Материал: Сетевое оборудование и системное программное обеспечение компьютерных сетей

       "Fast Ethernet".

а) 100Base TX Ethernet;

б) 100 Base T4 Ethernet;

в) 100 Base FX Ethernet.

ТХ - витая пара с использованием двух пар.

Т4 - с использованием четырёх пар.- многомодовое оптоволокно.

Стандарты на 1000 Мбит/с

"Gigabit Ethernet"

1     1000 Base SX - многомодовое оптоволокно с эффективной длиной 260 или 500 метров.

       1000 Base LX - многомодовое оптоволокно с эффективной длиной 400, 500 метров.

3       1000 Base LX - одномодовое оптоволокно, эффективная длина 5000 метров.

         1000 Base CX - сбалансированный экранированный медный кабель, эффективная длина 25 метров.

Версия сети Token Ring была представлена в 1984 году фирмой IBM. В 1985 стала стандартом IEEE.

Характеристики:

) топология - звезда-кольцо (топология звезда-кольцо характеризуется тем, что все компьютеры подключены к концентратору, а маркер передаётся по логическому кольцу. Физически кольцо реализуется в концентраторе);

2)    метод доступа - с передачей маркера;

3)      кабельная система - UTP, STP, оптоволокно;

)        скорость передачи 4 - 16 Мбит/с, недавно IBM предложила новый вариант архитектуры на 100 и 150 Мбит/с;

)        тип передачи - узкополосная;

) максимальное количество станций для STP - 260, для UTP - 72.

) максимальная длина сети - 4000 метров.

Концентратор имеет несколько названий:

1)    MAU - Multistation Access Unit - модуль множественного доступа;

2)      MSAU - Multistation Access Unit - модуль множественного доступа;

)        SMAU - Smart Multistation Access Unit - интеллектуальный модуль множественного доступа.

Концентратор может быть активным или пассивным.

Пассивный концентратор просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключённые к этим портам, образовали кольцо.

Усиление сигнала концентратор не обеспечивает, эта функция выполняется сетевыми адаптерами компьютеров. Однако пассивный концентратор может обеспечить обход какого-либо порта, когда подсоединённый к этому компьютер выключен.

Активный концентратор может регенерировать сигнал, поэтому его иногда называют репитером.

Сети Token Ring в основном работают на скорости 4, 16 Мбит/с, причём в одном кольце должна быть только одна скорость.

Для контроля сети одна из станций выполняет роль активного монитора. Активный монитор выбирается во время инициализации кольца, как станция с максимальным MAC - адресом. Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, он в работоспособном состоянии генерирует специальный кадр своего присутствия. Если кадр не появляется в сети более семи секунд, то остальные станции начинают процедуру выбора нового активного монитора.

В сети Token Ring по кольцу по часовой стрелке циркулирует маркер. Получив маркер, станция захватывает его и передаёт свой пакет. Получатель копирует кадр, вставляет в него признак получения и отправляет по кольцу. Отправитель, получив свой кадр с уведомлением о приёме, возвращает маркер в сеть. Время владения средой передачи ограничивается временем удержания маркера, по истечении которого станция обязана прекратить передачу своих данных и вернуть маркер в сеть. Этот метод используется в сетях на 4 Мбит/с..

В сетях на 16 Мбит/с используется алгоритм раннего освобождения маркера. В соответствии с ним станция возвращает маркер сразу же после передачи своего кадра, не дожидаясь его возвращения по кольцу.

В Token Ring существует три различных формата кадра.

Маркер:

Начальный ограничитель обозначает начало любого кадра.

Управление доступом - указывает тип кадра и приоритет.

Конечный ограничитель - это последнее поле, показывает конец кадра, содержит информацию о том, является ли кадр последним в последовательности кадров или промежуточным, а также признак ошибки при передаче.

2 Кадр данных:

Статус кадра содержит признак распознавания адреса получателя и копирования кадра.

Кадр данных может переносить либо служебную информацию, либо пользовательские данные.

Прерывающая последовательность:

Сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.

АРХИТЕКТУРА FDDI

(Fiber Distributed Data Interface)

Оптоволоконный интерфейс распределённых данных

Это первая технология локальных вычислительных сетей, в которой средой передачи является оптоволокно. Разработана в 1988 году.

Характеристики:

1)    скорость передачи - 100 Мбит/с;

)      отказоустойчивая система;

3)      максимально эффективно использует пропускную способность сети;

)        топология - двойное кольцо;

)        метод доступа - с передачей маркера;

)        максимальная длина сети - 200 км (по 100 км на кольцо);

)        кабель - оптоволокно;

)        максимальное расстояние между узлами - 2 км для многомодового кабеля, от 10 до 40 км для одномодового кабеля;

)        максимальное количество узлов - 500 (1000 соединений).

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный путь передачи данных, именно это является основным способом повышения отказоустойчивости сети. В нормальном режиме работы данные проходят только по первичному кольцу, вторичное кольцо в этом режиме не используется.

