Сети ЭВМ: лекция 11

Сети ЭВМ: лекция Сети ЭВМ: лекция 1111

План: Основные компоненты вычислительных сетейЛокальная сеть IBM Token RingСтандарт Ethernet

Сети ЭВМ: лекция 11

Основные компоненты сетей Основные компоненты сетей

ПрикладнаяПрограмма

РС-1

Сетевое ПрограммноеОбеспечение

ДрайверУстройства

Устройство ПередачиДанных


РС-2




Линия Связи Линия Связи


Основные компоненты сетей Основные компоненты сетей

Прикладная Программа. Отличительной особенностью таких программ является возможность одновременной обработки данных несколькими пользователями или задачами

Драйвер устройства передачи данных - это программа, которая выполняет роль интерфейса между сетевым программным обеспечением и устройством передачи данных. Драйвер создается для каждого конкретного типа устройства и определенной сетевой операционной системы

Устройство передачи данных - это аппаратные средства, выполняющие преобразование данных, прием и передачу данных по линии связи

Сетевое Программное Обеспечение - это то, что мы чаще всего называем сетевой операционной системой (СОС). Организация взаимодействия пользователей, управление доступом пользователей к ресурсам сети - эти задачи решаются сетевым программным обеспечением


Компоненты информационной системы Компоненты информационной системы


Рабочая Станция




Протокол ОбменаДанными

Протокол ОбменаДанными

. . . . .

Сетевая

Операционная

Система

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Линия Связи

Локальная Сеть или

Сеть Передачи Данных

Data Link

Physical


Локальная сетьЛокальная сеть TOKEN RING TOKEN RINGСпецификации Token Ring и IEEE 802.5 имеют небольшие различия

Характеристика IBM Token Ring Network IEEE 802.5

Data rates 4.16 Mbps 4.16 Mbps

Station/segment260 (S.T.P.)72 (U.T.P.)

250

Topology Star Not specified

Media Twisted pair Not specified

Signaling Baseband Baseband

Access method Token passing Token passing

Encoding Differential Manchester Differential Manchester


Метод доступа узлов к средеМетод доступа узлов к среде Token Ring Token Ring

устройства подключаются к сети по топологии кольцо

(логически);

все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные,

только получив разрешение на передачу (маркер);

в любой момент времени только одна станция в сети обладает

таким правом;

• если узел, принимающий маркер, не имеет информации для

отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной

станции;

• каждая станция может удерживать маркер в течение

определенного максимального времени.


Особенности сети Особенности сети Token RingToken Ring

Сеть с передачей маркера представляет собой кольцо, даже если сеть соединена кабелями в виде звезды, пакет в ней передается от узла к узлу пока не вернется в точку, где был порожден.

Маркером называется 3 байтовое сообщение, являющееся признаком того, что сеть свободна

В сетях Token Ring не может быть коллизий

Информационный блок циркулирует по кольцу пока не достигнет отославшей его станцией, которая может проверить вернувшийся блок и удалить его

Сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями


Физические соединенияФизические соединения

Станции сети Token Ring напрямую подключаются к устройствам доступа к многостанционной сети (MSAU), которые могут быть объединены с помощью кабелей, образуя одну большую кольцевую сеть


Физические соединения Физические соединения Сеть Token Ring, образующая логическое кольцо, состоит из набора межкомпьютерных связей. С точки зрения связи любое сообщение от рабочей станции идет только до ближайшего соседа.


Система приоритетов Система приоритетов Token RingToken Ring

Сети Тоkеn Ring используют сложную систему приоритетов,

которая позволяет станциям с высоким приоритетом, назначенным

администратором, более часто пользоваться сетью

Только станции с приоритетом, который равен или выше величины

приоритета, содержащейся в маркере, могут завладеть им

Одна из рабочих станций предназначается для выполнения функций

активного монитора

Активный монитор осуществляет временной контроль в логическом

кольце, передает новые маркеры (при необходимости) для сохранения

работоспособности кольца и создает диагностические пакеты


Типы пакетов сети Типы пакетов сети Token RingToken Ring

пакет управление/данные (Data/Command Frame) - с помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети

маркер (Token) - в одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных

пакет сброса (Abort) - посылка такого пакета вызывает прекращение любых передач

SD AC FC DA SA INFO FCS ED FS

1 Байт

1 Байт

1 Байт

6 Байт

6 Байт

4 Байт

1 Байт

1 Байт

SD AC ED SD ED

1 Байт

1 Байт

1 Байт

4 Байт

1 Байт

Пакет Управления/Данные

Маркер Пакет Сброса

P P P T M R R R

Структура байта AC


Взаимодействие станций в сети Взаимодействие станций в сети Token RingToken Ring

Управление станциями в сети происходит с помощью передачи

специального пакета – маркера

Станция, которая приняла маркер, получает право на передачу, и

может передавать данные. Для этого станция удаляет маркер из

кольца, формирует пакет данных и передает его следующей станции

В сети IBM Token Ring все станции принимают и ретранслируют все пакеты, проходящие по кольцу

При приеме станция сравнивает поле адреса приемника пакета (DA) с собственным адресом


Стандарт Стандарт EthernetEthernet

Спецификацию Ethernet в конце 70-х предложила компания

XEROX.

