Общие принципы функционирования ЛВС типа Ethernet. В каких локальных сетях может работать ethernet терминал

10.2. Технология локальных сетей Ethernet

Технология локальных сетей Ethernet (первоначальное происхождение названия – от словосочетания «эфирная сеть») на сегодняшний день является самой популярной и распространенной технологией построения локальных сетей во всем мире. Говоря об ЛВС вообще, чаще всего подразумевают ЛВС именно стандарта Ethernet, причем любого из вариантов этой технологии. Первый, исходный вариант протокола Ethernet, был разрабо­тан компаниями DEC, Intel и Xerox и известен как DIX Ethernet. Стандартом DIX Ethernet, опубликованным в 1980 году, определяются сети на коаксиальном кабеле со скоростью передачи данных 10 Мбит/с и топологией «шина». Этот стандарт называют также «толстым» Ethernet (ThickNet) или 10Base-5. В стандарте DIX Ethernet II, опубликованном в 1982 году, появилась возможность использования в ка­честве сетевой среды «тонкого» коаксиального кабеля. Этот стандарт называют «тонким» Ethernet (ThinNet) или 10Base-2.

Примерно в то же время IEEE принял решение о создании международного стандарта для сетей этого типа, который, в отличие от Ethernet DIX, не был бы собственностью частной компании. В 1985 году группа IEEE 802.3 опубликовала стандарт, в котором помимо спецификаций для двух видов коаксиальных кабелей, которые применялись в DIX Ethernet, была включена спецификация 10Base-Т для кабеля типа «неэкранированная витая пара». После этого рабочая группа IEEE 802.3 опубликовала документы IEEE 802.3u со стандартом Fast Ethernet для сетей со скоростью 100 Мбит/с, а также IEEE 802.3z со стандартом Gigabit Ethernet для сетей со скоростью 1000 Мбит/с (1 Гбит/с) и IEEE 802.3ae со стандартом 10Gigabit Ethernet для сетей со скоростью 10 Гбит/с.

Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод доступа к среде передачи данных, а именно протокол CSMA/CD, рассмотренный выше в разделе 8.

В соответствии с первой частью этого протокола – CSMA – рабочая станция вначале «прослушивает» сеть, чтобы определить, не передается ли в данный момент какое-либо другое сообщение. Если станцией прослушивается сигнал, значит в данный момент сеть занята другим сообщением, поэтому рабочая станция переходит в режим ожидания и находится в нем до тех пор, пока сеть не освободится. Когда в сети наступает молчание, станция начинает свою передачу. Вторая часть указанного протокола – CD – служит для разрешения ситуаций, когда две или более рабочие станции пытаются передавать сообщения одновременно, то есть для обнаружения и разрешения коллизий. Протокол CSMA/CD требует, чтобы станция прослушала сеть также и после передачи сообщения. Если обнаруживается конфликт, станция повторяет передачу сообщения через случайным образом выбранный промежуток времени. Затем она вновь проверяет, не произошел ли конфликт. Термин «множественный доступ» подчеркивает тот факт, что все станции имеют одинаковое право на доступ к сети. Коллизия – это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно – такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней возникновение коллизии из-за того, что одна станция начинает передачу раньше другой, но до этой станции сигналы первой станции просто не успевают дойти ко времени, когда вторая станция решает начать передачу своего кадра. То есть коллизии – это следствие распределенного характера сети.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то как раз и фиксируется обнаружение коллизии. Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии та станция, которая обнаружила коллизию, прерывает передачу своего кадра (в произвольном месте, возможно, и не на границе байта) и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam-последовательностью. После этого передающая станция, обнаружившая коллизию, обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение некоторого случайного интервала времени. За­тем она может снова предпринять попытку захвата среды и передачи кадра. Величина слу­чайной паузу определяется как произведение некоторого целого числа, выбранного с равной вероятностью из диапазона [0…2 в степени N] (где N – номер повторной попытки передачи данного кадра), и интервала отсрочки, равного 512 битовым интервалам. В технологии Ethernet принято все интервалы измерять в битовых интервалах, которые соответствуют интервалу времени между появлением двух последовательных бит данных на кабеле (например, при скорости 10 Мбит/с величина битового интервала равна 0,1 мкс или 100 нс).

После 10-й попытки интервал, из которого выбирается пауза, не увеличивается. Таким образом, случайная пауза может принимать значения от 0 до 52,4 мс. Если 16 последовательных попыток передачи кадра вызывают коллизию, то передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр.

Из описания метода доступа видно, что он носит вероятностный характер, и вероятность успешного получения в свое распоряжение общей среды зависит от загруженности сети, то есть от интенсивности возникновения у станций потребности в передаче кадров. При разработке этого метода в конце 1970-х годов предполагалось, что скорость передачи данных в 10 Мбит/с достаточно высока по сравнению с потребностями компьютеров во взаимном обмене данными, поэтому загрузка сети не будет интенсивной. Однако появление приложений, работающих в реальном масштабе времени с мультимедийной информацией, привело к существенной загрузке сегментов Ethernet. Соответственно коллизии стали возникать относительно часто. При значительной интенсивности коллизий полезная пропускная способность сети Ethernet резко падает, так как сеть почти постоянно занята повторными попытками передачи кадров. Для уменьшения интенсивности возникновения коллизий нужно либо уменьшить трафик, сократив, например, количество узлов в сегменте, либо повысить скорость протокола. Следует отметить, что метод доступа CSMA/CD вообще не гарантирует станции, что она когда-либо сможет получить доступ к среде. При небольшой нагрузке сети вероятность такого события невелика, но при интенсивном использовании сети такое событие становится очень вероятным. Этот недостаток метода случайного доступа является следствием его чрезвычайной простоты, которая и сделала реализацию технологии Ethernet самой недорогой и, как следствие, наиболее распространенной.

Четкое распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet. Если какая-либо передающая станция не распознает коллизию и решит, что кадр данных ею передан верно, то этот кадр будет утерян. Из-за наложения сигналов при коллизии информация кадра исказится, и он будет отбракован принимающей станцией. Наиболее вероятно, что искаженная информация будет передана повторно. Но повторная передача сообщения произойдет через более длительный интервал времени, чем первоначальный. Поэтому, если коллизии не будут надежно распознаваться станциями сети Ethernet, это приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети.

Для надежного распознавания коллизий должно выполняться условие, при котором время распространения сигнала коллизии до самого дальнего узла сети меньше, чем время передачи кадра минимальной длины. Так как в худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удаленными друг от друга станциями сети (в одну сторону проходит неискаженный сигнал, а на обратном пути распространяется уже искаженный коллизией сигнал), то это время называется временем двойного оборота (Path Delay Value, PDV). При выполнении этого условия передающая станция должна успевать обнаружить коллизию, которую вызвал переданный ее кадр, еще до того, как она закончит передачу этого кадра. Очевидно, что выполнение этого условия зависит, с одной стороны, от длины минимального кадра и пропускной способности сети, а с другой стороны, от длины кабельной системы сети и скорости распространении сигнала в кабеле (для разных типов кабеля эта скорость несколько отличается).

Все параметры протокола Ethernet подобраны таким образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались. При выборе параметров учитывается соотношение, связывающее между собой минимальную длину кадра и максимальное расстояние между станциями в сегменте сети. В стандарте Ethernet принято, что минимальная длина поля данных кадра составляет 46 байт (что вместе со служебными полями дает минимальную длину кадра 64 байт, а вместе с преамбулой – 72 байт или 576 бит). Из этих величин может быть определено ограничение на расстояние между станциями. В результате учета множества факторов разработчиками технологии Ethernet было тщательно подобрано соотношение между минимальной длиной кадра и максимально возможным расстоянием между станциями сети, которое обеспечивает надежное распознавание коллизий. Это расстояние называют также максимальным диаметром сети. С увеличением скорости передачи кадров, что имеет место в новых стандартах, базирующихся на том же методе доступа CSMA/CD (например, Fast Ethernet), максимальное расстояние между станциями сети уменьшается пропорционально увеличению скорости передачи.

Исторически первые сети технологии Ethernet создавались на коаксиальном кабеле диаметром 0,5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие использовать различные среды передачи данных. Метод доступа CSMA/CD и все временные параметры остаются одними и теми же для любой спецификации физической среды технологии Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с. Физические спецификации технологии Ethernet включают (кроме упомянутых выше морально устаревших спецификаций 10Base-5 и 10Base-2 на коаксиальном кабеле) спецификации 10Base-Т на неэкранированной витой паре UTP (образует звездообразную топологию на основе концентратора, расстояние между концентратором и конечным узлом – не более 100 м) и 10Base-F на волоконно-оптическом кабеле (топология аналогична 10Base-Т, для разных вариантов этой спецификации расстояние между концентратором и конечным узлом может составлять от 1000 м до 2000 м). Число 10 в указанных выше названиях обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов – 10 Мбит/с, а слово Base – метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (в отличие от методов, использующих несколько несущих частот и называемых широкополосными – broadband). Последний символ в названии спецификации обозначает либо допустимую длину сегмента («5» – 500 метров, «2» – 200 метров) или тип линии связи («Т» – витая пара, «F» – волоконно-оптический кабель.

Cеть Ethernet на базе витой пары развивается с 1990 года и на сегодняшний день наиболее распространена. В такой сети Ethernet передача сигналов осуществляется по двум витым парам проводов, каждая из которых передает только в одну сторону (одна пара – передающая, другая – принимающая). Каждый из абонентов сети присоединяется кабелем, содержащим двойные витые пары, к концентратору, использование которого в данном случае обязательно. Концентратор производит смешение сигналов от абонентов для обеспечения метода доступа CSMA/CD, то есть в данном случае используется конфигурация «пассивная звезда» (рис. 10.1), которая равноценна «шине».

Длина соединительного кабеля между адаптером и концентратором не должна превышать 100 м при наличии витой пары не ниже категории 3. Это расстояние определяется полосой пропускания витой пары – на длине 100 м она позволяет передавать данные со скоростью 10 Мбит/с при использовании «манчестерского» кода. Кабели присоединяются 8-контактными разъемами типа RJ-45, в которых используются только четыре контакта. Если надо объединить в сеть всего два компьютера, можно обойтись без концентратора, применив специальный «перекрестный» кабель (crossover саblе), который соединяет передающие контакты одного разъема RJ-45 с приемными контактами другого разъема RJ-45 и наоборот (в обычном «прямом» кабеле соединяются между собой одинаковые контакты обоих разъемов).

