Технологии локальных сетей

Технологии локальных сетей (ЛВС)
ARCNET
Token Ring
Ethernet
FDDI
Fast Ethernet
100VG-AnyLAN
Gigabit Ethernet
Особенности технологий локальных сетей:
- реализуют 2 нижних уровня модели OSI
- структура локальных сетей должна быть четко определенной
(например общая шина, кольцо);
- совместное использовании кабелей всеми компьютерами сети в режиме
разделения времени.
Преимущества: простота логики и аппаратно-программных средств.
Недостатки: ограничения на пропускную способность и надежность (только
1 путь передачи данных).
Средства повышения надежности и скорости: использование мостов и
маршрутизаторов для структуризации (объединене элементарных структур
в единую сеть).
Стандарты локальных сетей
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике
Стандарты IEEE 802.x (1980 г.):
•802.1 - объединение сетей
•802.2 - управление логической передачей данных
•802.3 - Ethernet
•802.4 - сети Token Bus;
•802.5 - сети Token Ring;
•802.6 - сети мегаполисов (MAN);
•802.7 - группа по широкополосной передаче;
•802.8 - группа по волоконно-оптическим сетям;
•802.9 - интегрированные сети передачи голоса и данных;
•802.10 - сетевая безопасность;
•802.11 - беспроводные сети;
•802.12 – сети 100VG-AnyLAN
Стандарты локальных сетей
Уровни OSI
Верхние уровни
Управление логическим
звеном (LLC)
Канальный
Управление доступом
к среде (MAC)
Уровень MAC обеспечивает корректное
совместное использование общей среды.
Уровень LLC отвечает за передачу кадров
данных между узлами, реализует функции
интерфейса с сетевым уровнем.
Передача физических
сигналов
Физический
Интерфейс с устройством
доступа
Средства подключения
к физической среде
Интерфейс связи
со средой
Физическая среда
Технология Ethernet (802.3)
1980 г. фирмы DEC, Intel и Xerox
•10Base-5 - ("толстый" коаксиал)
•10Base-2 - ("тонкий" коаксиал)
•10Base-T - кабель с неэкранированной витой парой (UTP)
•10Base-F - волоконно-оптический кабель
Концентратор
Метод разделения среды передачи данных: CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)- множественный
доступ с контролем носителя и обнаружением столкновений
(коллизий).
Коллизия – конфликт доступа к среде при попытке нескольких
станций одновременно начать передачу.
Домен коллизий (collision domain) - это часть сети Ethernet, все
узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой
части этой сети коллизия возникла.
Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на
несколько доменов коллизий.
Технология Ethernet (802.3)
Узлу требуется
передать данные
Канал
занят?
Метод CSMA/CD:
множественный доступ с
контролем носителя и
обнаружением коллизий
Да
Нет
Начать передачу
Обнаружена
коллизия?
Да
Послать
сигнал
коллизии
Ожидание
Нет
П=П+1
Продолжить
передачу
Нет
П>К
Передача
закончена?
Да
Передача завершена
Нет
Да
Много
коллизий.
Отмена
передачи
Вычисление
времени след.
попытки
Технология Ethernet (802.3)
10Base-T (1991 г.):
Скорость передачи по шине 10 Мбит/с.
В домене коллизий (сегменте) не может быть более 1024 узлов.
Не более 4 концентраторов между любыми двумя станциями.
Максимальная длина кабеля между узлами 100 м.
Технология Fast Ethernet (1995 г.)
Особенности:
Пропускная способность 100 Мбит/c.
Топология – звезда (дерево)
Физические среды: витая пара, оптоволокно.
Подуровень LLC
Типы кабеля:
TX – 2-х парный
T4 – 4-х парный
Подуровень MAC
Согласование
Интерфейс MII
Физический
уровень
100Base-FX
Оптоволокно
100Base-TX
Витая пара
100Base-T4
Витая пара
Технология Gigabit Ethernet (1998 г.)
Скорость 1000 Мбит/c.
Физическая среда: оптоволокно, витая пара
Технология 100VG-AnyLAN (1995 г.)
VG – Voice Grade (витая пара категории 3)
AnyLan – любые сети
Особенности:
Пропускная способность 100 Мбит/c.
Метод доступа Demand Priority (приоритетный)
Кадры передаются только станции назначения
Наличие центрального концентратора (топология – дерево)
Среда передачи – счетверенная витая пара (UTP), сдвоенная
витая пара (STP), оптоволокно
Режимы передачи – полудуплекс (4 пары в одном направлении),
полнодуплекс (2 пары в одном направлении, 2 в
другом)
Технология Token Ring
Разработана в 1984 г. компанией IBM
Особенности:
Сеть с передачей маркера
Топология: кольцо
Пропускная способность 4-16 Мбит/c.
Количество узлов – до 260
Физическая среда: оптоволокно, витая пара.
Технология FDDI
Fiber Distributed Data Interface 1988 г.
Оптоволоконный интерфейс распределенных данных.
Топология: двойное кольцо длиной до 100 км.
Пропускная способность 100 Мбит/c.
Количество узлов – до 500
Физическая среда: оптоволокно, витая пара.
Основное применение:
магистральные сети.
Структуризация локальных сетей
Причины организации ЛВС и их объединения:
1. Организация сети отделов и рабочих групп
2. Территориальные ограничения
3. Загрузка линий связи
4. Несколько ЛВС технически надежнее одной
5. Построение системы безопасности
Физическая структура – топология физических связей.
Логическая структура – топология логических связей
(разбиение на логические сегменты с локализованным
трафиком).
Структуризация локальных сетей
Коммуникационные устройства для логической структуризации:
Мост (bridge) – изолирует трафик одной сети от другой по
аппаратным адресам.
Коммутатор (switch) – аналог моста, но каждый порт
обрабатывает кадры независимо от других портов.
Маршрутизатор (router) – распределение трафика между
подсетями на основе составных числовых адресов,
выбор оптимального маршрута, связь подсетей с
разными технологиями.
Шлюз (gateway) – объединение сетей с разным системным и
прикладным ПО.
Структуризация локальных сетей
Структуризация локальных сетей
1
2
1
3
Концентратор
4
2
3
Мост
5
6
4
1
2
3
4
5
6
Коммутатор
5
6
Виртуальные локальные сети
Группа узлов сети, трафик которой изолирован от других узлов,
называется виртуальной сетью (Virtual LAN, VLAN).
Группировка портов коммутатора – каждый порт приписывается
к конкретной виртуальной сети.