На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE

802.3.

Спецификация Ethernet определяет несколько конфигураций

подключения оборудования, отличающихся типом кабеля,

топологией подключения устройств и скоростью передачи.

Во всех конфигурациях используется один метод доступа станций к

среде Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD) -

Множественного Доступа с Контролем Несущей и Обнаружением

Столкновений (МДКН/ОС) .


Кодирование в Кодирование в EthernetEthernet

При использовании Манчестерского кода весь период передачи бита

разбивается на два равных интервала. При передаче 1 передается высокий

сигнал в первом интервале и низкий - во втором. При передаче 0 - все

наоборот

При использовании дифференциального манчестерского кода при передаче

1 в начале передачи нет различия в уровне с предыдущим интервалом

передачи, а при передаче 0 - есть


Основные принципы работы Основные принципы работы EthernetEthernet

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина: все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна); данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Ethernet и IEEE 802.3 позволяют использовать логические и физические адреса Физический адрес (6 байт) жестко закреплен за каждым сетевым адаптером. Он определяется микросхемой ПЗУ или

флэш-памятью (Boot Block Flash Memory )Для того чтобы обеспечить уникальность адресов в сети, в стандарте Ethernet принято, что первые три байта определяют производителя и модель сетевого устройства и должны регистрироваться в специальном комитете


Доступ к среде передачи Доступ к среде передачи

Для организации взаимодействия станций в сети используется

метод Множественного Доступа с Контролем Несущей и

Обнаружением Столкновений

Контроль Несущей - во время работы станция постоянно проверяет

среду передачи. Передающая среда может быть:

•свободна - ни одна другая станция не передает данные;

• занята - идет передача данных другой станцией

Множественный Доступ - любая станция, обнаружив, что среда

свободна, может начать передачу своих данных

О6наружение столкновений или коллизий – разрешение ситуаций,

которые возникают при одновременной передаче данных

несколькими станциями сети


Формат пакета Формат пакета

Преамбула - служит для синхронизации работы приемника и передатчика

Преамбула АП АИ Поле Данных ПОО

8B 6B 6B 2B от 46 B до 1500 B 4B

В Ethernet - поле типа пакетаВ IEEE 802.3 - поле длины пакета

Поле Данных - может иметь длину от 64 до 1500 байт.

0 в старшем бите адреса получателя - обычный адрес

1 в старшем бите - групповой адреса

Если адрес получателя состоит из одних 1 - это широковещательный адрес, т.е. этот кадр должны получить все станции в сети.

Поле обнаружения ошибок - служит для определения достоверности полученной информации


Ограничение на длину кадра

Если кадр короткий, то станция может закончить передачу прежде чем начало кадра достигнет самого отдаленного получателя. В этом случае она может пропустить коллизию и ошибочно считать, что кадр доставлен благополучно. Для IEEE 802.3 (2.5 км и четыре репитера) минимальное время равно 51.2сек, что соответствует 64 байтам. При больших скоростях длина кадра должна быть еще больше. Например, на скорости 1Gбит/с при длине сегмента 2.5км она будет 6400 байтов


Достоинство Достоинство EthernetEthernet

очень широко используется, имеет огромную инсталляционную базу;

широко известен, многие инженеры знают как с ним работать;

протокол простой;

станция может быть подключена без остановки сети;

используется пассивный кабель, модемы и прочее оборудование не требуется;

при малой загрузке задержки практически равны 0.


Достоинства Достоинства Token RingToken Ring

•использует соединения точка-точка: полностью цифровое и просто в обращении;

•можно использовать любую физическую среду от почтовых голубей до оптоволокна;

•стандартная витая пара дешева и проста в обращении;

•наличие кабельного центра делает кольцо с маркером единственным стандартом где нарушения физической среды могут восстанавливаться автоматически;

•есть приоритеты;

•небольшой размер минимального кадра и неограниченный размер передаваемого кадра;

•прекрасная пропускная способность при высокой загрузке


Недостатки Недостатки EthernetEthernet

•есть значительный аналоговый компонент;

•минимальная длина кадра 64 байта;

•недетерминирован, что плохо для приложений реального времени;

•нет приоритетов;

•ограничена длина кабеля;

•с ростом скорости передачи время состязаний не сокращается,

следовательно минимальная длина кадра растет;


Недостатки Недостатки Token RingToken Ring

•основной недостаток - наличие централизованного монитора, который является критическим компонентом;

•из-за схемы передачи маркера - относительно большие задержки при не большой загрузке;


Соответствие стандартов и уровней Соответствие стандартов и уровней OSIOSI

Documents

Сети ЭВМ: лекция 11