В чем заключается правило 5.4.3. На компьютере имеется только порт AUI, к какой среде передачи его можно подключить? Комбинирование толстого и тонкого Ethernet

Стандарты Ethernet основаны на том положении, что в одной области кол­лизий Ethernet маршрут между любыми двумя узлами сети может состоять не более чем из пяти сегментов кабеля, объединенных четырьмя повторите­лями, и только три из этих сегментов могут быть смешанными. Это утвер­ждение иначе известно как "правило Ethernet 5-4-3". Данное правило тракту­ется разными способами в зависимости от типа кабеля, задействуемого для передающей сетевой среды.

Итак, в коаксиальных сетях, будь то тонкий или толстый Ethernet, допусти­мо иметь пять сегментов кабеля, соединенных четырьмя повторителями. В таких сетях повторитель имеет только два порта и не делает ничего более, кроме усиления сигнала, передаваемого по кабелю. Сегментом является от­резок кабеля между двумя повторителями, даже в случае тонкого Ethernet, когда сегмент может состоять из множества отдельных кусков кабеля. Отсю­да вытекает, что общая длина шины толстого Ethernet (называемая макси­мальным диаметром области коллизий) может достигать 2500 м (500x5), а ши­на тонкого Ethernet может быть длиной до 925 м (185x5).

Однако, в любой из этих сетей только к трем сегментам кабеля могут быть присоединены узлы (рис. 8.6). Таким образом, можно использовать два сег­мента связи для соединения смешанных сегментов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, но нельзя заполнять их компьютерами или другими устройствами.

В сети UTP ситуация иная. Поскольку в сетях такого типа повторителями яв­ляются многопортовые концентраторы, каждый сегмент кабеля, соединяющий узел с концентратором, является сегментом связи. Таким образом, для дан­ного случая в области коллизий может быть четыре концентратора, соединен­ных один с другим, и к каждому из них может быть подключено столько уз­лов, сколько может поддерживать концентратор (рис. 8.7). Легко прийти к выводу, что поскольку данные, распространяясь от одного узла к любому другому узлу, проходят только через четыре концентратора, и все сегменты являются сегментами связи, сеть соответствует стандартам Ethernet.

Один фактор, который потенциально может усложнить ситуацию, появляет­ся, когда для соединения концентраторов lOBaseT применяется коаксиаль­ный кабель типа тонкий Ethernet. Многие из этих концентраторов имеют BNC-разъем, который позволяет создать шину, соединив цепочкой не­сколько концентраторов. Когда более двух концентраторов соединены од­ним сегментом коаксиального кабеля, то они формируют смешанный сег­мент, а допустимое для сети количество смешанных сегментов может дости­гать всего трех.

Для сети, которая использует коаксиальный кабель только для соединения концентраторов lOBaseT, последнее не будет представлять проблему. Тем не менее, если коаксиальный кабель в какой-либо части сети служит для со­единения узлов в свой собственный смешанный сегмент, то шину, соеди­няющую lOBaseT-концентраторы, необходимо учитывать как один из трех смешанных сегментов, позволенных стандартом.

Спецификации lOBaseF определяют и некоторые модификации правила 5-4-3. Когда пять сегментов кабеля в сети lOBaseF соединены четырьмя повтори­телями, сегменты FOIRL, lOBaseFL и lOBaseFB не могут быть длиннее, чем 500 м. Сегменты lOBaseFP ограничены длиной 300 м.

Если же четыре сегмента кабеля соединены тремя повторителями, то сегмен­ты FOIRL, lOBaseFL и lOBaseFB могут быть не длиннее, чем 1000 м, а сегмен­ты lOBaseFP - не больше 700 м. Сегменты кабеля, соединяющие узел с по­вторителем, не должны превышать 400 м для lOBaseFL и 300 м для lOBaseFP. Также отсутствуют ограничения на количество смешанных сегментов* по­скольку в сети в этой ситуации всего только четыре сегмента кабеля.

