|
Реферат: Проектирование ЛВС (Программирование)
Введение
На сегодняшний день в мире существует более 250 миллионов компьютеров
и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные
сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet,
FidoNet, FREEnet и т.д. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в
сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи
информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между
пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E–Mail писем,
электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможность
мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так
же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей
работающих под разным программным обеспечением.
Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе
вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом
испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение
производственного процесса не дают нам право игнорировать и не применять их
на практике.
Зачастую возникает необходимость в разработке принципиального решения
вопроса по организации ИВС (информационно–вычислительной сети) на базе уже
существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающей
современным научно–техническим требованиям с учетом возрастающих
потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи
с появлением новых технических и программных решений.
Постановка задачи.
На текущем этапе развития объединения компьютеров сложилась ситуация
когда:
1. В определенном замкнутом пространстве имеется большое количество
компьютеров работающих отдельно от всех остальных компьютеров и не
имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами
информацией.
2. Невозможно создание общедоступной базы данных, накопление информации при
существующих объемах и различных методах обработки и хранения
информации.
3. Существующие ЛВС объединяют в себе небольшое количество компьютеров и
работают только над конкретными и узкими задачами.
4. Накопленное программное и информационное обеспечение не используется в
полном объеме и не имеет общего стандарта хранения данных.
5. При имеющейся возможности подключения к глобальным вычислительным сетям
типа Internet необходимо осуществить подключение к информационному
каналу не одной группы пользователей, а всех пользователей с помощью
объединения в глобальные группы.
Анализ методов решения задачи.
Для решения данной проблемы предложено создать единую информационную
сеть (ЕИС) предприятия. ЕИС предприятия должна выполнять следующие функции:
1. Создание единого информационного пространства, способного охватить всех
пользователей и предоставить им информацию созданную в разное время и в
разном программном обеспечении для ее обработки, а также осуществлять
распараллеливание и жесткий контроль данного процесса.
2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем
создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а
так же создание архивов данных которые можно использовать в дальнейшем,
но на текущий момент необходимости в них нет.
3. Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска
технологической, технико–экономической и финансово–экономической
информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад
(архивная информация) с помощью создания глобальной базы данных.
4. Обработка документов и построения на базе этого действующей системы
анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия
оптимального решения и выработки глобальных отчетов.
5. Обеспечивать прозрачный доступ к информации авторизованному
пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.
В данной работе на практике рассмотрено решение 1–го пункта
поставленной задачи – создание единого информационного пространства, путем
рассмотрения и выбора лучшего из существующих способов или их комбинации.
Рассмотрим проблему шире. Упрощая задачу, можно сказать, что это
локальная вычислительная сеть (ЛВС).
Что такое ЛВС? Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких
отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу
передачи данных. Самая простая сеть (англ. network) состоит как минимум из
двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им
использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности)
основываются именно на этом простом принципе. Рождение компьютерных сетей
было вызвано практическими потребностью – иметь возможность для совместного
использования данных.
Понятие локальная вычислительная сеть – ЛВС (англ. LAN – Local Area
Network) относится к географически ограниченным (территориально или
производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько
компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих
средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может
взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.
Существует два основных типа сетей: одноранговые и иерархические –
сети (с разделением функций подключенных компьютеров) . В одноранговой сети
все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет
выделенного (англ. dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер
функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного
компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи
самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать
общедоступным по сети. На сегодняшний день одноранговые сети
бесперспективны, но все еще широко применяются для решения простых задач.
Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где
компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться
недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует
выделенные серверы. Выделенным называется такой компьютер, который
функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей
станции и только предоставляя ресурсы прочим участникам сети). Они
специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых
клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Иерархические сети
стали промышленным стандартом, и именно они будут рассмотрены в этой
работе. Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие
качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.
В производственной практики ЛВС играют очень большую роль.
Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры,
расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют
совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места
сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.
Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных
компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.
? Разделение ресурсов.
Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы,
например, управлять периферийными устройствами, такими как печатающие
устройства, внешние устройства хранения информации, модемы и т.д. со всех
подключенных рабочих станций.
? Разделение данных.
Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления
базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.
? Разделение программных средств.
Разделение программных средств предоставляет возможность
одновременного использования централизованных, ранее установленных
программных средств.
? Разделение ресурсов процессора.
При разделении ресурсов процессора возможно использование
вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими
в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся
ресурсы не «набрасываются» моментально, а только лишь через специальный
процессор, доступный каждой рабочей станции.
? Многопользовательский режим.
Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному
использованию централизованных прикладных программных средств, обычно,
заранее установленных на сервере приложения (англ. Application Server).
Все компьютеры, объединенные в сеть работают в одном стандарте - в
стандарте Open Systems Interconnection (OSI).
Эталонная модель OSI.
Перемещение информации между компьютерами различных схем является
чрезвычайно сложной задачей. В начале 1980 гг. Международная Организация по
Стандартизации (ISO) признала необходимость в создания модели сети, которая
могла бы помочь поставщикам создавать реализации взаимодействующих сетей.
