Санкт-Петербургский государственный университетинформационных технологий, механики и оптики презентация

Козак
Вычислительные сети
Лекция 4


Протоколы канального уровня локальных сетей

Санкт-Петербург, 2009

глобальных сетей:
Х.25
frame relay
ATM
SLIP
РРР

комитет 802 по стандартизации локальных сетей.

Сегодня комитет 802 включает следующий ряд подкомитетов:
802.1 - Internetworking - объединение сетей;
802.2 - Logical Link Control, LLC - управление логической передачей данных;
802.3 - Ethernet с методом доступа CSMA/CD;
802.4 - Token Bus LAN - локальные сети с методом доступа Token Bus;
802.5 - Token Ring LAN - локальные сети с методом доступа Token Ring;
802.6 - Metropolitan Area Network, MAN - сети мегаполисов;
802.7 - Broadband Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по широкополосной передаче;

- техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям;
802.9 - Integrated Voice and data Networks - интегрированные сети передачи голоса и данных;
802.10 - Network Security - сетевая безопасность;
802.11 - Wireless Networks – беспроводные локальные сети;
802.12 - Demand Priority Access LAN, l00VG-AnyLAN - локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами;
802.15 - Персональные сети;
802.16 - Широкополосные беспроводные локальные сети;
и другие.

стандарт локальных сетей (под словом Ethernet обычно понимают любой из вариантов этой технологии).

Особенности:
способен работать с коаксиальным кабелем, витой парой, оптическими кабелями;
физическое кодирование - манчестерский код;
метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier sense multiply access with collision detection, CSMA/CD).
алгоритм двоичного экспоненциального отката.

- фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II или Ethernet DIX;

1980 - на основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации - l0Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB;

- принят стандарт Gigabit Ethernet на оптическом кабеле - 802.3z;

1999 - принят стандарт Gigabit Ethernet на витой паре 5-й категории - 802.3ab;

сейчас работают над стандартом, поддерживающий 10GBit/s.

первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.
10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 200 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.
10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.
10BASE-F, IEEE 802.3j — Основной термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов, использующих оптоволоконный кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.

качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.
100BASE-T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Максимальная длина сегмента 100 метров. Практически не используется.
100BASE-T2 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы только две пары проводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в противоположных направления по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Мбит/с. Практически не используется.
100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно (2 жилы). Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2000 метров в полном дуплексе.
100BASE-FX — стандарт, использующий одномодовых оптоволокно (2 жилы). Полный дуплекс, максимальная длина сегмента 2000 метров.

данных участвуют все 4 пары со скоростью 250 Мбит/с по одной паре. Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 МГц.
1000BASE-TX, использует раздельную приёмо-передачу (2 пары на передачу, 2 пары на приём, по каждой паре данные передаются со скоростью 500 Мбит/с), кабеля 6 категории. На основе данного стандарта практически не было создано продуктов, хотя 1000BASE-TX использует более простой протокол, чем стандарт 1000BASE-T
1000BASE-SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно. Длина сегмента до 550 метров.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое или многомодовое оптоволокно. Длина сегмента до 5000 метров.
1000BASE-CX — стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий твинаксиальный кабель с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE-T и сейчас не используется.
1000BASE-LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.

контролем несущей и обнаружением коллизий

кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3);
кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II);
кадр Ethernet SNAP.

связью — по стандарту IEEE 802 — верхний подуровень канального уровня модели OSI, осуществляет:
управление передачей данных;
обеспечивает проверку и правильность передачи информации по соединению.


Все типы кадров уровня LLC имеют единый формат. Они содержат четыре поля:
адрес точки входа сервиса назначения (Destination Service Access Point, DSAP);
адрес точки входа сервиса источника (Source Service Access Point, SSAP);
управляющее поле (Control);
поле данных (Data).