Правило 5-4-3-2-1 связано с протоколом CSMA/CD в сетевой технологии Ethernet, используемый для регулирования доступа нескольких устройств к одному сетевому кабелю. Для определения коллизий сетевая карта должна прослушивать сеть в процессе передачи пакета и некоторое время позже. Это время равно времени максимальной допустимой задержки сигнала (время прохождения сигнала от данного сетевого адаптера до самого дальнего сетевого узла и обратно). Поскольку сетевые устройства очевидно задерживают сигнал, то требуется ограничить количество сетевых устройств.

В подсети может быть 5 сегментов, 4 повторителя, к 3 сегментам должны подключаться компьютеры, 2 сегмента – не населенные, т.е. служат только для удлинения сети, одна подсеть.

_______________

19. FDDI считается высоконадежной сетью. Перечислите особенности этой сетевой технологии, за счет которых повышается надежность по сравнению с Ethernet. Покажите на рисунке, что произойдет в сети FDDI при обрыве одного кольца. Как это повлияет на работоспособность рабочих станций?

Cеть FDDI использует два противоположно направленных кольца, соединяющих узлы. В обычной В Ethernet отказ кабеля приводит к потере связности сети. В FDDI, при наличии дополнительного кольца, если в первичном кольце происходит сбой, данные могут быть перенаправлены через вторичное кольцо.

На указанном выше рисунке показан обрыв первичного кольца (по часовой стрелке). При этом данные будут направляться во вторичное кольцо (против часовой стрелки). Таким образом, узлы DAS – станции с двойным подключением (dual attachment station - DAS), продолжат нормальную работу. А узел SAS – станция с одиночным подключением (single attachment station - SAS) – соединенный с кольцом FDDI через концентратор, не сможет продолжить работу до восстановления работоспособности главного кольца.

_______________

20. Правда ли, что в ATM любая передача данных любого объема между двумя узлами произойдет быстрее, чем в Ethernet? А за счет чего скорость передачи в ATM выше?

При передаче данных какого-то одного приложения производительность ATM и Ethernet не сильно различаются. Но в ATM используются механизмы резервирования полосы для приложений, QoS, ячеистую топологию, что позволяет повысить производительность при асинхронной передаче данных. Особенно это полезно для трансляции мультимедиа, голосовых данных и т.д., для которых критичны задержки.

_______________

21. Составьте маски подсетей. В сети требуется организовать 3 подсети. Адрес сети класса С. В двух подсетях по 20 компьютеров, а в одной – 100.

_______________

22. Проведите протокол «вектора расстояний» для маршрутизатора А в случае, если он только что включился в сеть: A-D, A-B, B-C, C-D, D-E, B-E, E-F, F-G. Покажите, что произойдет, если путь AD исчез, если не используются ни какие улучшения протокола.

_______________

23. Проведите протокол «вектора расстояний» для маршрутизатора А в случае, если он только что включился в сеть: A-D, A-B, B-C, C-D, D-E, B-E, E-F, F-G. Покажите, что произойдет, если путь AD исчез и используется метод «расщепления горизонта».

_______________

24. Проведите протокол «вектора расстояний» для маршрутизатора А в случае, если он только что включился в сеть: A-D, A-B, B-C, C-D, D-E, B-E, E-F, F-G. Покажите, что произойдет, если путь AD исчез и используется метод принудительных объявлений.

_______________

25. Проведите протокол «состояния каналов» для маршрутизатора А в случае, если он только что включился в сеть: A-D 1, A-B 7, B-C 2, C-D 5, D-E 1, B-E 9, E-F 1, F-G 2. Покажите, что произойдет, если путь AD исчез.

_______________

26. Рассчитайте время ожидания квитанции в TCP по заданной последовательности времен оборота: 2 2 4 4 1 20 2. Использовать следующие веса: 0.2, 0.2, 0.5. Рассчитайте то же самое с весами 1, 1, 1. Объясните разницу.

2*0.2+2*0.2+4*0.5)/(0.2+0.2+0.5)= 3.11

(2*0.2+4*0.2+4*0.5)/(0.2+0.2+0.5)=3.55

(4*0.2+4*0.2+1*0.5)/(0.2+0.2+0.5)=2.33

(4*0.2+1*0.2+20*0.5)/(0.2+0.2+0.5)=12.22

(1*0.2+20*0.2+2*0.5)/(0.2+0.2+0.5)=5.77

При равных весах средневзвешенное превращается в среднее арифметическое.