Эту потребность удовлетворяет эталонная модель "Взаимодействие Открытых
Систем" (OSI), выпущенная в 1984 г. Эталонная модель OSI быстро стала
основной архитектурной моделью для передачи межкомпьютерных сообщений.
Несмотря на то, что были разработаны другие архитектурные модели (в
основном патентованные), большинство поставщиков сетей, когда им необходимо
предоставить обучающую информацию пользователям поставляемых ими изделий,
ссылаются на них как на изделия для сети, соответствующей эталонной модели
OSI. И действительно, эта модель является самым лучшим средством, имеющемся
в распоряжении тех, кто надеется изучить технологию сетей.
Иерарахическая связь.
Эталонная модель OSI делит проблему перемещения информации между
компьютерами через среду сети на семь менее крупных, и следовательно, более
легко разрешимых проблем. Каждая из этих семи проблем выбрана потому, что
она относительно автономна, и следовательно, ее легче решить без чрезмерной
опоры на внешнюю информацию. Каждая из семи областей
проблемы решалась с помощью одного из уровней модели. Большинство устройств
сети реализует все семь уровней. Однако в режиме потока информации
некоторые реализации сети пропускают один или более уровней. Два самых
низших уровня OSI реализуются аппаратным и программным обеспечением;
остальные пять высших уровней, как правило, реализуются программным
обеспечением. Справочная модель OSI описывает, каким образом
информация проделывает путь через среду сети (например, провода) от одной
прикладной программы (например, программы обработки крупноформатных таблиц)
до другой прикладной программы, находящейся в другом компьютере.
Т.к.информация, которая должна быть отослана, проходит вниз через уровни
системы, по мере этого продвижения она становится все меньше похожей на
человеческий язык и все больше похожей на ту информацию, которую понимают
компьютеры, а именно "единицы" и "нули".
В качестве примера связи типа OSI
предположим, что Система А на Рис. Figure 1-1 имеет информацию для отправки
в Систему В. Прикладная программа Системы А сообщается с Уровнем 7 Системы
А (верхний уровень), который сообщается с Уровнем 6 Системы А, который в
свою очередь сообщается с Уровнем 5 Системы А, и т.д. до Уровня 1 Системы
А. Задача Уровня 1 - отдавать (а также забирать) информацию в физическую
среду сети. После того, как информация проходит через физическую среду сети
и поглощается Системой В, она поднимается через слои Системы В обратном
порядке (сначала Уровень 1 , затем Уровень 2 и т.д.), пока она наконец не
достигнет прикладную программу Системы В.
Рис1. Семиуровневая модель OSI
Хотя каждый из уровней Системы А может сообщаться со смежными уровнями
этой системы, их главной задачей является сообщение с соответствующими
уровнями Системы В. Т.е. главной задачей Уровня 1 Системы А является связь
с Уровнем 1 Системы В; Уровень 2 Системы А сообщается с Уровнем 2 Системы В
и т.д. Это необходимо потому, что каждый уровень Системы имеет свои
определенные задачи, которые он должен выполнять. Чтобы выполнить эти
задачи, он должен сообщаться с соответствующим уровнем в другой системе.
Уровневая модель OSI исключает прямую связь между соответствующими уровнями
других систем. Следовательно, каждый уровень Системы А должен полагаться на
услуги, предоставляемые ему смежными уровнями Системы А, чтобы помочь
осуществить связь с соответствующим ему уровнем Системы В. Взаимоотношения
между смежными уровнями отдельной системы показаны на Рис.1-2.
Рис2. Взаимодействие смежных уровней
Предположим, что Уровень 4 Системы А должен связаться с Уровнем 4 Системы
В. Чтобы выполнить эту задачу, Уровень 4 Системы А должен воспользоваться
услугами Уровня 3 Системы А. Уровень 4 называется "пользователем услуг", а
Уровень 3 - "источником услуг". Услуги Уровня 3 обеспечиваются Уровню 4 в
"точке доступа к услугам" (SAP), которая представляет собой просто
местоположение, в котором Уровень 4 может запросить услуги Уровня 3. Как
видно из рисунка, Уровень 3 может предоставлять свои услуги множеству
об'ектов Уровня 4.
Форматы информации.
Каким образом Уровень 4 Системы В узнает о том, что необходимо Уровню
4 Системы А? Специфичные запросы Уровня А запоминаются как управляющая
информация, которая передается между соответствующими уровнями в блоке,
называемом заголовком; заголовок предшествуют фактической прикладной
информации. Например, предположим, что Система А хочет отправить в Систему
В следующий текст (называемый "данные"и ли "информация"): The small grey
cat ran up the wall to try to catch the red bird.
