Материал: Сетевое оборудование и системное программное обеспечение компьютерных сетей

Различают четыре типа спецификации передающей среды: 10BASE5-толстый коаксиальный кабель; 10BASE2-тонкий коаксиальный кабель; 10BASE-T-кабель витая пара и 10BASE-F-оптоволокно.

Сети систем 10BASE5 и 10BASE2 различаются также по дальности передачи по кабелю без повторителей, максимальному числу станций, подключаемых к сегменту, и способу подключения их к коаксиальному кабелю. Так, максимальная длина сегмента, то есть участка сети без дополнительных усилителей (повторителей), для системы 10BASE5 составляет 500 метров. К сегменту допускается подключение до 100 станций. На концах сегмента размещаются терминаторы, предотвращающие возникновение эффекта отраженной волны на конце коаксиального кабеля. Для подключения станций к передающей среде используется специальный приемопередатчик (трансивер) и адаптер. Трансивер выполняет функции модуля связи со средой, обеспечивая прием и усиление электрических сигналов, поступающих из кабеля, и передачу их обратно в коаксиальный кабель и сетевой адаптер.

Для сетей системы 10BASE2 максимальная длина сегмента составляет 185 метров, хотя для некоторых типов сетевых адаптеров допускается увеличение этого параметра до 200, а некоторые - даже до 300 метров.

Терминатор используется для поглощения сигналов на концах коаксиального кабеля и предотвращения эффекта отраженной волны. Один из терминаторов (но не оба) должен быть заземлен. Иначе сеть будет работать неустойчиво.

Более того, повторители позволяют объединять сети с толстым и тонким кабелем. В настоящее время появились многопортовые повторители, позволяющие объединять несколько сегментов в виде звездообразной структуры. Таким образом, с помощью повторителей может быть реализована топология локальной компьютерной сети, близкая к оптимальной.пецификация 10BASE-T определяет использование в качестве передающей среды витой пары проводников категории 3 и длиной кабеля до 100 метров. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к которому радикальным образом (рис.2) подключаются рабочие станции.

Также новым технологическим направлением развития сетей Ethernet является оптоволоконная сеть Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи 10 Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный оптоволоконный кабель.

Сеть Ethernet использует для управления передачей данных по сети конкурентную схему. Элементы сети Ethernet могут быть соединены по шинной или звездной топологии с использованием витых пар, коаксиального или волоконно-оптических кабелей.

Основным преимуществом сетей Ethernet является их быстродействие. Обладая скоростью передачи от 10 до 100 Мбит/с, Ethernet является одной из самых быстрых среди существующих локальных сетей. Однако такое быстродействие, в свою очередь, вызывает определенные проблемы: из-за того, что предельные возможности тонкого медного кабеля лишь незначительно превышают указанную скорость передачи в 10 Мбит/с, даже небольшие электромагнитные помехи могут значительно ухудшить производительность сети.

Локальная сеть ArcNet.

Одной из первых локальных сетей с маркерным методом доступа является сеть ArcNet. Скорость передачи информации 2,5 Мбит/с, 20 Мбит/с. ArcNet, использует маркерный метод доступа по шинной топологии. Доступ осуществляется с помощью непрерывно передаваемого кадра маркера определенного формата. Передача маркера происходит от одной станции к другой в порядке убывания их логических адресов. Станция с наибольшим адресом циклически передает кадр маркера станции с наибольшим адресом, тем самым, замыкая логическое кольцо передачи маркера. Станция, которая получает маркер от другой станции, относительно нее называется преемником. Соответственно, станция, от которой поступает маркер, называется предшественников. Так для станции Ст2 предшественником является станция Ст3, а преемников - станция Ст1.

Следует заметить, что последовательности расположения станций в логическом кольце не обязательно должна соответствовать последовательность их физического размещения на шине. Более того, некоторые станции могут быть вообще не включены в логическое кольцо. Так, представленные на рис.4 станции с номерами с первого по пятый принадлежат логическому кольцу, а шестая - нет. Основное различие между ними заключается в том, что станция, не входящая в логическое кольцо, не получает кадр маркера и, соответственно, она не может передавать кадры данных. Такая станция считается пассивной и может только принимать адресованные ей кадры данных. Протоколом функционирования сети предусмотрена возможность включения пассивных станций в логическое кольцо, после чего они получат право передавать кадры данных.