Рис. 10.1. Подключение абонентов сети с помощью витой пары:

T - передатчик, R - приемник

Адаптеры и концентраторы, рассчитанные на работу с витой парой, имеют встроенный контроль правильности соединения сети. При отсутствии передачи информации они непрерывно передают специальный тестовый сигнал, по наличию которого определяется целостность кабеля. Для визуального контроля правильности соединений предусмотрены специальные светодиоды «link» («соединение»), которые горят при правильном соединении аппаратуры. Концентраторы 10Base-T можно соединять друг с другом с помощью тех же портов, которые предназначены для подключения конечных узлов. При этом нужно позаботиться о том, чтобы передатчик и приемник одного порта были соединены соответственно с приемником и передатчиком другого порта. Для обеспечения синхронизации станций при реализации процедур доступа CSMA/CD и надежного распознавания станциями коллизий в стандарте определено максимальное число концентраторов между двумя станциями сети, а именно 4. Это правило носит название «правила 4-х хабов». При создании сети 10Base-T с большим числом станций концентраторы можно соединять друг с другом иерархическим способом, образуя древовидную структуру (рис. 10.2). Петлевидное соединение концентраторов 10Base-T запрещено, так как оно приводит к некорректной работе сети. Это требование означает, что в сети 10Base-T не разрешается создавать параллельные каналы связи между критически важными концентраторами для резервирования связей на случай отказа порта, концентратора или кабеля. Резервирование связей возможно только за счет перевода одной из параллельных связей в неактивное (заблокированное) состояние. Общее количество станций в сети 10Base-T не должно превышать 1024.

Сравнительно недавно в Ethernet начали широко применять волоконно-оптический кабель. Это позволило увеличить допустимую длину сегмента и существенно повысить помехоустойчивость передачи. Немаловажна также и полная гальваническая развязка компьютеров сети, которая достигается в этом случае без всякой дополнительной аппаратуры, а просто в силу физических свойств среды передачи. Передача информации идет по двум оптоволоконным кабелям, передающим сигналы в разные стороны. Иногда используются двухпроводные оптоволоконные кабели, содержащие два кабеля в общей оболочке.

В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий. Это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла. Сеть Ethernet, построенная на повторителях, всегда образует один домен коллизий. Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий. Приведенная на рис.10.2 схема сети представляет собой один домен коллизий. Если, например, столкновение кадров произошло в концентраторе 4, то в соответствии с логикой работы концентраторов 10Base-T сигнал коллизии распространится по всем портам всех концентраторов. Узлы, образующие один домен коллизий, работают синхронно, как единая распределенная электронная схема.

