Контрольная работа по "Передаче дискретных сообщений"

 

10Base-Т  ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ: 
· Используемая топология - звезда 
· Используемый кабель - витая пара UTP3, UTP4, UTP5 
· Тип соединителя - RG-45 
· Максимальная длина сегмента - 100 метров 
· Максимальная длина сети - 500 метров 
· Минимальное расстояние между точками подключения - 0,5 метра 
· Максимальное количество сегментов - 5 (последовательно) 
· Максимальное число узлов на сегменте – 1024

 

2. Пояснить основные отличия сети FDDI от сети Token Ring.

Token Ring / 802.5

Методы Token Ring & CSMA/CD (Ethernet) развивались независимо друг от друга. Но с одной и той  же целью - обеспечить передачу данных. И на этом их общность заканчивается.

Устройства  ЛВС Token Ring соединяются последовательно в замкнутое кольцо. В отличие от CSMA/CD Token Ring не допускает, чтобы какая-либо станция начинала передачу данных, если другая станция уже ведет передачу. Каждая станция дожидается разрешения на передачу. Разрешение поступает в виде маркера, представляющего собой особую битовую последовательность, которая, будучи захваченной (распознанной), позволяет начать передачу данных. По окончанию передачи маркер освобождается (генерируется новый).

Достоинства:

Высокая пропускная способность. Все устройства работают поочередно. Таким образом нет соперничества, то есть нет коллизий. Это позволяет занять большую часть полосу пропускания (более 80%).

Детерминированный доступ. Каждое устройство гарантированно получает возможность для передачи данных. Доступ обеспечивается через регулярные промежутки времени. А это очень важно для критичных по времени приложений.

Поиск неисправности  и управление. В ТР есть встроенные средства управления, которые обеспечивают поиск неисправности, так и управление кольцом.

Отказоустойчивость. Есть возможность динамически локализировать большинство неисправностей аппаратуры и восстанавливать работу после  их устранения.

Недостатки:

Стоимость. Стоимость  оборудования для организации этой сети достаточно велика.

Сложность установки. Для создания сети требуется тщательные предварительные расчеты.

Расходы на восстановление нормального функционирования и  управления. В некоторых случаях восстановление работы достигается за счет снижения пропускной способности, а это мешает вовремя обнаружить проблему.

Функционирование Token Ring

Все станции  замкнуты в кольцо. Каждая станция  принимает сигналы и ретранслирует  их. (То есть работает и как репитер, и надо четыре провода). "Приемный кабель" к соседу-предшественнику, "передающий кабель" к соседу-последователю. Чтобы передавать данные, каждая станция должна выполнять 4 шага, составляющих протокол маркерного доступа:

Захват  маркера

Поставив в  очередь данные, адаптер начинает наблюдать за кольцом, пытаясь распознать появление маркера. В любой момент в TR может работать только одна станция.

Передача  подготовленных данных

После захвата  маркера адаптер передает подготовленные данные, пока не закончит передачу всех данных или не обнулится таймер удержания маркера (по умолчанию, 10с). Переданные данные ретранслируются всеми станциями, пока не достигнут передающей станции. Ретранслируя, станции проверяют корректность кадра. Если обнаружена ошибка, то устанавливается разряд ошибки, и остальные станции уже игнорируют наличие ошибки. Если станция распознает свой адрес, то она в поле кадра ARI ставит 1 (означает, что адрес распознан). Если в буфере станции есть место для кадра, то кадр копируется в буфер для последующей обработки, а в кадре выставляется поле FCI в 1.

 

 
Изъятие переданных кадров

Передающая  станция несет ответственность  за изъятие данных. Это достигается за счет того, что она не ретранслирует их (данные) дальше. Она также проверяет состояние флагов на ошибку, наличие станции и копирование данных. Адаптер не повторяет данные, если что не так, а лишь сообщает об этом управляющие станции. Эта информация используется для поиска адаптеров с недостаточным объемом буфера. (Возможен вариант когда ошибка возникает после копирования данных)

Передача  свободного маркера

После истечения  времени удержания маркера или  же изъятия всех своих данных, адаптер должен передать свободный маркер (освободить маркер).

Раннее  освобождение маркера.

Для увеличения пропускной способности сети используется механизм под названием "раннее освобождение маркера". Для этого был разработан протокол раннего освобождения ETR(Early Token Release), при котором станции начинают передачу маркера или кадра вслед за концом предшествующего кадра. Были разработаны специальные адаптеры. Эти адаптеры могут работать в сети и с обычными адаптерами, но обычные при этом простаивают больше, чем специальные адаптеры.

 

FDDI

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface)- оптоволоконный интерфейс распределенных данных - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. Работы по созданию технологий и устройств для использования волоконно-оптических каналов в локальных сетях начались в 80-е годы, вскоре после начала промышленной эксплуатации подобных каналов в территориальных сетях. Институт ANSI разработал в период с 1986 по 1988 гг. начальные версии стандарта FDDI, который обеспечивает передачу кадров со скоростью 100 Мбит/с по двойному волоконно-оптическому кольцу длиной до 100 км.

Основные  характеристики технологии

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

• повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;
• повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.;
• максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный  пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам.