В случае какого-либо отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные, оно объединяется со вторичным кольцом. Это называется сворачиванием колец, при этом устройство на концах обрыва начинает работать в качестве концевой заглушки.

Операция свёртывания производится концентратором или сетевым адаптером. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении, а по вторичному в обратном.

Сеть FDDI может полностью восстанавливаться в случае единичных отказов или распадаться на несколько несвязных колец в случае множественных отказов.

Метод доступа аналогичен методу доступа Token Ring на 16 Мбит/с. Здесь также используется алгоритм раннего освобождения маркера. Отличием является то, что время удержания маркера не постоянная величина, как в Token Ring. Это время зависит от загрузки кольца. При небольшом трафике оно увеличивается, с увеличением трафика время уменьшается.

Форматы кадров за небольшим исключением совпадают с Token Ring.

В этой технологии станции и концентраторы могут иметь два вида подключения: одиночное и двойное.

Двойное подключение (Dual Attachment - DA) - это подключение и к первичному и вторичному кольцу.

Одиночное подключение (Single Attachment - SA) - это подключение только к первичному кольцу.

Обычно концентраторы имеют двойное подключение, а станции могут иметь одиночное.

Порты сетевых устройств условно делят на четыре категории:

) порт А - вторичное кольцо;

) порт В - основное кольцо;

) порты М, S - передают данные с одного и того же кольца.

Обычно порт М используется у концентратора для одиночного подключения станции через её S - порт.

Основные свойства FDDI, повышающие отказоустойчивость:

1)    кабельная система с двукратным подключением устойчива к обрыву в любом месте. В случае обрыва, станция производят свёртывание колец;

)      выход из строя одиночно подключённой станции или обрыв соединяющего ее кабеля приводит к отключению этой станции от кольца;

3)      станции одиночного подключения могут подключаться одновременно к двум концентраторам. В нормальном режиме работы данные передаются через основной концентратор. Если он выходит из строя, то данные начинают передаваться через второй концентратор;

)        в случае отказа станции с двойным подключением световой сигнал будет пассивно передаваться через оптический обходной переключатель (Optical Bypass Switch). Возможно функционирование сети с отключением до трёх последовательно расположенных станций.

.4 Многоуровневая организация сетей

Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей. Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием - декомпозиция, то есть разбиение одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей.

При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Он заключается в следующем. Все множество модулей разбивают на уровни. Уровни образуют иерархию, то есть имеются вышележащие и нижележащие уровни (рис. 1.21). Множество модулей, составляющих каждый уровень, сформировано таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к модулям непосредственно примыкающего нижележащего уровня. С другой стороны, результаты работы всех модулей, принадлежащих некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. Такая иерархическая декомпозиция задачи предполагает четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему. В результате иерархической декомпозиции достигается относительная независимость уровней, а значит, и возможность их легкой замены.

Рис. 1.21. Многоуровневый подход - создание иерархии задач

Многоуровневый подход к описанию и реализации функций системы в локальных файловых системах, когда поступивший запрос на доступ к файлу последовательно обрабатывается несколькими программными уровнями (рис. 1.22). Запрос вначале анализируется верхним уровнем, на котором осуществляется последовательный разбор составного символьного имени файла и определение уникального идентификатора файла. Следующий уровень находит по уникальному имени все основные характеристики файла: адрес, атрибуты доступа и т. п. Затем на более низком уровне осуществляется проверка прав доступа к этому файлу, а далее, после расчета координат области файла, содержащей требуемые данные, выполняется физический обмен с внешним устройством с помощью драйвера диска.

Рис. 1.22. Многоуровневая модель файловой системы

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.

Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы - модулей соседних уровней в одном узле.

Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней - как правило, чисто программными средствами.

Чтобы еще раз пояснить понятия "протокол" и "интерфейс", рассмотрим пример, не имеющий отношения к вычислительным сетям, а именно обсудим взаимодействие двух предприятий А и В; связанных между собой деловым сотрудничеством. Между предприятиями существуют многочисленные договоренности и соглашения, такие, например, как регулярные поставки продукции одного предприятия другому. В соответствии с этой договоренностью начальник отдела продаж предприятия А регулярно в начале каждого месяца посылает официальное сообщение начальнику отдела закупок предприятия В о том, сколько и какого товара может быть поставлено в этом месяце. В ответ на это сообщение начальник отдела закупок предприятия В посылает в ответ заявку установленного образца на требуемое количество продукции. Возможно, процедура взаимодействия этих начальников включает дополнительные согласования, в любом случае существует установленный порядок взаимодействия, который можно считать "протоколом уровня начальников". Начальники посылают свои сообщения и заявки через своих секретарей. Порядок взаимодействия начальника и секретаря соответствует понятию межуровневого интерфейса "начальник - секретарь". На предприятии А обмен документами между начальником и секретарем идет через специальную папку, а на предприятии В начальник общается с секретарем по факсу. Таким образом, интерфейсы "начальник - секретарь" на этих двух предприятиях отличаются.