Этот текст передается из прикладной программы Системы А в верхний
уровень этой системы. Прикладной уровень Системы А должен передать
определенную информацию в прикладной уровень Системы В, поэтому он помещает
управляющую информацию (в форме кодированного заголовка) перед фактическим
текстом, который должен быть передан. Этот информационный блок передается в
Уровень 6 Системы А, который может предварить его своей собственной
управляющей информацией. Размеры сообщения увеличиваются по мере того, как
оно проходит вниз через уровни до тех пор, пока не достигнет сети, где
оригинальный текст и вся связанная с ним управляющая информация
перемещаются к Системе В, где они поглащаются Уровнем 1 Системы В. Уровень
1 Системы В отделяет заголовок уровня 1 и прочитывает его, после чего он
знает, как обрабатывать данный информационный блок. Слегка уменьшенный в
размерах информационный блок передается в Уровень 2, который отделяет
заголовок Уровня 2, анализирует его, чтобы узнать о действиях, которые он
должен выполнить, и т.д. Когда информационный блок наконец доходит до
прикладной программы Системы В, он должен содержать только оригинальный
текст. Концепция заголовка и собственно данных относительна и зависит от
перспективы того уровня, который в данный момент анализирует информационный
блок. Например, в Уровне 3 информационный блок состоит из заголовка Уровня
3 и следующими за ним данными. Однако данные Уровня 3 могут содержать
заголовки Уровней 4, 5, 6 и 7. Кроме того, заголовок Уровня 3 является
просто данными для Уровня 2. Эта концепция иллюстрируется на Рис. 1-3. И
наконец, не все уровни нуждаются в присоединении заголовков. Некоторые
уровни просто выполняют трансформацию фактических данных, которые они
получают, чтобы сделать их более или менее читаемыми для смежных с ними
уровней.
Рис3. Энкапсуляция кадров смежных уровней.
Проблемы совместимости.
Эталонная модель OSI не является реализацией сети. Она только
определяет функции каждого уровня. В этом отношении она напоминает план для
постройки корабля. Точно также, как для выполнения фактической работы по
плану могут быть заключены контракты с любым количеством
кораблестроительных компаний, любое число поставщиков сети могут построить
протокол реализации по спецификации протокола. И если этот план не будет
предельно понятным, корабли, построенные различными компаниями,
пользующимися одним и тем же планом, пусть незначительно, но будут
отличаться друг от друга. Примером самого незначительного отличия могут
быть гвозди, забитые в разных местах.
Чем объясняется разница в реализациях одного и того же плана корабля (или
спецификации протокола)? Частично эта разница вызвана неспособностью,
практически, любой спецификации учесть все возможные детали реализации.
Кроме того, разные люди, реализующие один и тот же проект, всегда
интерпретируют его немного по-разному. И наконец, неизбежные ошибки
реализации приводят к тому, что изделия разных реализаций отличаются
исполнением. Этим объясняется то, что реализация протокола Х одной компании
не всегда взаимодействует с реализацией этого протокола, осуществленной
другой компанией.
Уровни OSI.
После того, как стали понятными основные особенности принципа деления
на уровни модели OSI, можно приступить к обсуждению каждого отдельного
уровня и его функций. Каждый уровень имеет заранее заданный набор функций,
которые он должен выполнить для того, чтобы связь могла состояться.
Прикладной уровень
Прикладной уровень - это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он
отличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из
других уровней OSI; однако он обеспечивает ими прикладные процессы, лежащие
за пределами масштаба модели OSI. Примерами таких прикладных процессов
могут служить программы обработки крупномасштабных таблиц, программы
обработки слов, программы банковских терминалов и т.д. Прикладной уровень
идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи,
синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также
устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления
целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в
наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.
Представительный уровень
Представительный уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая
из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня
другой системы. При необходимости представительный уровень осуществляет
трансляцию между множеством форматов представления информации путем
использования общего формата представления информации. Представительный
уровень занят не только форматом и представлением фактических данных
пользователя, но также структурами данных, которые используют программы.
Поэтому кроме трансформации формата фактических данных (если она
необходима), представительный уровень согласует синтаксис передачи данных
для прикладного уровня.
Сеансовый уровень
Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, управляет
и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы
состоят из диалога между двумя или более об'ектами представления (как вы
помните, сеансовый уровень обеспечивает своими услугами представительный
уровень). Сеансовый уровень синхронизирует диалог между об'ектами
представительного уровня и управляет обменом информации между ними. В
дополнение к основной регуляции диалогов (сеансов) сеансовый уровень
предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления
в исключительных ситуациях о проблемах сеансового, представительного и
прикладного уровней.
Транспортный уровень
Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть
представлена как граница между протоколами прикладного уровня и протоколами
низших уровней. В то время как прикладной, представительный и сеансовый
уровни заняты прикладными вопросами, четыре низших уровня решают проблемы
транспортировки данных. Транспортный уровень пытается обеспечить услуги по
транспортировке данных, которые избавляют высшие слои от необходимости
вникать в ее детали. В частности, заботой транспортного уровня является
решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных
через об'единенную сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень
обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного
завершения действия виртуальных каналов, систем обнаружения и устранения
неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью
предотвращения переполнения системы данными из другой системы).
