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
ПрикладнаяПрограмма
РС-2
Сетевое ПрограммноеОбеспечение
ДрайверУстройства
Устройство ПередачиДанных
Линия Связи Линия Связи
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
Компоненты информационной системы Компоненты информационной системы
ПрикладнаяПрограмма
Рабочая Станция
Сетевое ПрограммноеОбеспечение
ДрайверУстройства
Устройство ПередачиДанных
Протокол ОбменаДанными
Протокол ОбменаДанными
. . . . .
Сетевая
Операционная
Система
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Линия Связи
Локальная Сеть или
Сеть Передачи Данных
Data Link
Physical
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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.
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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.
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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) .
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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.
Сети ЭВМ: лекция 11
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
Сети ЭВМ: лекция 11
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;
Сети ЭВМ: лекция 11
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;