(2*1+2*1+4*1)/(1+1+1)= 2.66

(2*1+4*1+4*1)/(1+1+1)=3.33

(4*1+4*1+1*1)/(1+1+1)=3

(4*1+1*1+20*1)/(1+1+1)=8.33

(1*1+20*1+2*1)/(1+1+1)=7.66

В первом случае скользящее средневзвешенное чувствительнее к изменению времени оборота, а следовательно, предпочтительно для использования.

_______________

Комбинирование толстого и тонкого Ethernet

Резюме

Обычно в крупных сетях совместно используют толстый и тонкий Ethernet. Толстый Ethernet хорошо подходит в качестве магистрали, а для ответвляющихся сегментов применяют тонкий Ethernet. Вероятно, Вы помните, что толстый Ethernet имеет медную жилу большего сечения и может передавать сигналы на большие расстояния, чем тонкий Ethernet. Трансивер соединяется с кабелем «толстый Ethernet», AUI-коннектор кабеля трансивера включается в репитер. Ответвляющиеся сегменты тонкого Ethernet соединяются с репитером, а к ним уже подключаются компьютеры.

10BaseFL (10 – скорость передачи 10 Мбит/с, Base – узкополосная передача, FL – оптоволоконный кабель) представляет собой сеть Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соединены оптоволоконным кабелем.

Основная причина популярности 10BaseFL – возможность прокладывать кабель между репитерами на большие расстояния (например, между зданиями). Максимальная длина сегмента 10BaseFL – 2000 м.

В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5 . Известно и другое ее название – стандартный Ethernet.

Сети на толстом коаксиальном кабеле (толстый Ethernet) обычно используют топологию «шина». Толстый Ethernet может поддерживать до 100 узлов (рабочих станций, репитеров и т.д.) на магистральный сегмент. Магистраль, или магистральный сегмент, - главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами. Сегмент толстого Ethernet может иметь длину 500 м при общей длине сети 2500 м (8200 футов).

Расстояния и допуски для толстого Ethernet больше, чем для тонкого Ethernet.

Рис. 4.6. Кабель «толстый Ethernet»

Компоненты кабельной системы:

§ Трансиверы.

Трансиверы, обеспечивая связь между компьютером и главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира», соединенным с кабелем.

§ Кабели трансиверов.

Кабель трансивера (ответвляющейся кабель) соединяет трансивер с платой сетевого адаптера.

§ DIX-коннектор, или AUI-коннектор.

Этот коннектор расположен на кабеле трансивера.

§ Коннекторы N-серии (в том числе баррел-коннекторы) и терминаторы N-серии.

Компоненты толстого Ethernet работают также, как компоненты тонкого Ethernet. На рис. 4.7 показан кабель «толстый Ethernet» с подключенным трансивером и кабелем трансивера, на котором Вы видите DIX-, или AUI-коннектор.

Рис. 4.7. Толстый Ethernet с подключенным трансивером

Сеть на толстом Ethernet может состоять максимум из пяти магистральных сегментов соединенных репитерами (по спецификации IEEE 802.3), но только к трем сегментам при этом могут быть подключены компьютеры. При вычислении общей длины кабеля «толстый Ethernet» длина кабеля трансивера не учитывается, т.е. в расчет принимают только длину сегмента кабеля «толстый Ethernet».

Рис. 4.8. Правило 5-4-3: 5 сегментов, 4 репитера, 3 сегмента для подключения компьютеров

Минимальное расстояние между соседними подключениями – 2.5 м (около футов). В это расстояние не входит длина кабеля трансивера. Толстый Ethernet был разработан для построения ЛВС в рамках большого отдела или всего здания.

В следующей таблице приведена расшифровка их названий.