стандарт IEEE 802.5;

работают с двумя битовыми скоростями - 4 и 16 Мбит/с;

более сложная, чем Ethernet. Обладает свойствами отказоустойчивости и контроля работы сети;

для контроля сети одна из станций выполняет роль активного монитора, который выбирается во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС-адреса;

использует маркерный метод доступа к разделяемой среде.

называемых MAU или MSAU (Multistation Access Unit).
комбинированная звездно-кольцевая конфигурация.
Конечные узлы подключаются к MSAU по топологии звезда.
Между собой MSAU объединяются через специальные порты Ring In (RI) и Ring Out (RO) для образования магистрального физического кольца.

кабеля STP Type I, UTP Type 3, UTP Type 6 (из номенклатуры кабельной системы IBM), а также волоконно-оптический кабель.
мах 260 узлов.
Мах длина кольца 4000 м.

кадр данных;
прерывающая последовательность.


Поля маркера:
начальный ограничитель (Start Delimiter, SD);
управление доступом (Access Control) ;
конечный ограничитель (End Delimeter, ED).


Поля прерывающая последовательности:
начальный ограничитель (Start Delimiter, SD);
конечный ограничитель (End Delimeter, ED).

(Access Control, AC) ;
управление кадром (Frame Control, PC);
адрес назначения (Destination Address, DA);
адрес источника (Source Address, SA);
данные (INFO);
контрольная сумма (Frame Check Sequence, PCS);
конечный ограничитель (End Delimeter, ED);
статус кадра (Frame Status, FS).

распределенных данных. ISO 9314-1, rfc-1512, -1390, -1329, -1285, стандарт ANSI, принятый без изменения ISO.

Основывается на технологии Token Ring;
Формат кадра FDDI близок к формату кадра Token Ring (отличие в отсутствии полей приоритетов);
Маркерный метод доступа к разделяемой среде с ограничением по времени.

Цели разработчиков:
повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;
повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода;
максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети.

сети конечных узлов - станций (Station), а также концентраторов (Concentrator)

допускаются два вида подсоединения станций к сети: одновременное подключение к первичному и вторичному кольцам (двойное подключением - Dual Attachment, DA), подключение только к первичному кольцу (одиночное подключение - Single Attachment, SA).

обычно концентраторы имеют двойное подключение, а станции – одинарное.

кодирование 4В/5В в сочетании с физическим кодированием NRZI.
использование в качестве основной физической среды многомодового волоконно-оптического кабеля 62,5/125 мкм;
требования к мощности оптических сигналов и максимальному затуханию между узлами сети, обеспечивающие для многомодового кабеля предельное расстоянию между узлами в 2 км, а для одномодового кабеля расстояние увеличивается до 10-40 км в зависимости от качества кабеля;
использование для передачи света с длиной волны в 1300 нм;

Максимальная общая длина кольца FDDI составляет 100 километров, максимальное число станций с двойным подключением в кольце - 500.

случае обрыва обоих путей первичное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо.

Alliance на базе стандартов IEEE 802.11

Связь м/быть с использованием базовой станции (точки доступа), так и без неё

Безопасность: WEP, WPA (2 поколения)

мкм. Возможны две скорости передачи: 1 и 2 Мбит/с.)
802.11 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — передача широкополосных сигналов по методу частотных скачков) - используются 79 каналов шириной 1 МГц каждый. Частота несущая волна > 2,4 ГГц
802.11 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum — передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности). Скорости передачи ограничены 1 или 2 Мбит/с
802.11a OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — ортогональное частотное уплотнение). Скорость 54 мбит/с. Несущая частота ~5 ГГц. 52 несущих канала.
802.11b, HR-DSSS (High Rate Direct Sequence Spread Spectrum — высокоскоростная передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности). Скорость 11 мбит/с. Несущая частота ~2.4 ГГц
802.11g OFDM. Скорость 54 мбит/с. Несущая частота ~2.4 ГГц.

множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий.

RST – запрос на передачу данных
CTS – разрешение передачи данных
ACK – подтверждение приёма данных
NAV – состояние занятости канала передачи