Рис. 10.2. Иерархическое соединение концентраторов Ethernet

studfiles.net

Как работает Ethernet - Мои статьи - Каталог статей

В современном мире бизнеса организация надежного и эффективного доступа к информации стала важным условием обеспечения преимущества перед конкурентами. На смену картотечным шкафам и горам бумаг пришли компьютеры, хранящие и обрабатывающие информацию электронным способом. При этом находящиеся на расстоянии тысяч миль сотрудники получили возможность практически мгновенно обмениваться информацией, а сотни находящихся в одном месте работников могут одновременно просматривать открытые для просмотра в сети результаты исследований.  Технологии организации компьютерных сетей являются тем клеем, который связывает эти элементы воедино. Благодаря общедоступному Интернету, предприятия всего мира могут обмениваться информацией друг с другом и со своими клиентами. Во всемирной компьютерной сети (World Wide Web) есть службы, с помощью которых потребители через Интернет могут покупать книги, одежду и даже машины, а есть аукционы, где такие же вещи можно продать, если они больше не нужны. Преимущества сети Благодаря сети один компьютер получает возможность обмениваться информацией с другим. Пользователи даже не всегда знают, насколько часто они получают информацию из компьютерных сетей. Несомненно, самым очевидным примером компьютерной сети является Интернет, связывающий миллионы компьютеров во всем мире, но в текущей работе для обеспечения доступа к информации важную роль играют меньшие сети. Многие публичные библиотеки заменили свои карточные каталоги компьютерными терминалами, с помощью которых пользователям легче и быстрее осуществлять поиск нужных книг. В аэропортах устанавливают многочисленные экраны, отображающие информацию о прилете и отправке воздушных суден. Во многих магазинах розничной торговли есть специализированные компьютеры для расчета за сделанные покупки. В каждом таком случае благодаря сети много различных устройств, располагающихся в разных местах, получают доступ к общему хранилищу данных.  Прежде чем углубляться в детали такого сетевого стандарта, как Ethernet, следует ознакомиться с основными терминами и определениями, описывающими сетевые технологии и определяющими их различия. Итак, начнем!  Локальная и глобальная сеть Сетевые технологии можно разделить на две основные группы. Технологии локальной сети (Local area network, LAN) предназначены для обмена информацией между многими устройствами, находящимися сравнительно недалеко друг от друга, обычно в одном здании. Например, библиотечные терминалы, предназначенные для предоставления информации о книгах, подключаются к локальной сети. Технологии глобальной сети (Wide area network, WAN) служат для связи небольшого количества устройств, находящихся на расстоянии многих километров. Например если для двух библиотек, находящихся в противоположных частях города, требуется обеспечить общий доступ к каталогу книг, скорее всего для этого будет использована технология глобальной сети, в частности можно воспользоваться выделенной линией, специально арендованной для этой цели у телефонной компании. Такая линия будет служить только для обмена данными между этими библиотеками.  По сравнению с глобальными сетями, локальные сети способны передавать больше информации и более надежны, однако совершенствование технологии передачи данных понемногу стирает эти различия. Использование волоконно-оптических кабелей открыло возможность применения технологий локальных сетей для соединения устройств, удаленных на десятки километров, в то же время увеличив скорость передачи данных и надежность глобальных сетей.  Ethernet В 1973 году Боб Меткалф (Bob Metcalfe), исследователь научно-исследовательского центра Palo Alto (известного также как PARC) корпорации Xerox, создал и испытал первую сеть Ethernet. Решая проблему соединения компьютера "Alto" компании Xerox с принтером, Меткалф разработал метод физического кабельного соединения устройств в сети Ethernet, а также стандарты управления обменом информацией в таком кабеле. С тех пор Ethernet развился в наиболее популярную и наиболее широко используемую в мире сетевую технологию. Многие присущие Ethernet проблемы характерны и для других сетевых технологий, а знакомство с методами решения этих проблем помогает лучше понять общие принципы работы сетей.  Стандарт Ethernet по мере совершенствования компьютерных сетей разрастался, учитывая появление все новых технологий, однако принцип работы каждой современной сети Ethernet базируется на первоначальном проекте Меткалфа. В исходном варианте Ethernet описывался обмен информацией между всеми устройствами сети по одному кабелю. Когда устройство подключалось к этому кабелю, оно получало возможность поддерживать связь с любым другим подключенным устройством. Такая особенность сети позволяет производить ее расширение за счет подключения новых устройств без каких бы то ни было настроек или изменений, касающихся уже подключенных устройств.  Основные принципы работы сети Ethernet Ethernet – технология локальных сетей, преимущественно функционирующих в одном здании и связывающих близко расположенные устройства. Чаще всего устройства сети Ethernet соединялись кабелем длиной не более нескольких сотен метров, а объединение в сеть распределенных по большой территории объектов было экономически невыгодно. Благодаря современным техническим достижениям, удалось существенно расширить допустимые расстояния между объектами, поэтому современные сети Ethernet могут охватывать территории в десятки километров.  Протоколы В сетях под термином "протокол" подразумевается набор правил, регламентирующих обмен информацией. Протоколы для компьютеров – то же, что язык для людей. Поскольку эта статься излагается на русском языке, читатель, чтобы понять написаное, должен уметь читать по-русски. Аналогично, два устройства в сети смогут успешно обмениваться информацией лишь в том случае, если они оба понимают одинаковые протоколы.  Терминология сетей Ethernet Основные операции сети Ethernet подчиняются простому набору правил. Чтобы лучше понять эти правила, важно разобраться в основной терминологии Ethernet.  Канал передачи. – Устройства сети Ethernet подключаются к общему каналу передачи, по которому передаются электрические сигналы. Исторически сложилось, что каналом передачи раньше был медный коаксиальный кабель, однако в наше время для этих целей чаще используется витая пара или волоконно-оптический кабель.  Сегмент. – Сегментом сети Ethernet называют один совместно используемый канал передачи. Узел. – Узлами называются устройства, подключаемые к сегменту. Кадр (или фрейм) – Узлы обмениваются короткими информационными сообщениями, которые называют кадрами. Кадр – порция информации, размер которой может меняться.  Кадры можно сравнить по функциональному назначению с предложениями человеческой речи. В русском языке есть правила, по которым строятся предложения: в каждом предложении должно быть подлежащее и сказуемое. В протоколе Ethernet предусмотрен набор правил, регламентирующих формирование кадров. Для кадра правилами прямо устанавливается максимальная и минимальная длина, а также указывается, какая в него должна вводиться обязательная информация. Например, в каждом кадре должны содержаться адрес назначения и адрес источника данных, по которым можно идентифицировать отправителя и получателя. Подобно тому, как имя соотносится с определенным человеком, адрес однозначно соответствует определенному узлу. Один адрес Ethernet не может принадлежать одновременно нескольким устройствам.  Канал передачи Ethernet   Поскольку сигнал с канала передачи поступает на каждый подключенный узел, для нахождения получателя кадра очень важна роль адреса назначения.   Например, если к сети подключены несколько компьютеров и принтер, при передаче информации от одного из компьютеров к принтеру остальные компьютеры также получают и анализируют кадры данных. Получив кадр, станция сначала проверяет адрес назначения, чтобы определить, для нее ли этот кадр предназначен. При отрицательном результате проверки станция отказывается от приема этого кадра, даже не исследуя его содержимое.  Интересной особенностью системы адресации Ethernet является возможность использования широковещательного адреса. Кадр, в котором в качестве адреса назначения указан широковещательный адрес, предназначается для каждого узла сети и кадры такого типа обрабатываются всеми узлами сети Многостанционный доступ с анализом состояния канала / обнаружением конфликтов Аббревиатура CSMA/CD расшифровывается как многостанционный доступ с контролем канала / обнаружением конфликтов (carrier-sense multiple access with collision detection). Этим термином обозначается принцип, согласно которому протокол Ethernet управляет обменом информацией между узлами. Название несколько пугающее, однако, если проанализировать концепции составляющих такой системы, окажется, что описываемые ею правила очень похожи на правила поведения людей во время вежливой беседы. Для наглядности проиллюстрируем принципы функционирования Ethernet, воспользовавшись аналогией с разговором за обеденным столом.  Условимся, что обеденный стол соответствует сегменту Ethernet, а несколько вежливо беседующих за этим столом людей – узлам сети. Под термином "многостанционный доступ" подразумевается описанный выше принцип: Передаваемая одной из станций Ethernet информация поступает ко всем подключенным к каналу передачи станциям точно так же, как все сидящие за столом люди могут слышать слова, произносимые любым из них.  Теперь представьте, что вы сидите за столом и хотите что-то сказать. Но в это время уже говорит кто-то другой. Поскольку это разговор воспитанных людей, вам придется подождать, пока не остановится говорящий, а не прерывать его своей фразой. Такой же подход описывается в протоколе Ethernet под термином "анализ состояния канала" (carrier sense). Прежде чем станция начнет передавать информацию, она "прислушается" к каналу, чтобы выяснить, не ведет ли передачу другая станция. Если информации в канале не окажется, стнция принимает решение, что наступил благоприятный момент передавать свою информацию.  Обнаружение конфликтов Многостанционный доступ с анализом состояния канала обеспечивает хорошее начало управления обменом информацией, однако нужно урегулировать ситуацию, возникющую в следующем случае. Вернемся к аналогии с обеденным столом и представим себе, что в разговоре наступила пауза. Вы и еще один человек желаете высказаться, причем оба "анализируете состояние канала", определяя момент, когда никто не говорит, поэтому начинаете говорить приблизительно в одно и то же время. По терминологии Ethernet, когда вы оба начинаете одновременно говорить, возникает конфликт.  Во время разговора из такой ситуации можно элегантно выйти. Оба собеседника слышат, что одновременно с их репликой говорит другой человек, поэтому они оба могут остановиться, чтобы дать возможность другой стороне продолжить. Узлы Ethernet также следят за состоянием канала во время передачи, чтобы убедиться, что в это время только они передают информацию. Если станция определяет, что передаваемая ею информация искажается в канале, что случается, когда в это же время другая станция начинает передавать собственное сообщение, делается вывод о том, что произошел конфликт. Отдельный сегмент Ethernet иногда называют областью коллизий, поскольку в нем две или больше станций не могут одновременно передавать данные, не вызывая конфликта. Когда станция обнаруживает конфликт, она прекращает передачу данных, ждет в течение произвольного отрезка времени, после чего, обнаружив отсуствие сигнала в канале передачи, снова пытается передать свои данные.  Наличие паузы, длящейся произвольное время и следующей за ней повторной попытки передачи данных – важная часть протокола. Если при попытке осуществления передачи данных происходит конфликт двух станций, им обеим после этого снова нужно будет передать данные. При следующей благоприятной для передачи возможности обе станции, вовлеченные в предыдущий конфликт, содержат готовые к передаче данные. Если при первой появившейся возможности они снова начнут передавать данные, то, вероятнее всего, снова произойдет конфликт и снова возникнет неопределенность. Случайная задержка, которая используется для борьбы с таким явлением, делает почти невероятным возникновение серии из большого количества идущих один за другим конфликтов между любыми двумя станциями. Ограничения системы Ethernet Как уже упоминалось выше, базой для целой сети Ethernet может служить единственный совместно используемый кабель. Однако для размеров такой сети имеются практические ограничения. Главной проблемой являются ограничения, касающиеся длины совместно используемого кабеля.  Электрические сигналы распространяются по кабелю очень быстро, однако с увеличением пройденного расстояния затухают. Кроме того, сигнал может исказиться вследствие воздействия электрических помех от расположенных поблизости устройств (например, от люминесцентных ламп). Чтобы устройства на противоположных концах кабеля получали одно от другого сигнал без помех и с минимальной задержкой, длина этого сетевого кабеля должна быть сравнительно небольшой. Такие условия ограничивают максимальное расстояние между любыми двумя устройствами сети Ethernet (диаметр сети). Кроме того, поскольку в системе CSMA/CD в любой заданный момент времени информация может передаваться только одним устройством, существуют практические ограничения, по количеству устройств, которые могут сосуществовать в одной сети. Подключение слишком большого количества устройств к одному совместно используемому сегменту приведет к росту числа конфликтных ситуаций, связанных с обращением к каналу передачи. При этом может оказаться, что каждому устройству сети придется недопустимо долго ждать возможности для передачи данных.  Инженеры разработали ряд сетевых устройств, которые частично устраняют такие проблемы. Многие из таких устройств предназначены не только для Ethernet, но используются также в сетях других типов.  Повторители Первым каналом связи сети Ethernet, получившим широкое распространение, был медный коаксиальный кабель. Максимальная длина такого кабеля составляла 500 метров. В больших зданиях или студенческих кампусах 500-метрового кабеля не всегда хватает для подключения каждого сетевого устройства. Проблема решается благодаря использованию повторителя.  Повторители подключаются ко многим сегментам Ethernet, прослушивают информацию в каждом из сегментов и транслируют во все другие подключенные к нему сегменты обнаруженную в одном сегменте информацию. Благодаря использованию многих кабелей и подключению их через повторители, можно существенно увеличить диаметр сети.  Деление на сегменты В нашей аналогии в собравшейся за обедним столом компании разговаривали немного людей и ограничение говорящих до одного в любой заданный момент времени не было существенным барьером для общения. А что произойдет, если за столом будет много людей, а в любой заданный момент времени будет разрешено говорить только одному?  Из практики мы знаем, что в подобных условиях аналогия не действует. Обычно в больших группах людей одновременно возникает несколько разных разговоров. Если бы в людном помещении или на банкете в каждый момент времени мог говорить только один человек, многие, ожидая своей очереди, так и не смогли бы высказаться. Люди сами устраняют такую проблему: Когда речь идет о голосовом общении, человеческое ухо способно выделять из окружающего шума определенный разговор. Это облегчает людям возможность разбиться во время вечеринки на небольшие группы и разговаривать всем в одном помещении. Однако сетевые кабели быстро и эффективно передают сигналы на большие расстояния, поэтому в сети такого естественного обособления разговоров не происходит.  По мере увеличения размера сетей Ethernet возникают проблемы перегрузки. Если к одному сегменту подключено много станций и каждая их них генерирует значительный трафик, многие станции при первой возможности будут пытаться передать свои данные. В таких условиях участятся конфликты и может произойти сокращение числа успешных передач данных, что в конечном итоге может привести к недопустимому увеличению времени, проходящего до завешения операции передачи. Один из способов уменьшения перегрузки предусматривает разбиение отдельного сегмента на несколько сегментов, в результате чего создается много областей коллизий. Такое решение порождает другую проблему, поскольку теперь новые отдельные сегменты не могут обмениваться информацией друг с другом. Мосты Для решения проблем, порожденных делением на сегменты, в сети Ethernet вводят мосты. Мосты соединяют два или больше сегментов сети, подобно повторителям, увеличивая диаметр сети, однако они дополнительно помогают регулировать трафик. Как и любой другой узел, мост может передавать и принимать информацию, однако он функционирует иначе, чем обычный узел. Мост, как и повторитель, не вырабатывает собственного трафика, он только повторяет информацию, принятую с других станций. (Последнее утверждение не совсем точное. Мосты вырабатывают специальный кадр, позволяющий им обмениваться информацией с другими мостами, однако эта тема в данной статье не рассматривается).  Напомним, что согласно принципам многостанционного доступа и совместно используемого канала связи Ethernet, на каждую подключенную к каналу передачи станцию поступает каждая передаваемая информационная посылка, независимо от того, предназначена она для этой станции или нет. Используя это свойство, мосты производят ретрансляцию трафика между сегментами. Обратите внимание на рисунок. Сегменты 1 и 2 соединены мостом. Если станция A или B передает информацию, мост также принимает информацию, передаваемую в сегменте 1. Какова реакция моста на этот трафик? Можно было бы автоматически передать кадр в сегмент 2, как это делает повторитель, но такое решение не избавляет от перегрузки, поскольку сеть действовала бы тогда как один большой сегмент.      Одно из преимуществ моста состоит в том, что он способен ограничивать в обоих сегментах ненужный трафик. Перед принятием решения о том, как обрабатывать кадр, анализируется его адрес назначения. Если кадр предназначается станции A или B, то нет необходимости передавать кадр в сегмент 2. В таком случае мост не передает кадр в сегмент 2. Можно сказать, что в этом случае мост отфильтровывает или задерживает кадр. Если в качестве адреса назначения указан адрес станции C или D, либо это широковещательный адрес, мост передает, или ретранслирует кадр в сегмент 2. Благодаря ретрансляции пакетов, мост дает возможность обмениваться информацией любому из четырех изображенных на рисунке устройств. Кроме того, благодаря фильтрации пакетов, когда это приемлемо, станции A и B получают возможность обмениваться информацией в то же время, когда обмениваются информацией станции C и D, то есть два обмена информацией происходят одновременно!  Маршрутизаторы. Логическое деление на сегменты Мосты могут уменьшать перегрузки за счет того, что допускают осуществление многих обменов информацией одновременно в разных сегментах, но у них есть свои пределы, касающиеся сегментирования трафика.  Важной характеристикой мостов является их способность пересылать широковещательные сообщения Ethernet на все подключенные сегменты. Такой режим работы необходим в случаях, когда широковещательные сообщения Ethernet предназначены для всех узлов сети, но в чрезмерно разросшихся сетях с мостом может породить проблемы. Если в сети с мостом много станций выдают широковещательные сообщения, может возникнуть такая сильная перегрузка, как будто бы все эти устройства находились в одном сегменте.  Маршрутизаторы – усовершенствованные компоненты сетей, способные разделить одну сеть на две логически разделенных сети. Широковещательные сообщения Ethernet на своем пути к каждому узлу сети проходят через мосты, но не могут пройти через маршрутизаторы, поскольку маршрутизатор образует для сети логическую границу.  Маршрутизаторы действуют по протоколам, не зависящим от конкретных сетевых технологий, таких как Ethernet или token ring (последнюю рассмотрим позже). Такой подход позволяет маршрутизаторам взаимодействовать с различными сетевыми технологиями, как локальной, так и глобальной сети, и привел к их широкому использованию в размещаемых по всему миру подключаемых устройствах, являющихся частью глобальной сети Интернет. Коммутируемая сеть Ethernet Современные варианты реализации сетей Ethernet часто совсем не похожи на свои исторические аналоги. Раньше множество станций сети Ethernet соединялись длинными участками коаксиального кабеля, а в современных сетях используются кабели с витыми парами или оптическое волокно, соединяющие станции по радиальной схеме. Прежние сети Ethernet обеспечивали скорость передачи данных 10 Мбит в секунду, тогда как современные могут работать на скорости 100 Мбит в секунду и даже 1000 Мбит в секунду!  Возможно, наиболее впечатляющим примером прогресса современных сетей Ethernet является использование коммутируемых сетей Ethernet. В коммутируемых сетях совместно используемые каналы связи старых сетей заменяют сегментами, выделенными отдельно для каждой станции. Эти сегменты подключаются к коммутатору, который действует почти как мост Ethernet, но может соединять много таких сегментов, ведущих каждый к одной своей станции. Некоторые современные коммутаторы могут поддерживать сотни выделенных сегментов. Поскольку каждый сегмент соединяет только два устройства, коммутатор и оконечную станцию, каждая информационная посылка, прежде чем попасть на другой узел, поступает на коммутатор. Коммутатор, в свою очередь, направляет кадр по нужному сегменту, так же, как это сделал бы мост, но поскольку каждый сегмент содержит только один узел, кадр поступает лишь на устройство с адресом назначения. Поэтому в коммутируемой сети можно осуществлять много обменов информации в одно и то же время. (Чтобы больше узнать о технологии коммутируемых сетей, рекомендуем прочесть статью о том, как действуют коммутаторы локальных сетей).  Полный дуплексный вариант Ethernet Усовершенствование системы коммутированной сети Ethernet привело к созданию дуплексного варианта Ethernet. Термин из области передачи цифровых данных "Полный дуплексный режим" ("Full-duplex") характеризует возможность одновременного приема и передачи данных.  Предыдущие системы Ethernet полудуплексные, то есть в них информация в каждый момент времени может передаваться только в одном направлении. В полностью коммутируемой сети узлы могут обмениваться информацией только с коммутатором и никогда – напрямую друг с другом. В коммутируемых сетях также используют кабели с витой парой или оптоволоконные кабели, но в том и другом случае для приема и передачи данных используют отдельные проводники. В окружении такого типа станции Ethernet могут обойтись без процесса обнаружения конфликтов и передавать данные когда нужно, поскольку они являются единственными устройствами, которые могут получить доступ к каналу передачи данных. Конфигурация такого типа обеспечивает возможность конечным станциям передавать данные в сторону коммутатора одновременно с передачей от коммутатора к ним, образуя условия работы без конфликтов.  Ethernet или стандарт 802.3?  Вам, наверное, приходилось слышать термин "802.3", используемый вместо термина "Ethernet"или вместе с ним. Термином "Ethernet" вначале называли реализацию сети, принятую в качестве стандарта компаниями Digital, Intel и Xerox. (Поэтому его еще называют стандартом DIX).  В феврале 1980 года Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) был создан комитет по стандартизации сетевых технологий. В IEEE этот комитет назвали рабочей группой 802, по дате создания. Каждый из подкомитетов рабочей группы 802 занимался отдельным вопросом организации сети. Каждому подкомитету был присвоен номер, который в общем виде выглядел как 802.X, причем составляющая X для каждого подкомитета была уникальной. Группа 802.3 занималась стандартизацией функционирования сети CSMA/CD, по функциональным характеристикам эквивалентной DIX Ethernet.  Ethernet и стандарт 802.3 немного отличаются в терминологии и в формате данных кадра, однако по большинству параметров идентичны. В настоящее время термином "Ethernet" в общем называют как DIX Ethernet, так и стандарт IEEE 802.3.  Альтернативные сетевые технологии. Token Ring Самой распространенной альтернативой локальным сетям Ethernet является разработанная компанией IBM сетевая технология token ring. В стандартах Ethernet для регулирования доступа к каналу передачи вводятся выбранные по случайному закону перерывы между попытками передачи данных, тогда как стандарт token ring предусматривает использование метода строго упорядоченного доступа. В сети token ring узлы располагаются в виде логического кольца. Узлы посылают кадры по кольцу, причем кадр, прошедший один раз все кольцо, удаляется.   Работа кольца начинается с запуска маркера (по-английски token), представляющего собой специальный блок данных, который гарантирует получившей его станции право передачи.  Маркер передается по кольцу, подобно любому кадру, пока не достигнет станции, которой необходимо передать данные.  Такая станция захватывает маркер и заменяет кадр маркера кадром с информацией, который и выдается станцией для передачи по сети. Когда этот кадр с данными возвращается к передавшей его станции, последняя удаляет кадр, создает новый маркер и отправляет его на следующий узел кольца. Узлы сети token-ring не ждут несущего сигнала и не следят за возможностью конфликта. Благодаря наличию маркерного кадра, станции гарантируется возможность передачи кадра с данными без опасения, что ей помешает другая станция. Поскольку любая станция после отправки одного кадра с данными выдает маркер, каждая станция кольца получает в порядке очередности возможность для передачи данных. Очередность устанавливается по заданному алгоритму и без каких бы то ни было привилегий. Скорость передачи данных в сетях token ring обычно составляет от 4 до 16 Мбит в секунду.  Еще одной технологией с передачей маркера является интерфейс для доступа к распредёленным данным по оптоволокну (Fiber-distributed data interface FDDI). Этот стандарт предусматривает передачу информации по двум оптоволоконным кольцам, причем направление передачи маркера в одном из них противоположно направлению передачи в другом. Сети FDDI обеспечивали скорость передачи информации 100 Мбит в секунду, что сначала способствовало росту их популярности в условиях, когда требовалась высокая скорость передачи. Однако с появлением более дешевого и простого в управлении стандарта Ethernet со скоростью 100 Мбит в секунду сети FDDI используются все реже.  Альтернативные сетевые технологии. Асинхронный режим передачи Наконец, последняя сетевая технология, о которой стоит упомянуть, называется асинхронный режим передачи или ATM. Сети ATM размывают различия между локальными и глобальными сетями и способны обеспечить надежную скоростную связь между множеством различных устройств, находящихся даже в разных частях страны. Сети ATM пригодны для передачи не только данных, но также голосового и видеотрафика, что делает их многофункциональными и расширяемыми. Несмотря на то, что прогнозы, обещавшие быстрое признание сетей ATM, не подтвердились, эта технология имеет большие шансы на успех в будущем.  В то же время продолжает расти популярность сетей Ethernet. Этот стандарт, используемый в промышленности почти 30 лет, популярен и хорошо изучен, что облегчает конфигурирование сетей и поиск неполадок. По мере развития других технологий, Ethernet, чтобы выдержать конкуренцию, эволюционирует, увеличивается его быстродействие и повышается функциональность. Источник: http://www.pcwork.ru/kak_rabotaet_ethernet_alternativnyie_setevyie_tehnologii.htm