Правила использования повторителей (Ethernet Repeater) заключаются в следующем: между любыми двумя взаимодействующими узлами сети может находиться до 5 сегментов, соединенных не более, чем 4 повторителями (или хабами). При этом компьютеры (узлы сети) могут находиться не более, чем в 3 сегментах из 5. Оставшиеся два сегмента не должны содержать компьютеров и служат лишь для удлинения сети (соединения повторителей или концентраторов). В каждом конце пустого сегмента находится повторитель или хаб. Правило Ethernet 5-4-3:

5 - не более пяти сегментов, соединенных

4 - не более, чем четырьмя повторителями (или хабами).

3 - в сети не должно быть более трех сегментов, содержащих компьютеры

2 - оставшиеся два сегмента используются для соединения повторителей или хабов.

Все компоненты Ethernet, включая кабель и репитеры, вносят некоторую задержку в распространение сигнала. Эта задержка оказывает влияние на способность узлов сети детектировать коллизии [Попытка двух узлов одновременно использовать кабель для передачи данных.] и поэтому, задержка является основным фактором, ограничивающим длину сегмента Ethernet.

Концентратор

В структурированной кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором).

Hab (хаб; концентратор) - устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии "физическая звезда". Наряду с традиционным названием "концентратор" в литературе встречается также термин "хаб".

Соединенные с концентратором ПК образуют один сегмент локальной сети. Такая схема упрощает подключение к сети большого числа пользователей, даже если они часто перемещаются. В основном функция концентратора состоит в объединении пользователей в один сетевой сегмент. Концентраторы бывают разных видов и размеров и обеспечивают соединение разного числа пользователей - от нескольких сотрудников в небольшой фирме до сотен ПК в сети, охватывающей комплекс зданий. Функции данных устройств также различны: от простых концентраторов проводных линий до крупных устройств, выполняющих функции центрального узла сети, поддерживающих функции управления и целый ряд стандартов (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и т. д.). Существуют также концентраторы, играющие важную роль в системе защиты сети.

Концентратор начального уровня (базовый концентратор) - это простое, автономное устройство, которое может стать для многих организаций хорошей "отправной точкой".

Наращиваемые (стековые) концентраторы позволяют постепенно увеличивать размер сети. Такие концентраторы соединяются друг с другом гибкими кабелями расширения, ставятся один на другой и функционируют как один концентратор. Благодаря низкой стоимости в расчете на порт наращиваемые концентраторы стали особенно популярны.

Принцип работы концентратора

При применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет (предназначен он для них или нет). При небольшом числе пользователей такая система превосходно работает.

Между тем в случае увеличения числа пользователей начинает сказываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик в локальной сети.

Традиционные концентраторы поддерживают только один сетевой сегмент, предоставляя всем подключаемым к ним пользователям одну и ту же полосу пропускания. Концентраторы с коммутацией портов или сегментируемые концентраторы (такие как концентраторы семейства SuperStack II PS Hub) позволяют свести данную проблему к минимуму, выделив пользователям любой из четырех внутренних сегментов концентратора (каждый из этих сегментов имеет полосу пропускания 10 Мбит/с).

Подобная схема дает возможность гибко распределять полосу пропускания между пользователями и балансировать нагрузку сети.

Двухскоростные концентраторы (dual-speed) можно с выгодой использовать для создания современных сетей с совместно используемыми сетевыми сегментами. Они поддерживают существующие каналы Ethernet 10 Мбит/с и новые сети Fast Ethernet 10 Мбит/с, автоматически опознавая скорость соединения, что позволяет не настраивать конфигурацию вручную. Это упрощает модернизацию соединений - переход от сети Ethernet к Fast Ethernet, когда необходима поддержка новых приложений, интенсивно использующих полосу пропускания сети, или сегментов с большим числом пользователей.

Кроме того, концентраторы служат центральной точкой для подключения кабелей, изменения конфигурации, поиска неисправностей и централизованного управления, упрощая выполнение всех этих операций.

Switch (коммутатор)

1. Многопортовое устройство, обеспечивающее высокоскоростную коммутацию пакетов между портами.