В нормальном режиме работы сети данные проходят через  все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary) кольца, этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или "транзитным". Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть "свертывание" или "сворачивание" колец. Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры, данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (на диаграммах это направление изображается против часовой стрелки), а по вторичному - в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI много внимания отводится различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей. Технология FDDI дополняет механизмы обнаружения отказов технологии Token Ring механизмами реконфигурации пути передачи данных в сети, основанными на наличии резервных связей, обеспечиваемых вторым кольцом.

Кольца в  сетях FDDI рассматриваются как общая  разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен  специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа  сетей Token Ring и также называется методом  маркерного кольца.

 Отличия  метода доступа заключаются в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной, как в сети Token Ring. Это время зависит от загрузки кольца - при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля. Эти изменения в методе доступа касаются только асинхронного трафика, который не критичен к небольшим задержкам передачи кадров. Для синхронного трафика время удержания маркера по-прежнему остается фиксированной величиной. Механизм приоритетов кадров, аналогичный принятому в технологии Token Ring, в технологии FDDI отсутствует. Разработчики технологии решили, что деление трафика на 8 уровней приоритетов избыточно и достаточно разделить трафик на два класса - асинхронный и синхронный, последний из которых обслуживается всегда, даже при перегрузках кольца.

В остальном  пересылка кадров между станциями  кольца на уровне MAC полностью соответствует  технологии Token Ring. Станции FDDI применяют  алгоритм раннего освобождения маркера, как и сети Token Ring со скоростью 16 Мбит/с.

Адреса уровня MAC имеют стандартный для технологий IEEE 802 формат. Формат кадра FDDI близок к  формату кадра Token Ring, основные отличия  заключаются в отсутствии полей  приоритетов. Признаки распознавания  адреса, копирования кадра и ошибки позволяют сохранить имеющиеся в сетях Token Ring процедуры обработки кадров станцией-отправителем, промежуточными станциями и станцией-получателем.

 Отличительной  особенностью технологии FDDI является  уровень управления станцией - Station Management (SMT). Именно уровень SMT выполняет все функции по управлению и мониторингу всех остальных уровней стека протоколов FDDI. В управлении кольцом принимает участие каждый узел сети FDDI. Поэтому все узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью.

Отказоустойчивость  сетей FDDI обеспечивается протоколами  и других уровней: с помощью физического  уровня устраняются отказы сети по физическим причинам, например из-за обрыва кабеля, а с помощью уровня MAC - логические отказы сети, например потеря нужного внутреннего пути передачи маркера и кадров данных между портами концентратора.

 

 

3. Пояснить назначение , особенности концентраторов и их основные функции.

Hub или концентратор - многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автономные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии. Кроме того, возможно их соединение магистральным кабелем в шинную топологию. Автосегментация необходима для повышения надежности сети. Ведь Hub, заставляющий на практике применять звездообразную кабельную топологию, находится в рамках стандарта IEEE 802.3 и тем самым обязан обеспечивать соединение типа МОНОКАНАЛ.

Назначение  концентраторов - объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Для рабочей группы характерны следующие признаки: определенная территориальная сосредоточенность; коллектив пользователей рабочей группы решает сходные задачи, использует однотипное программное обеспечение и общие информационные базы; в пределах рабочей группы существуют общие требования по обеспечению безопасности и надежности, происходит одинаковое воздействие внешних источников возмущений (климатических, электромагнитных и т.п.); совместно используются высокопроизводительные периферийные устройства; обычно содержат свои локальные сервера, нередко территориально расположенные на территории рабочей группы.

OSI. Концентраторы работают на физическом уровне (Уровень 1 базовой эталонной модели OSI). Поэтому они не чувствительны к протоколам верхних уровней. Результатом этого является возможность совместного использования различных операционных систем (Novell NetWare, SCO UNIX, EtherTalk, LAN Manager и пр., совместимые с сетями Ethernet или IEEE 802.3). Есть, правда, определенное "давление" на хозяина сети при использовании программ управления сетью: управляющие программы, как правило, используют для связи с SNMP оборудованием протокол IP. Поэтому в части управления сетью приходится использовать только этот протоколы и соответственно операционные оболочки на станциях управления сетью. Но это не очень серьезное давление, ибо протокол IP является, наверное, самым популярным.

Все концентраторы  обладают следующими характерными эксплуатационными  признаками:

оснащены светодиодными  индикаторами, указывающими состояние  портов (Port Status), наличие коллизий (Collisions), активность канала передачи (Activity), наличие неисправности (Fault) и наличие питания (Power), что обеспечивает быстрый контроль состояния всего концентратора и диагностику неисправностей;

при включении  электропитания выполняют процедуру  самотестирования, а в процессе работы - функцию самодиагностики;

имеют стандартный  размер по ширине - 19'';

обеспечивают  автосегментацию портов для изоляции неисправных портов и улучшения  сохранности сети (network integrity);

обнаруживают  ошибку полярности при использовании кабеля на витой паре и автоматически переключают полярность для устранения ошибки монтажа;

поддерживают  конфигурации с применением нескольких концентраторов, соединенных друг с  другом либо посредством специальных  кабелей и stack-портов, либо тонкой коаксиальной магистрали, включенной между портами BNC, либо посредством оптоволоконного или толстого коаксиального кабеля подключенного через соответствующие трансиверы к порту AUI, либо посредством UTP кабелей, подключенных между портами концентраторов;