pro-net.ucoz.ru

Общие принципы функционирования ЛВС типа Ethernet — Мегаобучалка

Сети этого типа являются наиболее распространенными. Кроме того, сеть Ethernet фирмы Xerox можно считать родоначальницей всех ЛВС, так как это была первая действующая сеть, появившаяся в 1972 г.. Удачные проектные решения быстро сделали ее популярной, особенно после того, как вокруг проекта Ethernet, объединились фирмы DEC, Intel и Xerox (DIX). В 1982 г. эта сеть была принята в качестве основного стандарта, сначала комитетом 802 IEEE, а затем — ассоциацией ЕСМА (European Computer Manufactures Association).

Сети данного типа имеют топологию типа “шина”. Средой передачи является коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом. Скорость передачи информации — 10 Мбит/с. Метод доступа — недетерминированный, CSMA/CD. Максимальная, теоретически возможная длина таких сетей не может превышать 6,5 км, а на практике составляет около 1 — 1,25 км. Эти ограничения связаны с особенностями метода доступа. Узлы сети являются равноправными и подключаются к общему кабелю, благодаря которому все узлы практически одновременно “слышат” передаваемую по нему информацию, однако, получает ее только тот узел, которому она адресована. Термин “слышат” использован не случайно, так как сети данного типа ведут начало от радиосетей типа ALOHA. Cеть Ethernet состоит из отдельных сегментов, соединенных специальными повторителями, усиливающими сигнал при межсегментных переходах. Изображенная на рис. структура сети Ethernet считается классической, однако, многие фирмы предлагают усовершенствованные варианты топологии Ethernet в звездообразные структуры.

Специфика метода CSMA/CD накладывает известные ограничения на реализацию продуктов на этих сетях и их применение. Ясно, что при большом числе станций и их интенсивной работе, вероятность возникновения коллизий резко возрастает, а КПД сети падает. Как видно из приведенной ниже таблицы, длина информации в пакете Ethernet может составлять от 64 до 1518 байт.

 

8 6 6 2 64 — 1518 4 Бай-

Преамбула ! Приемник ! Передатчик ! Тип ! Данные ! Контроль- ! !(адрес на-! !(адрес от- ! ! ! ная сум- ! !значения)! !правителя) ! ! ! ма !

 

Различная длина объясняется особенностями протокола CSMA/CD. В принципе, этот протокол не накладывает ограничений на максимальную длину пакета. Однако, если пакеты будут очень длинные, это резко увеличит вероятность коллизий. Поэтому и установлена максимальная разумная длина, равная 1518 байтам. От минимальной длины пакета решающим образом зависит общая протяженность сети. При минимальной длине пакета, равной 64 байтам, (или 64 х 8 = 512 битам), и скорости передачи 10 Мбит/с, время передачи пакета равно 51,2 мкс. Условия установления коллизии в протоколе CSMA/CD требуют, чтобы время передачи пакета было более чем вдвое больше, чем время распространения сигнала между наиболее удаленными станциями. При минимальной длине пакета в 64 байта максимальное расстояние между станциями составляет около 2,8 км.

Следует отметить, что существуют два варианта пакета Ethernet:

“толстый” Ethernet (Thick Ethernet). Он предполагает использование в качестве средств передачи специального толстого (отсюда и его название) коаксиального кабеля диаметром около 2,5 см. Этот кабель нетехнологичен, требует дополнительного оборудования, но зато позволяет увеличить расстояние между абонентами сети:

500 м — при использовании стандартных приемопередатчиков;

1000 м — при использовании приемопередатчиков фирмы 3Com;

“тонкий” Ethernet (Thin Ethernet). Этот вариант Ethernet предполагает использование в качестве среды передачи тонкого коаксиального кабеля марки RG-58A/U. Этот тип Ethernet считается классическим и наиболее распространенным. Используемый в нем кабель хорошо гнется, поэтому его можно подвести непосредственно к компьютерам и подключить к сетевым платам с помощью Т- коннекторов. Однако, он может обеспечить меньшие расстояния между абонентами по сравнению с “толстым” Ethernet:

185 м — при использовании стандартных приемопередатчиков;

304 м — при использовании приемопередатчиков фирмы 3Com.

В настоящее время наиболее распространенными сетями типа Ethernet для ПК являются сети Ethernet фирмы 3Com (США) и Novell Ethernet фирмы Novell (США). Обе сети подходят для создания различных офис-систем. В данном проекте рассматривается использование ЛВС типа Ethernet в качестве аппаратной среды функционирования системы. Определяющим фактором при выборе типа ЛВС послужило оптимальное соотношение цена - производительность, а также высокая степень ремонтопригодности в виду доступности адаптеров.

Что такое ЛВС и ГС.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС или LAN- local Area network) – сеть, расположенная на небольшой территории и объединяющая компьютеры с помощью высокоскоростных каналов связи при помощи сетевой операционной системы. Глобальная сеть(ГС или WAN – World Area Network) - сеть, обьединющая разнородные вычислительные средства и системы с помощью специальных протоколов связи (пример TCP) на расстояниях в тысячи километров.

Локальные сети делятся на одноранговые, когда каждый компьютер в сети может быть как потребителем ресурсов, так и их поставщиком и сети с файл-сервером

Компьютерная(вычислительная) сеть – система распределенной обработки информации. Локальная вычислительная сеть включает средства связи, компьютеры клиенты и сервера, обьединенные с помощью определенной топологии. На компьютеры и другие устройства (например, роутеры) устанавливается сетевая операционная система или ее части, поддерживающая определенные протоколы связи. На нижнем уровне система связи поддерживает определенный протокол множественного доступа. Способ множественного доступа определяет как сетевые интерфейсы разделяют канал связи между собой во времени.