Для передачи данных и управления сетью определены кадры: данных, управления и прерывания. Кадры данных управления имеют одинаковую структуру и различают между собой только содержимым поля управления кадром, а также полем данных.

Каждому кадру предшествует преамбула, включающая от одного до нескольких символов заполнителей - в зависимости от скорости передачи и применяемого метода модуляции сигналов. За преамбулой следует начальный ограничитель кадра длиной в один байт. Следующий за ним байт содержит управляющую информацию, с помощью которой определяется тип кадра. За полем управления кадром следует двух - или шестибайтовые поля адресов получателя и отправителя информации. Последующее за ним поле данных содержит информацию, поступающую с подуровня управления логическим каналом либо формируемую диспетчером. Под значение контрольной последовательности кадра отведены следующие шесть байтов. Кадр завершается однобайтовым полем конечного ограничителя. Два младших разряда поля управления кадром указывают на тип кадра. Кроме того, существуют семь типов управляющих кадров, которые кодируются с помощью четырех старших разрядов поля управления кадром.

В процессе работы компьютерной сети может динамически меняться ее логическое кольцо, то есть станции могут, как отключаться, так и подключаться к ней.

Token Ring

Из кольцевых сетей с маркерным методом доступа наиболее распространенной является сеть Token Ring. Эта сеть разработана фирмой IBM. Сети Token Ring существуют в двух версиях, со скоростью передачи в 4 или 16 Мбит/с. Сеть Token Ring физически выполнена по схеме "звезда", но ведет себя как кольцевая. Другими словами, пакеты данных передаются с одной рабочей станции на другую последовательно (как в кольцевой сети), но постоянно проходят через центральный компьютер (как в сетях типа "звезда"). Сети Token Ring могут осуществлять передачу как по незащищенным и защищенным витым проводным парам, так и по волоконно-оптическим кабелям.

Функционирование сети обеспечивается с помощью управляющих кадров. Управление работой сети осуществляется с помощью так называемого активного монитора. Активным монитором может быть любая, но в каждый конкретный момент только одна станция. Активный монитор отвечает за передачу управляющей информации и данных всеми станциями кольца. В том числе он отвечает за поддержку главного тактового генератора, осуществляет требуемую задержку передачи, следит за потерянными кадрами и маркером. Однако активный монитор не берет на себя абсолютно все функции управления кольцом, часть их выполняется другими станциями сети, которые в этом случае называются пассивными мониторами.

Подключение станции к передающей среде осуществляется с помощью кабеля сопряжения со средой и специального блока подключения к среде. Кабель сопряжения со средой представляет собой две витых пары проводников, одна из которых служит для передачи, а вторая - для приема данных. При рассоединении этого разъема контакты его ответной части замыкают соответствующие линии магистрального канала, а в случае подключения кабеля сопряжения магистральный канал коммутируется на принимающую и передающую пары проводников.

.3 Базовая модель OSI

Международная организация по стандартизации [ISO - International Standards Organization ] - основана в 1946 г. для разработки международных стандартов в различных областях техники, производственной и других видах деятельности. Объединяет более 70 национальных организаций по стандартизации. Наиболее известный стандарт ISO в области телекоммуникаций - семиуровневая модель взаимодействия открытых систем.

Модель OSI (Open Systems Interconnection) - взаимодействие открытых систем - семиуровневая модель протоколов передачи данных, разработанная Международной организацией по стандартизации и CCITT (Consultative Committee for International Telephony and Telegraphy) для сопряжения различных видов вычислительного и коммуникационного оборудования различных производителей.

Уровни OSI [OSI layers] - группы протоколов передачи данных, связанные между собой иерархическими отношениями. Каждый уровень обслуживает вышестоящий уровень и, в свою очередь, пользуется услугами нижестоящего.

С точки зрения пользователя основным является прикладной уровень, то есть уровень, обеспечивающий выполнение прикладных процессов пользователей. Наряду с прикладными протоколами, он определяет протоколы передачи файлов, виртуального терминала, электронной почты.

Следующим по значимости является представительный (шестой) уровень (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.

Следующий уровень (пятый) называется сеансовым, так как основное его назначение - это 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.

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.

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. Этот уровень выполняет в основном технические функции передачи и управления информацией.

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.

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

Последние четыре 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.

В рамках эталонной модели также определяются услуги, которые должны обеспечивать ее уровни. Услуги, по сути дела, представляют собой функции, выполняемые на соответствующем уровне эталонной модели.

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

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.

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.

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.

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.