Сетевой уровень
Сетевой уровень - это комплексный уровень, который обеспечивает
возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами,
подключенными к разным "подсетям", которые могут находиться в разных
географических пунктах. В данном случае "подсеть" - это по сути независимый
сетевой кабель (иногда называемый сегментом). Т.к. две конечные системы,
желающие организовать связь, может разделять значительное географическое
расстояние и множество подсетей, сетевой уровень является доменом
маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через
последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы
сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.
Канальный уровень
Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным
уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал.
Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации
(в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети,
линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой
канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных
и управления потоком информации.
Физический уровень
Физический уровень определяет электротехнические, механические,
процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и
дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации
физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений,
синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической
информации, максимальные расстояния передачи информации, физические
соединители и другие аналогичные характеристики.
Важнейшие термины и концепции.
Наука об объединении сетей, как и другие науки, имеет свою собственную
терминологию и научную базу. К сожалению, ввиду того, что наука об
объединении сетей очень молода, пока не достигнуто единое соглашение о
значении концепций и терминов объединенных сетей. По мере дальнейшего
совершенствования индустрии объединенных сетей определение и использование
терминов будут более четкими.
Адресация
Существенным компонентом любой системы сети является оперделение
местонахождения компьютерных систем. Существуют различные схемы адресации,
используемые для этой цели, которые зависят от используемого семейства
протоколов. Другими словами, адресация AppleTalk отличается от адресации
TCP/IP, которая в свою очередь отличается от адресации OSI, и т.д.
Двумя важными типами адресов являются адреса канального уровня и
адреса сетевого уровня. Адреса канального уровня (называемые также
физическими или аппаратными адресами), как правило, уникальны для каждого
сетевого соединения. У большинства локальных сетей (LAN) адреса канального
уровня размещены в схеме интерфейса; они назначаются той организацией,
которая определяет стандарт протокола, представленный этим интерфейсом.
Т.к. большинство компьютерных систем имеют одно физическое сетевое
соединение, они имеют только один адрес канального уровня. Маршрутизаторы и
другие системы, соединенные с множеством физических сетей, могут иметь
множество адресов канального уровня. В соответствии с названием, адреса
канального уровня существуют на Уровне 2 эталонной модели ISO.
Aдреса сетевого уровня (называемые также виртуальными или логическими
адресами) существуют на Уровне 3 эталонной модели OSI. В отличие от адресов
канального уровня, которые обычно существуют в пределах плоского адресного
пространства, адреса сетевого уровня обычно иерархические. Другими словами,
они похожи на почтовые адреса, которые описывают местонахождение человека,
указывая страну, штат, почтовый индекс, город, улицу, адрес на этой улице и
наконец, имя. Хорошим примером одноуровневой адресации является номерная
система социальной безопасности США, в соответствии с которой каждый
человек имеет один уникальный номер, присвоенный ему службой безопасности.
Иерархические адреса делают сортировку адресов и повторный вызов более
легкими путем исключения крупных блоков логически схожих адресов в процессе
последовательности операций сравнения. Например, можно исключить все другие
страны, если в адресе указана страна "Ирландия". Легкость сортировки и
повторного вызова являются причиной того, что роутеры используют адреса
сетевого уровня в качестве базиса маршрутизации.
Адреса сетевого уровня различаются в зависимости от используемого
семейства протоколов, однако они, как правило, используют соответствующие
логические разделы для нахождения компьютерных систем в об'единенной сети.
Некоторые из этих логических разделов базируются на физических
характеристиках сети (таких, как сегмент сети, в котором находится какая-
нибудь система); другие логические разделы базируются на группировках, не
имеющих физического базиса (например, "зона" AppleTalk).
Сетевые устройства и средства коммуникаций.
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая
пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля
учитывают следующие показатели:
. Стоимость монтажа и обслуживания;
. Скорость передачи информации;
. Ограничения на величину расстояния передачи информации (без
дополнительных усилителей–повторителей (репитеров));
. Безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих
показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена
максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще
обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и
простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность
передачи данных.
Витая пара.(UTP-5 unshilted twisted pair category 5)
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное
проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twisted pair).
Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко
наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может
превышать 90 м при скорости передачи 10 Мбит/с (стандарт CCITT для систем
пятой категории).
Преимуществами являются низкая стоимость кабеля и активного
оборудования, а также простота инсталляции. Для повышения
помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару,
т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану
коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее
цену к цене коаксиального кабеля.
Широкополосный коаксиальный кабель.
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко
наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500
Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние
более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ.
repeater – повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче
информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией
типа «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце
согласующий резистор (терминатор).
Еthernet-кабель.
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым
сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (англ. thick) или
желтый кабель (англ. yellow cable). Он использует 15–контактное стандартное
включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой
обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с.
Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м., а
общее расстояние сети Ethernet – около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря
своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный
резистор.
Сheapernеt–кабель (тонкий Ethernet).
Более дешевым, чем Ethernet–кабель является соединение Cheapernet-
кабель (RG–58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin) Ethernet.
Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в
10 Мбит/с (с расширением до 100 Мбит/с). При соединении сегментов
Cheapernet–кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с
Cheapernet–кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при
наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко
используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР–50). Дополнительное
экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью
тройниковых соединителей (T–connectors). Расстояние между двумя рабочими
станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум – 0,5
м, общее расстояние для сети на Cheapernet–кабеля – около 1000 м.
Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для
гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего
сигнала
Волоконно-оптические линии.
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также
стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним
достигает от 100 Мбит/с до нескольких Гигабит в секунду. Допустимое
удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На
данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются
там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача
информации на очень большие расстояния без использования повторителей, а
так же для достижения высоких пропускных способностей. Они обладают
противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в
оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с
применением звездообразной топологии.
Показатели трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи
данных приведены в таблице № 1.
Таблица 1
Основные показатели средств коммуникации.
|Показатели |Средства коммуникаций для передачи данных |
| |Двух жильная |Коаксиальный |Оптоволоконный |
| |кабель–витая |кабель |кабель |
| |пара | | |
|Цена |Невысокая |Относительно |Высокая |
| | |высокая | |
|Наращивание |Очень простое |Проблематично |Простое |
|Защита от |Незначительная |Хорошая |Высокая |
|прослушивания | | | |
|Проблемы с |Нет |Возможны |Нет |
|заземлением | | | |
|Восприимчивость|Существует |Существует |Отсутствует |
|к помехам | | | |
Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных
компонентов. Такие принципы еще называют топологиями.
Топологии вычислительных сетей.
Топология типа «звезда».
Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ,
в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных
устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в
системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся
информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через
центральный узел вычислительной сети.
[pic]
Рисунок 4
Структура топологии ЛВС в виде «звезды».
Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью
узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений)
данных не возникает.
Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция
связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда
центральный узел географически расположен не в центре топологии.
При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее
выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо
прокладывать отдельный кабель из центра сети.
Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех
топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими
станциями проходит через центральный узел (при его хорошей
производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими
станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой,
невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.
Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от
мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом
вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается
работа всей сети.
Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный
механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся
вычислительная сеть может управляться из ее центра.
Кольцевая топология.
При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по
кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с
рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой.
Коммуникационная связь замыкается в кольцо.
[pic]
Рисунок 5
Структура кольцевой топологии ЛВС.
Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть
довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение
рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).
Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по
определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца
запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство
сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим.
Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции.
Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально
количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.
Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что
каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и
в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.
Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.
Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения
сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения
на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном
счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими
станциями.
Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая
сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий.
Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub –
концентратор), которые по-русски также иногда называют «хаб». В зависимости
от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют
активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно
содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный
концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум
на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической
кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой
рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому
передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому
старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного
(ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может
нарушаться работа всей сети.
[pic]
Рисунок 6
Структура логической кольцевой цепи ЛВС.
Шинная топология.
При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме
коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они
все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно
вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.
[pic]
Рисунок 7
Структура шинной топологии ЛВС.
Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей
вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены.
Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной
рабочей станции.
В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют
тонкий кабель или Cheapernet–кабель с тройниковым соединителем. Отключение
и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает
нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.
Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через
которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы
вычислительной сети.
Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания
сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать
информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.
В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может
существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения
коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения,
согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные
моменты времени предоставляется исключительное право на использование
канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности
вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе
новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством
устройств ТАР (англ. Terminal Access Point – точка подключения терминала).
ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному
кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего
проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к
нему.
В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные
рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти
рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные
модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой
передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы
для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет
одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой
объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки
данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем
(аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет
преобразована.
Основные характеристики трех наиболее типичных типологий
вычислительных сетей приведены в таблице № 2.
Таблица 2
Основные характеристики топологий вычислительных сетей.
|Характеристики |Топологии вычислительных сетей |
| |Звезда |Кольцо |Шина |
|Стоимость |Незначительная |Средняя |Средняя |
|расширения | | | |
|Присоединение |Пассивное |Активное |Пассивное |
|абонентов | | | |
|Защита от |Незначительная |Незначительная |Высокая |
|отказов | | | |
|Размеры системы|Любые |Любые |Ограниченны |
|Защищенность от|Хорошая |Хорошая |Незначительная |
|прослушивания | | | |
|Стоимость |Незначительная |Незначительная |Высокая |
|подключения | | | |
|Поведение |Хорошее |Удовлетворительное|Плохое |
|системы при | | | |
|высоких | | | |
|нагрузках | | | |
|Возможность |Очень хорошая |Хорошая |Плохая |
|работы в | | | |
|реальном режиме| | | |
|времени | | | |
|Разводка кабеля|Хорошая |Удовлетворительная|Хорошая |
|Обслуживание |Очень хорошее |Среднее |Среднее |
Древовидная структура ЛВС.
Наряду с известными топологиями вычислительных сетей «кольцо»,
«звезда» и «шина», на практике применяется и комбинированная, на пример
древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций
вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева
вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются
коммуникационные линии информации (ветви дерева).
Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где
невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом
виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно
адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы.
Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют
активным концентратором.
На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие
подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.
Устройство к которому можно присоединить максимум три станции,
называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют
как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения
пассивного концентратора является то, что возможное максимальное расстояние
до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.
[pic]
Рисунок 8
Древовидная структура ЛВС.
Типы построения сетей по методам передачи информации.
Локальная сеть Token Ring
Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды
применяется неэкранированная или экранированная витая пара (англ. UPT или
SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В
качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется
метод – маркерное кольцо (англ. Тоken Ring). Основные положения этого
метода:
. устройства подключаются к сети по топологии кольцо;
. 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.
Типы пакетов.
В IВМ Тоken Ring используются три основных типа пакетов:
. пакет «управление/данные» (англ. Data/Соmmand Frame);
. пакет «маркер» (англ. Token);
. пакет «сброса» (англ. Abort).
Пакет «Управление/Данные».
С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд
управления работой сети.
Пакет «Маркер».
Станция может начать передачу данных только после получения такого
пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно,
только одна станция с правом передачи данных.
Пакет «Сброса».
Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.
В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.
Локальная сеть ArcNet.
ArcNet (англ. Attached Resource Computer Network) – простая,
недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети.
Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на
ArcNet приобрела корпорация SMC (англ. Standard Microsystems Corporation),
которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для
сетей ArcNet. В качестве передающей среды используются витая пара,
коаксиальный кабель (RG–62) с волновым сопротивлением 93 Ом и
оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных – 2,5 Мбит/с, существует
также расширенная версия – ArcNetplus – поддерживает передачу данных со
вкоростью 20 Мбит/с. При подключении устройств в ArcNet применяют топологии
шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде –
маркерная шина (англ. Token Bus). Этот метод предусматривает следующие
правила:
. 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;
. Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.
Основные принципы работы.
Передача каждого байта в ArcNet выполняется специальной посылкой ISU
(англ. Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из
трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого
пакета передается начальный разделитель АВ (англ. Alert Burst), который
состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции
преамбулы пакета.
В ArcNet определены 5 типов пакетов:
1. Пакет ITT (англ. Information to Transmit) – приглашение к передаче. Эта
посылка передает управление от одного узла сети к другому. Станция,
принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.
2. Пакет FBE (англ. Free Buffer Enquiries) – запрос о готовности к приему
данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.
3. Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.
4. Пакет АСК (англ. ACKnowledgments) – подтверждение приема. Подтверждение
готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без
ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.
5. Пакет NAK (англ.Negative AcKnowledgments) – неготовность к приему.
Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с
ошибкой.
В сети ArcNet можно использовать две топологии: «звезда» и «шина».
Локальная сеть Ethernet
Рассматривается подробно, поскольку именно она является наиболее
распространенной и перспективной
Эфирная сеть, как можно перевести Ethernet, получила свое название от
несуществующей субстанции (эфира), которой, как считали ученые в прошлом
веке, был заполнен вакуум и которая якобы служила средой для
распространения света. Однако это технология имеет и более непосредственное
отношение к эфиру, точнее, радиоэфиру, так как ее предшественницей была
система радиосвязи для разбросанных по Гавайскому архипелагу станций под
названием ALOHA.
Основываясь на принципах, заложенных в ALOHA, компания Xerox построила
свою собственную кабельную сеть с пропускной способностью 2,94 Мбит/с для
связи 100 компьютеров. Проект оказался настолько успешным, что Xerox
совместно с DEC и Intel разработала затем спецификацию для Ethernet на 10
Мбит/с. Позднее эта спецификация легла в основу стандарта 802.3. Этот
стандарт отличается от исходной спецификации Ethernet форматом кадров и
некоторыми другими деталями, в частности он описывает несколько сред и
скоростей передачи, на которые Ethernet изначально не был рассчитан. Однако
название Ethernet столь прочно прижилось, что оно осталось и за официальным
стандартом, и за всеми последующими его модификациями.
CSMA/CD
Стандарт 802.3 рассматривает как физический уровень (типы кабелей,
соединители, кодирование сигнала и т. д.), так и канальный уровень, точнее,
нижний подуровень канального уровня, определяющий метод доступа к среде
передачи (Media Access Sublayer, MAC). С него мы и начнем рассмотрение
Ethernet.
Применяемый в Ethernet метод множественного доступа с контролем
несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Mupltiple Access/Collision
Detect, CSMA/CD) можно описать вкратце следующим образом. Когда какая-либо
станция А в сегменте Ethernet хочет передать пакет другой станции Б, она
пытается вначале определить, что никакая другая станция в это время ничего
не передает: в случае, если кабель свободен, станция начинает передачу
немедленно. В противном случае она ждет, пока кабель не освободится. Если
две станции начинают передачу одновременно, то происходит конфликт. Обе
станции прекращают передачу и ждут случайное время, прежде чем попытаться
ее возобновить. Конфликт может быть определен по увеличению мощности или
ширины импульса регистрируемого сигнала по сравнению с соответствующими
характеристиками переданного сигнала.