Топологии ЛВС

Топология ЛВС – отражает структуру связей между ее компонентами. Топология может быть физической, отражающей «географическое» положение компьютеров и других компонентов сети и логической (кольцо, дерево, шина, звезда)

Топологии ЛВС просты – между парой станций существует только один путь обмена информацией, в отличии от глобальных сетей, где как раз возможны несколько разных путей доставки информации от одной станции к другой.

Истинной локальной сетью называются такие, в которых вся информация проходит через все станции сети, а сама станция выбирает адресованные ей блоки информации. Это топологии типа общая шина, звезда и кольцо. В последнее время большое распространение получили древовидные структуры, которые к истинным ЛВС не относятся, так как часто содержат роутер.

Рабочие станции в истинной ЛВС работают в широковещательном режиме. Право на передачу информации в каждый момент времени имеет только одна станция. Каждой станции в сети присвоен свой уникальнй адрес.

Общая шина.

Сетевые адаптеры подключаются параллельно к общему каналу передачи данных. Управление шиной может быть распределенным, например, в режиме конкуренции или централизованным, когда одна из станций выполняет роль арбитра. Обычно средой передачи служит коаксиальный кабель, имеющий на концах терминаторы, служащие для выравнивая волнового сопротивления.

Звезда

В центре имеется коммутатор (Hub), который тиражирует сообщение от одной станции или сервера всем остальным. Скорость работы таких сетей может быть высока (100 Мбит/сек) до 1,4 Гбит / сек (сеть Ultra Net).

Кольцо

Замкнутый канал передачи. Иногда для повышения надежности используют двойное кольцо, которое позволяет отключить поврежденный участок сети. Пакет данных переходит от одной станции к другой пока не доберется до получателя. При этом различают сети с жезловым управлением (петля Ньюхолла), когда передающая станция обладает правом передачи или жезлом. По окончании передачи жезл передается следующей станции. Примером является Token Ring (IBM). Петля Пирса – по каналу связи циркулируют пакеты, в которые станция может поместить свою информацию. Пример – сеть Cambridg Ring.

Дерево

Высокоскоростные концентраторы или хабы соединяют участки сети наподобие звезды, обьединяясь друг с другом с помощью коаксиальный кабелей или витых пар. Данный вид сетей не относится к истинным, хотя в них может быть реализован режим работы как в истинной сети. Скоростные сети последнего поколения Fast Ethernet и 100VG-AnyLan могут иметь подобную структуру.

megaobuchalka.ru

Виды сетевых технологий локальных сетей

Для того, чтобы разобраться как устроена локальная сеть, необходимо разобраться в таком понятии, как сетевая технология.

Сетевая технология состоит из двух компонентов: сетевых протоколов и аппаратуры, обеспечивающей работу этих протоколов. Протоколом в свою очередь является набор «правил», с помощью которых компьютеры, находящиеся в сети, могут соединяться друг с другом, а также обмениваться информацией. С помощью сетевых технологий у нас есть Интернет, есть локальная связь между компьютерами, стоящими у вас дома. Еще сетевые технологии называют базовыми, но также имеют еще одно красивое название – сетевые архитектуры.

Сетевые архитектуры определяют несколько параметров сети, о которых необходимо иметь небольшое представление, чтобы разобраться в устройстве локальной сети:

1)Скорость передачи данных. Определяет, какое количество информации, которая обычно измеряется в битах, может быть передана через сеть за определенное время.

2)Формат сетевых кадров. Информация, передаваемая через сеть, существует в виде так называемых «кадров» — пакетов информации. Сетевые кадры в разных сетевых технологиях имеют различные форматы передаваемых пакетов информации.

3)Тип кодирования сигналов. Определяет каким образом с помощью электрических импульсов, информация кодируется в сети.

4)Среда передачи. Это материал (обычно кабель), через который проходит поток информации – той самой, которая в итоге выводится на экраны наших мониторов.

5)Топология сети. Это схема сети, в которой есть «ребра», представляющие собой кабеля и «вершины» — компьютеры, к которым эти кабеля тянутся. Распространены три основных вида схем сетей: кольцо, шина и звезда.

6)Метод доступа к среде передачи данных. Используется три метода доступа к сетевой среде: детерминированный метод, случайный метод доступа и приоритетная передача. Наиболее распространен детерминированный метод, при котором при помощи специального алгоритма, время использования передающей среды делится между всеми компьютерами находящимися в среде. В случае случайного метода доступа к сети компьютеры состязаются в доступе сети. Такой метод имеет ряд недостатков. Одним из таких недостатков является потеря части передаваемой информации из-за столкновения пакетов информации в сети. Приоритетный доступ обеспечивает соответственно наибольший объем информации к установленной приоритетной станции.

Набор этих параметров определяет сетевую технологию.

В настоящее время широко распространена сетевая технология IEEE802.3/Ethernet. Широкое распространение она получила, благодаря простым и недорогим технологиям. Также популярна за счёт того, что обслуживание таких сетей проще. Топология Ethernet сетей обычно строится в виде «звезды», либо «шины». Средой передачи в таких сетях применяются как тонкие, так и толстые коаксиальные кабеля, а также витые пары и оптоволоконные кабеля. Протяженность сетей Ethernet обычно колеблется от 100 до 2000 метров. Скорость передачи данных в таких сетях обычно около 10 мбит/с. В сетях Ethernet обычно используется метод доступа CSMA/CD, относящийся к децентрализованным случайным методам доступа к сети.

Существуют также высокоскоростные варианты сети Ethernet: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet, обеспечивающие скорость передачи данных до 100 мбит/с и до 1000 мбит/с соответственно. В этих сетях в качестве среды передачи используется преимущественно оптоволокно, либо экранированная витая пара.

Существуют также менее распространенные, но при этом повсеместно использующиеся сетевые технологии .

Сетевая технология IEEE802.5/Token-Ring характерна тем, что все вершины или узлы (компьютеры) в такой сети объединены в кольцо, используют маркерный метод доступа к сети, поддерживают экранированную и неэкранированную витую пару, а также оптоволокно в качестве передающей среды. Скорость в сети Token-Ring до 16 мбит/с. Максимальное количество узлов, находящихся в таком кольце, составляет 260, а длина всей сети может достигать 4000 метров.

Локальная сеть IEEE802.4/ArcNet особенна тем, что в ней для передачи данных используется метод доступа с помощью передачи полномочий. Эта сеть является одной из самых старейших и ранее популярных в мире. Такая популярность обусловлена надежностью и дешевизной сети. В наше время такая сетевая технология менее распространена, так как скорость в такой сети довольно низкая – около 2,5 мбит/с. Как и большинство других сетей в качестве передающей среды использует экранированные и неэкранированные витые пары и оптоволоконные кабеля, которые могут образовывать сеть длиной до 6000 метров и включать в себя до 255 абонентов.

Сетевая архитектура FDDI (Fiber Distributed Data Interface), базируется на IEEE802.4/ArcNet и имеет большую популярность из-за своей высокой надежности. Такая сетевая технология включает в себя два оптоволоконных кольца, протяженностью до 100 км. При этом также обеспечивается высокая скорость передачи данных в сети – около 100 мбит/с. Смысл создания двух оптоволоконных колец состоит в том, что по одному из колец проходит путь с резервными данными. Таким образом снижается шанс потери передаваемой информации. В такой сети может находиться до 500 абонентов, что также является преимуществом перед другими сетевыми технологиями.

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

iteranet.ru

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Технология Ethernet и кабельные сети

Аннотация: Рассматриваются принципы построения аппаратурных средств локальных сетей, сеть Ethernet, подключающие устройства - ретрансляторы, мосты, маршрутизаторы, а также применение Ethernet в абонентских широкополосных сетях. Рассматриваются кабельные сети, которые используются на широкополосном абонентском участке.

Основы технологии Ethernet

Технология Ethernet [ 3 ] , [ 4 ] , [ 17 ] , [ 57 ] , [ 60 ] , [ 70 ] , [ 77 ] — это самая распространенная технология локальных сетей. В сетях Ethernet применяется множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection — CSMA/CD). Все компьютеры сети имеют доступ к общей шине через встроенный в каждый компьютер сетевой адаптер, используя полудуплексный режим передачи. Схема подключения компьютеров по коаксиальному кабелю приведена на рис.6.1.

Рис. 6.1. Сеть Ethernet на коаксиальном кабеле (стандарты 10Base-5/10Base-2)

Станции на традиционной локальной сети Ethernet могут быть соединены вместе, используя физическую шину или звездную топологию, но логическая топология — всегда шинная. Под этим мы подразумеваем, что среда (канал) разделена между станциями и только одна станция одновременно может использовать ее. Также подразумевается, что все станции получают кадр, посланный станцией (широковещательная передача). Адресованный пункт назначения сохраняет кадр, в то время как остальные отбрасывают ее. Каким образом в этой ситуации мы можем убедиться, что две станции не используют среду в одно и то же время? Ответ: если их кадры столкнутся друг с другом. CSMA/CD разработан, чтобы решить эту проблему согласно следующим принципам:

1. Каждая станция имеет равное право на среду (коллективный доступ).
2. Каждая станция, имеющая кадр для того, чтобы послать его, сначала "слушает" (отслеживает) среду. Если в среде нет данных, станция может начать передачу (слежение за несущей частотой).
3. Может случиться, что две станции, следящие за средой, находят, что она не занята, и начинают посылать данные. В этом случае возникает конфликт, называемый коллизией.

Протокол заставляет станцию продолжать следить за линией после того, как передача началась. Если есть конфликт, то все станции его обнаруживают, каждая передающая станция передает сигнал сбоя в работе, чтобы уничтожить данные линии, и после этого каждый раз ждет различное случайное время для новой попытки. Случайные времена предотвращают одновременную повторную посылку данных. Перед началом передачи узел должен убедиться, что несущая среда не занята, признаком чего является отсутствие на ней несущей частоты. Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра определенного формата. Предположим, что узлу 2 требуется передать кадр узлу N. Обнаружив, что среда свободна, узел 2 начинает передачу кадра ( рис. 6.2), которая предваряется преамбулой (preamble), состоящей из 7 байт вида 10101010, и байта начала кадра (Start of Frame Delimiter — SFD) вида 10101011. Эти комбинации нужны приемнику для вхождения в побитовый и кадровый синхронизм с передатчиком. Кадр заканчивается полем последовательности контроля кадра (FCS — Frame Check Sequence) длиной 4 байта (на рис. 6.2не показано). Сигналы передатчика распространяются по кабелю в обе стороны, и все узлы распознают начало передачи кадра. Только узел N опознает свой собственный адрес (МАС-адрес назначения) в начале кадра и записывает его содержимое в свой буфер для обработки. Из принятого кадра определяется адрес источника (МАС-адрес источника), которому следует выслать кадр-ответ. Получатель пакета на 3-м уровне определяется в соответствии с полем Тип протокола (Protocol Type): значение 0х0800 — адрес модуля IP, 0806 — адрес модуля ARP. Минимальное и максимальное значения длины поля для протоколов верхних уровней — 46 и 1500 байт соответственно. Порядок передачи бит кадра: слева направо / снизу вверх ( рис. 6.2), цифрами обозначены длины полей кадра в байтах.