2. В сети с коммутацией пакетов - устройство, направляющее пакеты, обычно на один из узлов магистральной сети. Такое устройство называется также коммутатором данных (data PABX).

Коммутатор предоставляет каждому устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент. Как и двухскоростные концентраторы, новейшие коммутаторы часто конструируются для поддержки 10 или 100 Мбит/с, в зависимости от максимальной скорости подключаемого устройства. Если они оснащаются средствами автоматического опознавания скорости передачи, то могут сами настраиваться на оптимальную скорость - изменять конфигурацию вручную не требуется.

Принцип работы коммутатора

В отличие от концентраторов, осуществляющих широковещательную рассылку всех пакетов, принимаемых по любому из портов, коммутаторы передают пакеты только целевому устройству (адресату), так как знают MAC-адрес (Media Access Control) каждого подключенного устройства (аналогично тому, как почтальон по почтовому адресу определяет, куда нужно доставить письмо). В результате уменьшается трафик и повышается общая пропускная способность, а эти два фактора являются критическими с учетом растущих требований к полосе пропускания сети современных сложных бизнес приложений.

Коммутация завоевывает популярность, как простой, недорогой метод повышения доступной полосы пропускания сети. Современные коммутаторы нередко поддерживают такие средства, как назначение приоритетов трафика (что особенно важно при передаче в сети речи или видео), функции управления сетью и управление многоадресной рассылкой.

Маршрутизатор

Маршрутизаторы могут выполнять следующие простые функции:

ü Подключение локальных сетей (LAN) к территориально-распределенным сетям (WAN).

ü Соединение нескольких локальных сетей.

Маршрутизаторы зависят от используемого протокола (например, TCP/IP, IPX, AppleTalk) и, в отличие от мостов и коммутаторов, функционирующих на втором уровне, работают на третьем или седьмом уровне модели OSI. Производительность маршрутизатора в плане объема передаваемых данных в секунду обычно пропорциональна его стоимости. Поскольку маршрутизатор работает на основе протокола, он может принимать решение о наилучшем маршруте доставки данных, руководствуясь такими факторами, как стоимость, скорость доставки и т. д. Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.

Коммутаторы уровня 3

Эти коммутаторы называются так потому, что они работают на третьем уровне семиуровневой модели. Как и маршрутизаторы, они зависят от применяемого протокола, однако функционируют значительно быстрее и стоят дешевле. Обычно коммутаторы уровня 3 проектируются для взаимодействия нескольких локальных сетей и не поддерживают соединений территориально-распределенных сетей.

Протокол(Protocol)

1.Строго определенная процедура и формат сообщений, допустимые для коммуникаций между двумя или более системами через общую среду передачи данных.

2.Формализованный набор правил, используемый ПК для коммуникаций. Из-за сложности коммуникаций между системами и необходимости соблюдения различных коммуникационных требований протоколы разделяются на модульные уровни. Каждый уровень выполняет конкретную функцию для расположенного выше уровня.

В настоящее время используется достаточно большое количество сете­вых протоколов, причем в рамках одной и той же сети определяется сра­зу несколько из них. Стремление к максимальному упорядочению и уп­рощению процессов разработки, модернизации и расширения сетей оп­ределило необходимость введения стандартов, регламентирующих прин­ципы и процедуры организации взаимодействия абонентов компьютер­ных сетей. С этой целью была разработана так называемая Эталонная модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. (OSI, Open Systems Interconnection), разработанна международной организацией стандартизации (ISO, International Standards Organization). Модель OSI напоминает разные "уровни" обычного почтового адреса - от страны и штата (округа) до улицы, дома (места назначения) и фамилии получателя. Для доставки информации соответствующему получателю устройства на маршруте передачи используют разные уровни детализации. Каждый из уровней представляет определенную группу функ­ций, необходимых для работы компьютерной сети.

Прикладной уровень

Основным, с точки зрения пользователя, является прикладной уровень. Этот уровень обеспечивает выполнение прикладных процессов пользова­телей. Наряду с прикладными протоколами, он определяет протоколы передачи файлов, виртуального терминала, электронной почты.

