте.

3) Уплотнение с временным разделением (TDM). Каждое устройство передает данные в определенные интервалы времени (GSM сотовая связь).

4) Уплотнение с кодовым распределением (CDM). Устройство передает данные заменяя передаваемые биты специальными последовательностями (символами-кодами).

5) Механизм мультиплексирования посредством ортогогальных несущих частот (OFDM). Весь доступный частотный диапазон разбивается на много поднесущих; одному каналу определяется для передачи несколько таких несущих.

6) Технология расширенного спектра – это распределение информационного сигнала на широкой полосе радиодиапазона.

6.1) Расширение спектра скачкообразной перестройкой частот (FHSS). Передача ведется с постоянной сменой несущей в пределах определенного диапазона частот. Несущая меняется случайным образом используется в IEEE 802.11 и Bluetooth.

6.2) Прямое последовательное расширение спектра (DSSS). Каждый бит информации заменяется N-битами и передача идет на различных каналах (частотах).

 

Диапазон 2,4 – 2,483 ширина канала – 22 мГц,

11 каналов; 1, 6 и 11 каналы не перекрываются.

 

Архитектура 802.11

 

1990 – была сформирована рабочая группа

1997 – принята  первая спецификация стандарта  802.11

 

Стек  протоколов 802.11 Уровни.

LLC
MAC	PCF – централизованный режим
	DCF – распределенный режим
802.11a	802.11b	802.11g	802.11n

 

MAC. Режимы доступа к разделяемой среде.

 

1) DCF – распределенный режим доступа. Реализован метод CSMA/CA (множественный доступ с прослушиванием несущей и избеганием коллизий), все станции равноправны и каждый кадр должен подтверждаться квитанцией.

2) PCF – централизованный режим доступа. Если есть точка доступа (арбитр среды) она разрешает передачу данных всем станциям поочередно, только AP главнее.

 

Физический  уровень

	802.11a	802.11b	802.11g		802.11n
Частота	5,7 ГГц	2,4 ГГц	2,4 ГГц		2,4 и 5,7 ГГц
Технология	OFDM	DSSS	DSSS	OFDM	MIMO-OFDM
Скорость	до 54 мбит/с	до 11 мбит/с	до 11 мбит/с	до 54 мбит/с	до 600 мбит/с
Охват	До 100 м	300 м	300 м		400 м
Принят	Октябрь 1999	Октябрь 1999	Июнь 2003		Сентябрь 2009

 

Режимы  работы

Беспроводные сети 802.11 базируются на ячеистой топологии (архитектуре)

 

Основные  компоненты и определения:

1) зона обслуживания (service area, SA) – это зона охвата территории, на которой распространяется сигнал беспроводной сети

2) набор сервисов (service set, SS) – это логически сгруппированные устройства подключенные к беспроводной сети.

3) базовый набор сервисов (basic service set, BSS) – это наименьшая единица архитектуры беспроводных сетей; это группа станций, связанных одна с другой по беспроводной сети.

4) базовая зона обслуживания (basic service area, BSA) – это зона обслуживания, которую охватывает действие BSS.

5) SSID (Service Set Identifier) – это уникальные логический идентификатор сети.

6) BSSID (BSS Identifier) – это идентификатор BSS, в качестве идентификатора BSS используются MAC адреса AP (точка доступа).

 

Виды  режимов работы (топологий)

 

1) Ad Hoc

Клиенты устанавливают  связь непосредственно друг с  другом. Получается одноранговое взаимодействие «точка-точка».

Создается одна зона обслуживания и одна BSS специальная IBSS.

 

 

IBSS – Independent BSS – независима BSS

AP – нет

Топология – IBSS

Соединение  – Peer-to-Peer

Режим – Ad Hoc

Охват – BSA (Basic Service Area)

 

Достоинства:

- простота организации  сети;

- отсутствие  дополнительного оборудования;

 

2) Инфраструктурный режим

Предполагает  использование дополнительного  оборудования – посредника. Это  точка доступа – Access Point (AP)

 

2.1) BSS топология

Используется  одна точка доступа, которая обеспечивает инфраструктуру.

 

AP – это беспроводной коммутатор, имеет Ethernet порт и обеспечивает подключение к проводному сегменту LAN.

 

AP – 1

Топология – BSS

Соединение  – станция с AP

Режим – инфраструктурный

Охват – BSA

 

BSS Identifier (BSSID) – это идентификатор BSS, представляет собой 6-ти байтную строку. В инфраструктурном BSS идентификатором является MAC точки доступа.

 

2.2) ESS топология (Extended Service Set)

 

 

Несколько инфраструктурных BSS могут быть объединены посредством распределенной системы (Distribution System, DS), образуя ESS – расширенный набор сервисов.