Любой узел при наличии кадра к передаче и занятой среды вынужден ждать ее освобождения. Признаком окончания передачи является пропадание несущей частоты. После окончания передачи кадра все узлы должны выдержать технологическую паузу 9,6 мкс, чтобы привести сетевые адаптеры в исходное состояние и предотвратить повторный захват среды одним и тем же узлом.

Рис. 6.2. Местоположение в стеке протоколов и форматы физического и канального уровней сети Ethernet

Иногда возникают ситуации, когда один узел уже начал передачу, но другой узел еще не успел это обнаружить и также начинает передачу своего кадра. Такая ситуация захвата свободной среды более чем одним узлом называется коллизией. Механизм разрешения коллизии состоит в следующем ( рис. 6.3):

Рис. 6.3. Обмен сигналами при возникновении коллизии

Если уровень принимаемого сигнала не превышает порогового значения, то узел продолжает передачу, если же превышает, то узел прекращает передачу кадра и посылает в сеть специальную 32-битную jam-комбинацию (сигнал коллизии) с нерегламентированной последовательностью, просто приводящей к повышению уровня сигнала в локальной сети из-за увеличения амплитуды импульсов манчестерского кода суммарного сигнала. После этого узел, обнаруживший коллизию, делает случайную паузу и затем снова может повторить попытку передачи кадра. Число повторных попыток не может превысить 16. Если же и после 16-й попытки кадр вызвал коллизию, то он отбрасывается. При большом количестве узлов вероятность коллизии возрастает, и пропускная способность сети Ethernet падает, т.к. сеть все большее время занята обработками коллизий и отбрасыванием кадров. Три фактора определяют работу CSMA/CD: минимальная длина кадра, скорость передачи данных и домен конфликта.

Станции нужно ждать определенное время, чтобы убедиться, что на линии нет никаких данных, — это время равно минимальной длине кадра, разделенной на скорость передачи (время, которое требуется, чтобы передать кадр минимальной длины), и пропорционально времени, необходимому для первого бита, чтобы пройти максимальное сетевое расстояние (домен конфликта). Другими словами, мы имеем:

Минимальная длина кадра/Скорости передачи пропорциональна Домен конфликта/Скорость Распространения

В традиционной Локальной сети Ethernet, минимальная длина кадра — 520 битов, скорость передачи — 10 Mбит/с, скорость распространения — почти равна скорости света, и домен конфликта — около 2500 метров.

Уровни. рис. 6.4 показывает уровни Локальной сети Ethernet. Уровень звена передачи данных (канальный уровень) имеет два подуровня: подуровень управления логическим каналом связи (LLC — Logical Link Control) и подуровень управления доступом (MAC - Media Access Control). LLC-уровень ответственен за поток и контроль ошибок в уровне звена передачи данных (канальном уровне). Подуровень MAC ответственен за работу метода доступа CSMA/CD. Этот подуровень также создает данные, полученные от LLC-уровня, и передает кадры физическому уровню для кодирования. Физический уровень преобразует данные в электрические сигналы и посылает их следующей станции через среду передачи. Этот основной уровень также обнаруживает конфликты и сообщает о них уровню звена передачи данных (канальному уровню).

Рис. 6.4. Уровни Ethernet

Кадр. В сети Ethernet имеется один тип кадра [5], содержащий семь полей: преамбула, начало кадра - SFD, адрес конечного пункта - DA, адрес источника - SA, длина/тип протокольной единицы — PDU и циклический избыточный код. Локальная сеть Ethernet не обеспечивает механизма для подтверждения получения кадров. Подтверждение реализуется на более высоких уровнях. Формат кадра CSMA/CD MAC показан на рис.6.5.

Рис. 6.5. Кадр Ethernet

• Преамбула. Преамбула кадров содержит 7 байтов (56 битов) чередующихся нулей и единиц, которые приводят в готовность систему для приема прибывающего кадра и подготавливают ее для синхронизации с помощью тактовых импульсов. Преамбула фактически добавляется на физическом уровне и не является (формально) частью кадра.
• Ограничитель начала кадра (SFD — Start Frame Delimiter). Поле SFD (1 байт: 10101011) отмечает начало кадра и указывает станции на окончание синхронизации. Последние два бита — 11 (две единцы) — сигнал, что следующее поле — адрес получателя.
• Адрес получателя (DA — Destination Address). Поле DA насчитывает 6 байтов и содержит физический адрес станции пункта назначения или промежуточного звена.
• Исходный адрес (SA — Source Address). Поле SA также насчитывает 6 байтов и содержит физический адрес передающей или промежуточной станции.
• Длина/тип. Поле длина / тип имеет одно из двух значений. Если значение поля меньше, чем 1518, это — поле длины и определяет длину поля данных, которое следует дальше. Если значение этого поля больше, чем 1536, оно определяет верхний протокол уровня, который используется для обслуживания Internet.
• Данные. Поле данных переносит данные, инкапсулированные из верхних протоколов уровня. Это минимум 46 и максимум 1500байтов.
• Циклический избыточный код (CRC — Cyclical Redundancy Check). Последнее поле в этих кадрах по стандарту 802.3 содержит информацию для обнаружения ошибок, в этом случае CRC — 32.

Адресация. Каждая станция типа PC, рабочая станция или принтер на сети Локальной сети Ethernet имеет ее собственную сетевую интерфейсную карту (NIC — Network Interface Card). NIC размещается внутри станции и обеспечивает станцию 6-байтовым физическим адресом. Адрес Локальной сети Ethernet — 6 байтов (48 битов), он обычно записывается в шестнадцатеричной системе обозначений с дефисом, чтобы отделить байты, как показано ниже:

Адреса в Локальной сети Ethernet передают байт за байтом, слева направо, однако для каждого байта самый младший бит передают первым, а самый старший бит — последним. Есть три типа адресов в Локальной сети Ethernet: однонаправленный, групповая рассылка и передача. Исходный адрес всегда однонаправленный. Адрес получателя может быть однонаправленным адресом (один единственный получатель), групповой рассылкой (группа получателей) или широковещательной передачей (все станции, подключенные к LAN). В однонаправленном адресе самый старший бит в начале байта:

• 0 в адресе групповой рассылки младший бит.
• 1 Широковещательный адрес — это поле 48 бит.

www.intuit.ru

Беспроводные локальные сети или как работает Wi-Fi по стандарту IEEE 802.11. Лабораторная работа в Packet Tracer

Введение

В данной статье в лабораторных работах изучается технология беспроводных локальных сетей по стандарту IEEE 802.11. Стандарт IEEE был разработан институтом инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Отсюда он и получил своё название. Данный стандарт определяет локальные сети Ethernet; поэтому модель TCP/IP не определяет сети Ethernet в своих запросах на комментарии, а ссылается на документы IEEE Ethernet. Все работы будут выполняться в программе Cisco Packet Tracer.

Концепция беспроводных сетей

Многие пользователи регулярно пользуются услугами и устройствами беспроводных локальных сетей (Wireless LAN — WLAN). На текущий момент времени растёт тенденция использования портативных устройств, таких как ноутбуки, планшеты, смартфоны. Также сейчас активно развиваются концепции «умного дома», большинство устройств которого подключаются «по воздуху». В связи с этим возникла потребность беспроводного подключения во всех людных местах: на работе, дома, в гостинице, в кафе или книжном магазине. С ростом количества беспроводных устройств, которые подключаются через сеть WLAN, выросла популярность беспроводных сетей. Ниже представлена упрощённая схема работы сети в «Доме книги» на Невском проспекте в Санкт-Петербурге.

Портативные компьютеры посетителей взаимодействуют с устройством WLAN, называемым беспроводной точкой доступа (Access Point). Точка доступа использует радиоканал для отправки и получения фреймов (отдельных, законченных HTML-документов, которые вместе с другими HTML-документами могут быть отображены в окне браузера) от клиентского устройства, например, компьютера. Кроме того, точка доступа подключена к той же сети Ethernet, что и устройства, обеспечивающие работу магазина, следовательно, и покупатели, и сотрудники могут искать информацию на дистанционных веб-сайтах.

Сравнение беспроводных локальных сетей с локальными сетями

Беспроводные локальные сети во многом похожи с локальными сетями, например, оба типа сетей позволяют устройствам взаимодействовать между собой. Для обеих разновидностей сетей работает стандарт IEEE (IEEE 802.3 для сетей Ethernet и 802.11 — для беспроводных сетей). В обоих стандартах описан формат фреймов сети (заголовок и концевик), указано, что заголовок должен иметь длину 6 байтов и содержать МАС-адреса отправителя и получателя. Оба стандарта указывают, как именно устройства в сети должны определять, когда можно передавать фрейм в среду, а когда нельзя. Основное отличие двух типов сетей состоит в том, что для передачи данных в беспроводных сетях используется технология излучения энергии (или технология излучения радиоволн), а в сетях Ethernet используется передача электрических импульсов по медному кабелю (или импульсов света в оптическом волокне). Для передачи радиоволн не нужна специальная среда работы, обычно говорят, что «связь происходит по воздуху», чтобы подчеркнуть, что никакой физической сети не надо. В действительности любые физические объекты на пути радиосигнала (стены, металлические конструкции и т.п.) являются препятствием, ухудшающим качество радиосигнала.

Стандарты беспроводных локальных сетей

IEEE определяет четыре основных стандарта WLAN 802.11: 802.11a, 802.11b, 802.11g и 802.11n. Наибольшее влияние на стандарты беспроводных сетей оказали следующие четыре организации (см. таблицу ниже)

Сравнение стандартов WLAN

Термины

— DSSS (Direct sequence spread spectrum — Метод прямой последовательности для расширения спектра) — OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов)

Помимо основных стандартов из таблицы существуют дополнительные стандарты, которые указаны ниже.Дополнительные стандарты

• 802.11 — изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c, 2,4 ГГц и ИК стандарт (1997). • 802.11c — процедуры операций с мостами; включен в стандарт IEEE 802.1D (2001). • 802.11d — интернациональные роуминговые расширения (2001). • 802.11e — улучшения: QoS, пакетный режим (packet bursting) (2005). • 802.11h — распределённый по спектру 802.11a (5 GHz) для совместимости в Европе (2004). • 802.11i — улучшенная безопасность (2004). • 802.11j — расширения для Японии (2004). • 802.11k — улучшения измерения радиоресурсов. • 802.11l — зарезервирован. • 802.11m — поправки и исправления для всей группы стандартов 802.11. • 802.11o — зарезервирован. • 802.11p — WAVE — Wireless Access for the Vehicular Environment (беспроводной доступ для среды транспортного средства). • 802.11q — зарезервирован, иногда его путают с 802.1Q. • 802.11r — быстрый роуминг. • 802.11s — ESS Wireless mesh network[en] (Extended Service Set — расширенный набор служб; Mesh Network — многосвязная сеть). • 802.11u — взаимодействие с не-802 сетями (например, сотовыми). • 802.11v — управление беспроводными сетями. • 802.11w — Protected Management Frames (защищенные управляющие фреймы). • 802.11x — зарезервирован и не будет использоваться. Не нужно путать со стандартом контроля доступа IEEE 802.1X. • 802.11y — дополнительный стандарт связи, работающий на частотах 3,65-3,70 ГГц. Обеспечивает скорость до 54 Мбит/с на расстоянии до 5000 м на открытом пространстве. • 802.11ac — новый стандарт IEEE. Скорость передачи данных — до 6,77 Гбит/с для устройств, имеющих 8 антенн. Утверждён в январе 2014 года. • 802.11ad — новый стандарт с дополнительным диапазоном 60 ГГц (частота не требует лицензирования). Скорость передачи данных — до 7 Гбит/с

Также присутствуют две рекомендации. Буквы при них заглавные.