К дополнительным услугам уровня относятся услуги по организации электронной почты, передачи массивов сообщений и т. п.

Представительный (уровень представления данных) уровень

Представительный (уровень представления данных). Он определяет единый для всех систем синтак­сис передаваемой информации. Необходимость данного уровня обуслов­лена различной формой представления информации в сети передачи дан­ных и компьютерах. Этот уровень играет важную роль в обеспечении «открытости» систем, позволяя им общаться между собой независимо от их внутреннего языка.

Представительный уровень обеспечивает выбор вида представления данных, интерпретацию и преобразование передаваемой информации к виду, удобному для прикладных процессов, преобразование синтаксиса данных, формирование блоков данных.

Прикладной уровень обеспечивает широкий набор услуг, в том числе:

управление терминалами, управление файлами, управление диалогом, управление задачами, управление сетью в целом.

Сеансовый уровень

Его как основное его назначе­нием является организация сеансов связи между прикладными процесса­ми различных рабочих станций. На этом уровне создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения - логические каналы между процессами. Необходимость протоколов этого уровня оп­ределяется относительной сложностью сети передачи данных и стремле­нием обеспечить достаточно высокую надежность передачи информации.

На сеансовом уровне предоставляются услуги, связанные с обслужи­ванием сеансов и обеспечением передачи данных в диалоговом режиме , установлением сеансового соединения, обменом данными; управлением обменом; синхронизацией сеансового соединения, сообщениями об ис­ключительных ситуациях, отображением сеансового соединения на транспортный уровень, завершением сеансового соединения.

Транспортный уровень

Четвертый, транспортный уровень (уровень сквозной передачи) слу­жит для передачи данных между двумя взаимодействующими открытыми системами и организации процедуры сопряжения абонентов сети с сис­темой передачи данных. На этом уровне определяется взаимодействие рабочих станций - источника и адресата данных, организуется и поддер­живается логический канал (транспортное соединение) между абонента­ми.

Транспортный уровень обеспечивает установление и разъединение транспортных соединений, формирование блоков данных, обеспечение взаимодействия сеансовых соединении с транспортными соединениями, управление последовательностью передачи блоков данных, обеспечение целостности блоков данных во время передачи, обнаружение и устране­ние ошибок, сообщение о неисправленных ошибках, предоставление приоритетов в передаче блоков, передачу подтверждений о принятых блоках, ликвидацию тупиковых ситуаций.

Сетевой уровень

Третий, сетевой уровень, предназначен для маршрутизации информа­ции и управления сетью передачи данных. В отличие от предыдущих, этот уровень в большей степени ориентирован на сеть передачи данных. Здесь решаются вопросы управления сетью передачи данных, в том числе маршрутизация и управление информационными потоками.

Сетевой уровень в числе основных услуг осуществляет идентифика­цию конечных точек сетевых соединений, организацию сетевых соедине­ний, управление потоками блоков данных, обеспечение последовательно­стей доставки блоков данных, обнаружение ошибок и формирование со­общений о них, разъединение сетевых соединений.

Канальный уровень

Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и расторжения соединений на уровне каналов передачи данных. Процедуры канального уровня обеспе­чивают обнаружение и, возможно, исправление ошибок, возникающих на физическом уровне.

Канальный уровень обеспечивает организацию нужной последова­тельности блоков данных и их передачу, управление потоками между смежными узлами, идентификацию конечных пунктов канальных соеди­нений, обнаружение и исправления ошибок, оповещение об ошибках, которые не исправлены на канальном уровне.

Физический уровень

Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства организации физических со­единений при передаче бит данных между физическими объектами.

Четыре нижних уровня образуют транспортную службу компьютерной сети, которая обеспечивает передачу («транспортировку») информации между рабочими станциями, освобождая более высокие уровни от реше­ния этих задач.

В свою очередь, три верхних уровня, обеспечивающие логическое взаимодействие прикладных процессов, функционально объединяются в абонентскую службу.

Физический уровень должен обеспечивать такие виды услуг, как установление и идентификация физических соединений, орга­низация последовательностей передачи бит информации, оповещение об окончании связи.