Допустим, две станции начали передачу одновременно, посчитав, что
канал свободен. Сколько времени им потребуется, чтобы понять, что помимо
них передачу осуществляет еще и другая станция? Как минимум, это время
распространения сигнала от одной станции до другой. Однако, даже если
станция не зафиксировала конфликта в течение времени распространения
сигнала по кабелю между двумя самыми удаленными станциями, это еще не
означает, что она избежала конфликта и "заняла" кабель. Рассмотрим такую
ситуацию. Одна из наиболее удаленных станций начинает передачу. Вторая
наиболее удаленная станция получит сигнал только через время t, поэтому, не
обнаружив передачи, она начинает свою собственную в момент t-e. Конечно,
вторая станция тут же обнаружит конфликт (через время t) и прекратит
передачу, однако первой станции это уже не поможет; к тому же она обнаружит
конфликт только через время 2*t-e. Таким образом, в общем случае время
обнаружения конфликта равно времени распространения сигнала от одной самой
удаленной станции до другой самой удаленной станции, и обратно. Только по
истечении этого времени станция может быть уверена, что она "заняла"
кабель. Данная характеристика - время разрешения конфликта - имеет огромное
значение для эффективности протокола, в частности во многом именно она
определяет ограничения на протяженность кабеля в сегменте Ethernet.
Обнаружение конфликта представляет собой аналоговый процесс.
Аппаратное обеспечение станции должно во время передачи продолжать слушать
кабель с целью выявления конфликта. Если сигнал, который станция
регистрирует, отличается от передаваемого ею, то на этом основании станция
определяет, что произошел конфликт. Как следствие, кодирование сигнала
должно позволять установить наличие конфликта (например, наложение двух
сигналов напряжением 0 В зарегистрировать не представляется возможным). По
этой причине в Ethernet применяется специальное кодирование сигнала.
МАНЧЕСТЕРСКОЕ КОДИРОВАНИЕ
Прямое двоичное кодирование нулевого бита нулевым напряжением (0 В) и
единичного бита ненулевым напряжением (5 В) не применяется, помимо прочего,
из-за того, что оно ведет к неоднозначности. В частности, строку бит
00001000 становится невозможно отличить от строки 10000000 ввиду отсутствия
различий между свободной линией (0 В) и нулевым битом (также 0 В).
Следовательно, каким-то образом
принимающая сторона должна иметь возможность определить начало и конец
любого бита безотносительно внутреннего тактового генератора. Это позволяет
сделать манчестерское кодирование и дифференциальное манчестерское
кодирование.
При манчестерском кодировании каждый интервал времени, который занимает
передача одного бита, разделен на два равных подинтервала. Единичный бит
кодируется высоким напряжением в продолжении первой половины интервала и
низким напряжением в течение второй его части, а нулевой бит кодируется
противоположным образом. Изменение напряжения в середине интервала
облегчает принимающей стороне синхронизацию с передающей станцией.
Дифференциальное манчестерское
кодирование представляет собой разновидность обычного манчестерского
кодирования. В этом случае единичный бит характеризуется отсутствием
изменения напряжения по сравнению с уровнем напряжения во второй половине
предшествующего бита. Изменение напряжения в начале бита означает, что это
нулевой бит.
Недостаток схемы манчестерского кодирования очевиден - оно требует
вдвое большей пропускной способности, чем прямое кодирование. Однако
вследствие своей простоты манчестерское кодирование используется в 802.3.
Уровень напряжения составляет +0,85В и -0,85В, причем в силу принятой схемы
кодирования постоянные токи в кабеле не могут возникнуть в принципе.
ФОРМАТ КАДРА (Общие черты)
Максимальный размер кадра Ethernet составляет 1526 байт (12 208 бит),
а минимальный - 72 байт (576 бит). При частоте передачи 10 МГц время
передачи пакета минимальной длины составляет 57,6 мс. Это время несколько
больше, чем удвоенное время распространения сигнала между крайними точками
кабеля, равное 51,2 мс. Последняя цифра получена исходя из максимально
допустимого в Ethernet расстояния между узлами в 2500 м.
Структура кадра показана на Рисунке 9. Каждый кадр начинается с
преамбулы длиной 7 байт, причем каждый байт преамбулы представляет собой
чередующуюся последовательность единиц и нулей. Преамбула позволяет
принимающей стороне подстроиться под передающую станцию, т. е.
синхронизироваться с ней. Следом за преамбулой идет стартовый байт
(10101011), сигнализирующий о начале кадра.
Рисунок 9
Форматы кадров Ethernet могут несколько отличаться друг от друга, в
частности поле длины поля данных может иметь смысл типа протокола.
Далее кадр содержит два поля адреса - получателя и отправителя.
Стандарт допускает адреса длиной 2 и 6 байт, однако спецификация на
немодулированную передачу со скоростью 10 Мбит/с предусматривает применение
только адресов длиной 6 байт. Если сетевая плата Ethernet определяет, что
адрес получателя совпадает с ее собственным, то, считав кадр, она передает
его для дальнейшей обработки на более высокие уровни. Если адреса не
совпадают, то кадр игнорируется.