• 802.11F — Inter-Access Point Protocol (протокол обмена служебной информацией для передачи данных между точками доступа. Данный протокол является рекомендацией, которая описывает необязательное расширение IEEE 802.11, обеспечивающее беспроводную точку доступа для коммуникации между системами разных производителей). • 802.11T — Wireless Performance Prediction (WPP, предсказание производительности беспроводного оборудования) — методы тестов и измерений (метод представляет собой набор методик, рекомендованных IEEE для тестирования сетей 802.11: способы измерений и обработки результатов, требования, предъявляемые к испытательному оборудованию).

Основные устройства и условные знаки в работе с Wi-Fi

1. Точка доступа – это беспроводной «удлинитель» проводной сети

2. Роутер – это более «умное» устройство, которое не просто принимает и передает данные, но и перераспределяет их согласно различным установленным правилам и выполняет заданные команды.

3. Облако – настроенная часть сети

4. Wi-Fi соединение

5. Прямая линия — кабель (витая пара)

Основные способы использования Wi-Fi

1. Wi-Fi мост – соединение двух точек доступа по Wi-Fi

2. Wi-Fi роутер – подключение всех устройств к роутеру по Wi-Fi (вся сеть подключена беспроводным способом).

3. Wi-Fi точка доступа – подключение части сети для беспроводной работы

Задания лабораторной работы.

1. Создать и настроить второй и третий вариант использования Wi-Fi в Cisco Packet Tracer. 2. Настроить мост между двумя точками доступа (первый вариант использования Wi-Fi) на реальном оборудовании.

Выполнение лабораторной работы.

Задание №1 (вариант сети №2)

1. Создадим на рабочем поле Packet Tracer Wi-Fi маршрутизатор (он же Wi-Fi роутер)

2. Создадим маршрутизатор от провайдера (допустим, название провайдера – «Miry-Mir»). Я выбрал маршрутизатор Cisco 1841.

3. Соединяем их кросс-кабелем (пунктирная линия), так как устройства однотипные (роутеры). Соединяем так: один конец в Router1 в FastEthernet 0/0, а другой конец в Wireless Router0 в разъём Internet, так как Router1 раздаёт нам Интернет.

4. Настроим Интернет роутер (Router1) для работы с сетью. Для этого перейдём в настройки роутера дважды кликнув по нему и перейдём во вкладку CLI (Command Line Interface).

В диалоге «Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]:» (Вы хотите войти в начальное диалоговое окно конфигурации) пишем «no».

Пишем следующую последовательность команд:

Router>en Router#conf t Router(config)#int fa0/0 Router(config-if)#ip address 120.120.0.1 255.255.255.0 Router(config-if)#no shut Router(config-if)#end Router#wr mem

По традиции, рассмотрим их по порядку.

1) En – enable. Расширенный доступ к конфигурации 2) Conf t – Configuration terminal. Открывает терминал настройки 3) int fa0/0 – interface fastEthernet0/0. Переходим к настройки указанного порта (в нашем случае к fastEthernet0/0) 4) ip address 120.120.0.1 255.255.255.0 – задаётся IP адрес и его маска. Адрес – 120.120.0.1 (допустим, это адрес нам дал провайдер), маска – /24. 5) no shut – no shutdown. Включить, настроенный нами, интерфейс 6) End – завершения настройки. 7) wr mem – write memory. Сохранение конфигураций. Соединение установлено.

5. Настроим беспроводной роутер (Wireless Router0) для работы с сетью. Для этого, как и в случае с предыдущим роутером, перейдём в настройки роутера дважды кликнув по нему. Во вкладках выберем графический интерфейс пользователя (GUI — graphical user interface). Такой режим будет отображён при вводе в любом браузере адреса роутера.

Выставим следующие настройки:

Internet Connection Type – Static IP Internet IP Address – 120.120.0.2 Subnet Mask – 255.255.255.0 Default Gateway – 120.120.0.1 Router IP – 192.168.0.1 Subnet Mask (Router IP) – 255.255.255.0 Start IP Address – 192.168.0.100 Maximum numbers of Users – 50

И внизу страницы нажимаем кнопку «Save settings»

Разбор настроек: Мы выбрали статический IP, так как провайдер выдал нам белый IP адрес (120.120.0.1/24). Путь по умолчанию (Default Gateway) – это адрес роутера от провайдера. Адрес роутера со стороны беспроводных устройств – 192.168.0.1/24. Роутер будет раздавать IP с 100 по 150.

6. Переходим во вкладку Wireless, то есть беспроводное подключение.

Выставляем следующие настройки:

Network Mode – Mixed Network Name (SSID) – Habr Radio Band – Auto Wide Channel – Auto Standard Channel – 1 – 2.412GHz SSID Broadcast – Disabled

И внизу страницы нажимаем кнопку «Save settings»

Разбор настроек:

Режим работы роутера мы выбрали смешанный, то есть к нему может подключиться любое устройство, поддерживающее типы роутера (в эмуляторе Cisco Packer Tracer – это g, b и n). Имя сети мы выставили Habr. Ширину канала роутер выберет сам (есть возможность выбрать либо 20, либо 40 мегагерц). Частота в эмуляторе доступна только 2,4GHz её и оставим. Имя сети мы скрыли, то есть устройства не увидят нашей сети Wi-Fi, пока не введут её название.

7. Настроим защиту нашего роутера. Для этого перейдём во вкладку Security и в пункте «Security Mode» выберем WPA2 Personal, так как WPA – уязвимая защита. Выбирать WPA2 Enterprise, тоже, не стоит, так как для ей работы нам потребуется радиус сервер, которым мы не занимались. Алгоритм шифрования оставляем AES и вводим кодовое слово. Я выставил Habrahabr.

8. Добавим 3 устройства, как на схеме (смартфон, ноутбук и компьютер). Затем заменим разъёмы под rj-45 на Wi-Fi антенну (в смартфоне по умолчанию антенна).

9. Во вкладке Config выстави настройки, которые выставлялись на роутере. Данную операцию необходимо проделать на всех устройствах.

10. Переходим на рабочий стол любого компьютера и открываем командную строку.

11. Проверим какие адреса роутер выдал устройствам. Для этого введём команду ipconfig.

Как видно на скриншоте, роутер выдаёт адреса от 192.168.0.100 до 192.168.0.150.

12. Проверяем работоспособность сети из любого устройства командой ping. Пинговать будем 2 адреса – адрес роутера (192.168.0.1) и белый адрес (120.120.0.1), то есть проверим сможет ли устройство выйти в Интернет.

Снова, всё работает.

В итоге у нас получилась Wi-Fi сеть, которая изображена во втором варианте использования

Задание №1 (вариант сети №3)

1. Откроем готовый проект из предыдущей лабораторной работы по PAT.

2. Создадим точку доступа на рабочем поле программы и соединим её со свитчем. При желании точку доступа можно настроить (Port 0 – это физический порт, а Port 1 – беспроводной)

3. Создадим ещё один VLAN для беспроводной точки доступа.

4. Добавим в настройках роутера 0 VLAN 4, а также добавим его в access лист для выхода в интернет.

Так как это мы проделывали в предыдущих лабораторных работах (по VLAN и PAT), подробно останавливаться не буду, но пропишу все команды на устройствах

Свитч

Switch>en Switch#conf t Switch(config)#vlan 4 Switch(config-vlan)#name Wi-Fi Switch(config-vlan)#exit Switch(config)#interface FastEthernet0/5 Switch(config-if)#switchport access vlan 4

Роутер (сабинтерфейс)

Router>en Router#conf t Router(config)#int fa0/1.4 Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 4 Router(config-subif)#ip address 192.168.4.1 255.255.255.0 Router(config-subif)#no shutdown Router(config-subif)#end

Роутер (DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической настройки узла). Сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP)

Router#conf t Router(config)#ip dhcp pool Wi-Fi-pool Router(dhcp-config)#network 192.168.4.0 255.255.255.0 Router(dhcp-config)#default-router 192.168.4.1 Router(dhcp-config)#exit Router(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.4.1 Router(config)#end

Здесь остановлюсь поподробнее, так как ранее мы не встречались с данным параметром.

Router(config)#ip dhcp pool Wi-Fi-pool – создание пула (набора) dhcp адресов Router(dhcp-config)#network 192.168.4.0 255.255.255.0 – сеть, в которой реализуется dhcp, и её маска Router(dhcp-config)#default-router 192.168.4.1 – адрес по умолчанию (он же адрес роутера) Router(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.4.1 – исключение адреса роутера из раздачи по dhcp Роутер (access лист)

Router(config)#ip access-list standard HABRAHABR Router(config-std-nacl)#permit 192.168.4.0 0.0.0.255 Router(config-std-nacl)#exit Router(config)#int fa0/1.4 Router(config-subif)#ip nat inside Router(config-subif)#end

Добавим смартфон на рабочую область Packet Tracer и пропингуем ПК, сервер и Интернет, то есть 192.168.2.2, 192.168.3.2, 120.120.53.1.

Как видно, всё работает.

Задание №2 (вариант сети №1)

К сожалению, в Packet Tracer нет возможности создать Wi-Fi мост (он же репитер или повторитель), но мы сделаем это простое действие на реальном оборудовании в графической среде.

Оборудование, на котором будут проводиться настройки – роутер ASUS RT-N10 и, так называемый, репитер TP-LINK TL-WA850RE.

Перейдём к настройке роутера Asus. Для этого откроем браузер и введём адрес роутера (по умолчанию он сам откроется)

Переходим во вкладку «Беспроводная сеть» и выставим настройка как на скринжоте ниже.

Переходим во вкладку «ЛВС» (локальная вычислительная сеть) и выставляем следующие настройки.

Переходим в главную вкладку. Там мы можем посмотреть наш MAC-адрес

Переходим к настройке репитора TP-LINK

Нам автоматически устройство выдаст главное меню и режим быстрой настройки. Нажмём «Выход» и выполним настройку сами.

Переходим во вкладку «Сеть» и выставим следующие настройки.

Переходим во вкладку «Беспроводной режим» и настраиваем входной и выходной поток.

Во вкладке «Профиль» мы видим все созданные нами профили. Нажмём кнопку «Изменить»

Настроим безопасность выходной сети добавлением ключа WPA2.

Переходим в главное меню и выбираем пункт «Подключить» в «Беспроводном соединении». Далее последует настройка моста. Возможно потребуется ввод пароля от роутера Asus.

После нажатия кнопки будет загрузка конфигураций

И вуаля! Всё готово!

Для того, чтобы не путаться к какому устройству подключаться, можно скрыть SSID на роутере Asus

Проверяем подключение по кабелю

Пинг успешен.

Проверка по Wi-Fi.

Успешно.

И просмотрим финальную конфигурацию, при подключении к ретранслятору.

habr.com

Общие сведения о технологии Ethernet

Стандартизацией технологий локальных сетей занимается Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, или, сокращенно IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Стандарты, разрабатываемые этой организацией, имеют определенную нумерацию.

Группа стандартов, имеющих отношение к локальным сетям, имеет номер 802 – по номеру рабочей группы, которая еще в 80-х годах начала заниматься стандартизацией ЛВС. Сегодня в группу 802 входит множество подгрупп, среди которых можно отметить IEEE 802.3, занимающуюся разработкой стандартов Ethernet-сетей, использующих метод доступа к среде CSMA/CD.

Технология Ethernet получила свое название благодаря своему создателю – Роберту Меткалфу. Он и его коллеги занимались работой над сетевыми технологиями в одной из лабораторий Xerox больше тридцати лет тому назад.

Общие характеристики сети 100Base-TX, Gigabit Ethernet

В качестве сред передачи данных разные версии Ethernet используют коаксиальный кабель, витую пару и оптоволокно. Сети на коаксиале морально устарели (хотя они все еще существуют), оптоволокно (наилучший по скорости и помехоустойчивости вариант) слишком дорого для широкого распространения, а витая пара стала самой распространенной средой передачи данных для локальных сетей.

Группа спецификаций IEEE 802.3 включает в себя немало стандартов, среди которых мы отметим несколько.

100Base-TX – наиболее актуальный для небольших локальных сетей. Эту технологию называют еще Fast Ethernet или 100 Mbit-Ethernet. Данное наименование может относиться и к другим реализациям Ethernet, но здесь под Fast Ethernet мы подразумеваем именно 100Base-TX.

Пропускная способность такой сети равняется 100 Мбит/с, в качестве среды передачи данных используется витая пара – в частности, для небольших локальных сетей наиболее актуально применение неэкранированной витой пары 5-й категории, так же возможно использование экранированной витой пары.

Gigabit Ethernet – гигабитный Ethernet – локальная сеть с пропускной способностью 1000 Мбит/с. Оборудование для этого вида Ethernet-сетей пока еще достаточно дорого, хотя вполне доступно. Существуют несколько вариантов Gigabit Ethernet - 1000Base-X, 1000Base-LX, 1000Base-SX, 1000Base-CX, 1000Base-T. В качестве физической среды передачи данных он может использовать ту же витую пару 5-й категории, что и Fast Ethernet, однако для подобной сети лучше всего подходят оптоволоконные линии связи.

Пропускная способность локальной сети

Пропускной способностью называется скорость передачи данных по линии связи. Единица измерения пропускной способности сети – бит в секунду. Существуют и альтернативные единицы измерения – например – пакет в секунду. Бит, как наименьшая единица информации, может принимать всего два значения – единица или ноль. Современные линии связи позволяют достигать очень высоких скоростей передачи данных и для удобства используют производные единицы измерения скорости – килобит в секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и так далее.

"Сетевые" килобиты и мегабиты соответствуют традиционным метрическим величинам, принятым в других отраслях науки. То есть 1 Кбит/с соответствует 1000 Бит/с.

Для многих из нас удобнее работать с обычными "компьютерными" единицами количества информации, чем с метрическими. Для того, чтобы перейти от мегабитов и килобитов к мегабайтам и килобайтам нужно руководствоваться следующими соображениями. Во-первых, один байт равен восьми битам, а во-вторых, килобайт равен 1024 байтам, мегабайт 1024 килобайтам и так далее. То есть для того, чтобы перевести пропускную способность 100-мегабитной линии связи в мегабайты надо найти количество байтов, соответствующее 100 мегабитам и два раза разделить полученное значение на 1024. Считаем. 100 Мбит/с – это 100 000 000 Бит/с или 12 500 000 Байт/с (100 000 000/8). Теперь переходим к килобайтам в секунду. 12 500 000/1024=12207 Кб/с. Делим полученное значение в килобайтах на 1024 и получаем 11,9 Мб/с. Получается, что 100 Мбит/с – это примерно 12 Мбайт/с.

Говоря о пропускной способности линии связи надо учитывать, что она редко достигает максимальных для какой-либо технологии значения по причинам помех в линиях связи, ошибок в работе оборудования и так далее. Так же надо учитывать, что часть пропускной способности тратится на передачу служебной информации – в результате, например, линия связи с теоретической пропускной способностью в 12 Мбайт/с может передавать полезные данные со скоростью на несколько Мбайт/с меньшей, чем эта величина.

Прежде чем говорить о других свойствах сети, обсудим метод доступа к среде передачи данных, который в ней используется.

CSMA/CD

CSMA/CD расшифровывается как Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection - метод коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий. CSMA/CD используется в сетях с общей средой передачи данных – в случае с Ethernet – это кабель. Все компьютеры, подключенные к сети, могут принимать сигналы друг от друга, но одновременно обмениваться данными могут лишь два компьютера.

Ограничения стандарта 100Base-TX

Стандарт 100Base-TX имеет определенные ограничения на структуру сети, построенной в соответствии с ним.

В частности, стандарт вводит ограничение на длину сегмента сети в 100 метров (на самом деле эта длина ограничена 94 метрами, но мы здесь и далее будем использовать круглую цифру 100). То есть, вы можете подключить к коммутатору несколько компьютеров кабелями, длина каждого из которых составляет 100 метров.

В стандарте существует такое понятие, как домен коллизий – сегмент сети, все узлы которого способны распознать коллизию независимо от места в сети, где она произошла. Именно для того, чтобы узлы могли правильно распознавать коллизии, и вводится ограничение на длину кабелей.

Топологии локальных сетей

Топология – это способ связи нескольких компьютеров в сеть.

Простейшая топология локальной сети – это связь двух компьютеров. Такую сеть можно организовать и по стандартам Ethernet, соединив сетевые карты двух машин особым образом разведенным кабелем.

Итак, простейшая топология – это одна связь, соединяющая два узла сети. На такую топологию похожа кольцевая топология, все узлы которой соединены в кольцо. Данные в такой сети обычно передаются от компьютера к компьютеру в одном направлении. Еще одна топология носит название общая шина. Она свойственна устаревшим Ethernet-сетям, построенным на основе коаксиального кабеля.

В настоящий момент наибольшее распространение получила топология "звезда" (рис. 1.) - актуальна она и для Ethernet-сетей. В центре "звезды" находится хаб (коммутатор, концентратор, повторитель) от которого отходят провода, соединяющие его с компьютерами.

Рис. 1. Топология "звезда"

Звездообразная топология отличается от шинной повышенной надежностью. Если какая-нибудь связь в шинной топологии будет повреждена, то сеть будет разбита на два независимых сегмента. А повреждение кабеля при звездообразной организации сети ведет лишь к отключению от коммутатора одного из компьютеров.

Надо отметить, что коммутаторы (а так же маршрутизаторы) могут объединяться, образуя таким образом топологию "иерархическая звезда" - несколько обычных "звезд", соединенных линиями связи.

Существуют и другие топологии. Например, для глобальных сетей характерна ячеистая топология, когда от одного узла сети связи могут идти к нескольким другим. Полный вариант ячеистой топологии – это полносвязная топология – когда каждый из узлов сети имеет интерфейсы для связи со всеми остальными.

Оборудование Ethernet-сети

Для построения Ethernet-сети вам понадобится следующее оборудование:

1. Сетевые карты – по одной на каждый компьютер.
2. Коммутатор – устройство, к которому подключаются все кабели от сетевых карт компьютеров.
3. Кабели.

Встроенные сетевые карты

Сетевая карта занимается передачей информации между компьютерами сети. Она принимает данные от компьютера, преобразует их в форму, подходящую для передачи по сети, отправляет в сеть, принимает данные от других компьютеров и, обработав их, передает в компьютер.

Сетевая карта соединяется с ПК посредством шины PCI (рис. 2.).

Рис. 2.  PCI-разъемы на материнской плате

Коммутаторы

Коммутатор (рис. 3.) или, по-английски, Switch, оснащен некоторым количеством портов (часто встречаются 4, 5 или 8-портовые коммутаторы), к которому подключаются кабели от сетевых карт компьютеров. Рис. 3. 8-портовый коммутатор Compex PS2208B

Существует сетевой термин "хаб", или, по-английски "hub" - так называют концентраторы, но данное понятие прочно вошло в сетевой жаргон и теперь хабом можно назвать и коммутатор и концентратор. Разница между коммутатором и концентратором заключается в следующем. Концентратор или повторитель – это устройство, которое, получив сигнал на один из своих портов, просто усиливает и отправляет на другие порты, а коммутатор подходит к этой проблеме интеллектуально, отправляя сигналы только на тот порт, которому они предназначены. В результате повышается производительность сети.

Сегодня практически все сетевые устройства для создания малых сетей относятся именно к коммутаторам.

Кабельные системы

Кабели UTP и STP 5-й категории - основные типы кабелей, используемые для построения Ethernet-сетей на 100 и 1000 Мбит/c.

UTP (рис. 4.) расшифровывается Unshielded Twisted Pair – то есть неэкранированная витая пара Такой кабель представляет собой 8 скрученных попарно медных изолированных проводников, заключенных в общую изоляцию. На концах кабеля расположены разъемы RJ-45.

STP расшифровывается как Shielded Twisted Pair – то есть экранированная витая пара. Такой кабель стоит дороже чем UTP, но лучше защищен от помех.

Рис. 4. UTP 5-й категории с установленным разъемом RJ-45

stilus-doctus.narod.ru

---

• 
  Спикер пищит
• 
  Отправь пожалуйста
• 
  Yandex browser установить
• 
  Как в виндовс 10 отключить интернет
• 
  Windows 10 оптимизация служб
• 
  Как установить бесплатные стикеры и подарки в одноклассниках
• 
  Дистрибутив ubuntu
• 
  Как в опере сделать режим инкогнито
• 
  Поле со списком
• 
  Лучший браузер для игр флеш
• 
  Как убрать экран смерти