Адреса Ethernet могут быть обычными, групповыми и широковещательными.
Если старший бит адреса получателя равен нулю, то это обычный адрес, а если
единице, то это групповой. Многоадресная передача принимается всеми
станциями, групповой адрес которых совпадает с указанным в поле адреса
получателя. Если же все биты адреса равны единице, то это широковещательный
адрес, и такой пакет предназначен всем станциям. Следующий по старшинству
бит в поле адреса используется для различения локальных и глобальных
адресов. Как ясно из названия, локальные адреса назначаются администратором
сети и имеют смысл только в пределах локальной сети. За вычетом двух
вышеуказанных битов адресное пространство составляет 246 или около 7*1013
адресов, а эта цифра намного больше числа имеющихся компьютеров, так что
адресов хватит всем. Поле длины кадра состоит из двух байтов и определяет
длину поля данных (от 0 до 1500 бит). Однако, ввиду ограничений на
минимальную длину кадра, поле данных не может быть короче 46 байт. Если же
объем передаваемых данных меньше, то поле данных дополняется заполняющими
битами. Собственно в Ethernet поле длины кадра соответствует полю типа
протокола. Оно служит для идентификации протокола на уровень выше
канального. Заканчивается кадр контрольной последовательностью. Очевидно,
она служит для проверки кадра на предмет наличия ошибок.
Форматы кадров Ethernet (Детализация)
Несмотря на наличие стандарта, кадры Ethernet отличаются друг от друга
своим форматом. Как и на производстве, кадры в сети Ethernet решают все.
Они служат вместилищем для всех высокоуровневых пакетов, поэтому, чтобы
понять друг друга, отправитель и получатель должны использовать один и тот
же тип кадров Ethernet. К счастью (или к сожалению), кадры могут быть всего
четырех разных форматов, и к тому же не сильно отличающихся друг от друга.
Более того, базовых форматов кадров существует всего два (в английской
терминологии их называют "raw formats") - Ethernet_II и Ethernet_802.3,
причем они отличаются назначением всего одного поля.
Современные компьютерные сети гетерогенны по своей природе, а сетевые
протоколы третьего уровня используют зачастую разные типы кадров Ethernet.
Так, в старых версиях NetWare 3.х компании Novell базовым форматом по
умолчанию является Ethernet_802.3, а не 802.2 или SNAP, как это
предусмотрено стандартами IEEE, причем, кроме нее, этот формат больше никто
не применяет. С выходом NetWare 4.х протоколы IPX/SPX используют по
умолчанию стандартные кадры Ethernet_802.2, а с планируемым переводом
IntranetWare на протоколы TCP/IP эта сетевая ОС будет, возможно, работать
по умолчанию с кадрами Ethernet_SNAP, так как именно этот формат
применяется в новейших реализациях TCP/IP. Вообще говоря, пакеты протоколов
IPX/SPX могут передаваться с помощью кадров любых типов, поэтому - а также
потому, что тип Ethernet_802.3 используется исключительно Novell, - в этом
уроке мы будем рассматривать кадры Ethernet преимущественно с точки зрения
сетей NetWare.
ETHERNET II
Несмотря на то что мы привычно называем стандарт 802.3 именем
Ethernet, это не совсем правильно, так как последнее название является
торговой маркой Xerox, Intel и Digital, чья технология послужила прототипом
этого столь популярного стандарта. Формат Ethernet_II соответствует
оригинальному формату кадров Ethernet и имеет следующий вид.
Как и всякий кадр, Ethernet_II начинается с семибайтной преамбулы,
состоящей из чередующихся единиц и нулей, и однобайтного начального
ограничителя кадра, в котором два младших бита равны 112, а не 102, как
остальные биты в преамбуле и ограничителе. Однако, если быть более точным,
в Ethernet_II преамбула не разделяется на собственно преамбулу и начальный
ограничитель кадра - и это является одним из отличий Ethernet от IEEE
802.3, хотя весьма несущественным, можно сказать, схоластическим, тем более
что очень часто преамбула вообще рассматривается как часть физического
механизма синхронизации передающей и принимающей стороны, а не как часть
кадра (поэтому на рисунках мы не будет обозначать преамбулу и начальный
ограничитель).
Собственно заголовок кадра состоит из шестибайтного поля адреса
получателя (Destination Address), шестибайтного поля адреса отправителя
(Source Address) и двухбайтного поля типа протокола (Frame Type) (см.
Рисунок 10). При передаче каждого байта адреса младшие биты (крайние
справа) передаются первыми. В адресе получателя первый передаваемый бит
(бит 0 байта 0) указывает тип адреса - обычный или групповой. Таким
образом, нечетный первый байт адреса получателя означает, что кадр
предназначен группе станций. Разновидностью многоадресной передачи является
широковещательная передача. В этом случае все биты адреса получателя
задаются равными 1.
Рисунок10.
Базовые | |
