Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Лекция 4. Типовые сетевые архитектуры Проф., д.т.н. Гусева А.И. , ассистент Киреев В.С., аспирант Цыплаков А.C. 2008 г. Сети Ethernet Основана на CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Преимущества: •высокая надежность •производительность •простота введения и отключения станций •дешевизна реализации В настоящее время существует несколько десятков различных ЛВС, поддерживающих технологию Ethernet Среда передачи и топология Среда и скорость передачи: •коаксиальный кабель 10Base5 (10 мб/c) •коаксиальный кабель 10Base2 (10 мб/c) •витая пара 10BaseT-100BaseT4 (10 мб/c100 мб/c) •оптоволокно 100BaseFX (100 мб/c- 1гб/c) Топология: •общая шина •звезда •дерево Фреймы Ethernet •Ethernet _802.3 •Ethernet _802.2 •Ethernet _802.II •Ethernet _SNAP Адрес Преамбула получателя 64 бита 48 бит Адрес отправителя 48бит Тип пакета 16 бит Поле данных КПК До 1,5 Кб 32 бита Формат кадра Ethernet Логика работы Ethernet (1) Передача информации Шаг 1. Прослушивание до передачи •прослушивание канала •определение несущей •определение передачи конца чужой •межкадровый интервал 9,6 мкс Логика работы Ethernet (2) Передача информации Шаг 2. Прослушивание во время передачи •передача преамбулы •Прослушивание преамбулы канала во время •если обнаружен конфликт, обрабатывается конфликт то •если конфликт не обнаружен, бесконфликтная передача то Логика работы Ethernet (3) Передача информации Шаг 3. Отработка конфликта •передача заглушки (длина заглушки меньше длины самого короткого кадра) •отсрочка повторной передачи на случайный интервал времени (не более 16 попыток) •если конфликт не обнаружен, передача кадра в канал согласно соответствующему фрейму Логика работы Ethernet (4) Передача информации Шаг 4. Бесконфликтная передача •передача кадра в канал согласно соответствующему фрейму •прослушивание канала Логика работы Ethernet (5) Прием информации Шаг 1. Прослушивание канала и закачка в буфер приема информации Шаг 2. Анализ длины принятого кадра Шаг 3. Анализ проверочной последовательности принятого кадра Шаг 4. Анализ принятого кадра адресного поля Модификации Ethernet Параметр Топология Ethernet Шина 10Base2 Шина 10Base5 Шина 10BaseF 10BaseT Звезда Звезда 100BaseTX Звезда 100BaseT4 Звезда 100BaseFX Звезда Носитель Скорость передачи Толстый 10 Мб/с коаксиал 50 ом Тонкий коаксиал 10 Мб/с 50 ом Толстый коаксиал 50 ом Оптоволокно Неэкранированн ая витая пара (UTP) Две витые пары Т5 4 витые пары Т3, Т4 или Т5 2 нити оптоволокна 10 Мб/с Коннекторы Длина сегмента RG-8 500 м RG-58 A/U RG- 58C/U 185 м RG-8 RG-11 500 м 10 Мб/с 10 Мб/с RJ-45 500-2000 м 100 м 100 Мб/с RJ-45 100 м 100 Мб/с RJ-45 100 м 100 Мб/с MIC SC 412 м полудуплексный кабель 10 000 мполнодуплексный кабель Правило 5-4-3 Для коаксиального кабеля действует правило 5-4-3, обеспечивающее правильную работу CSMA/CD: 5 – максимальное количество кабельных сегментов в сети 4- максимальное количество повторителей между сегментами 3 – максимальное количество сегментов с подсоединенными узлами Для витой пары действует измененное правило 5-4: 5 – максимальное количество кабельных сегментов в сети 4 - максимальное количество концентраторов (многопортовых повторителей), допустимых между двумя сообщающимися узлами Сеть Token Ring Среда передачи: • витые пары, экранированные STP и нет UTP • оптоволокно Множественный метод доступа передача жезла (IEEE 802.5) Топология –кольцо, звезда Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Технология связи рассчитана на физическую скорость передачи информации 100 Мбит/с и предназначена для сетей с суммарной длиной до 100 км, при расстоянии между узлами 2 км или более Для доступа к сети используется специальный маркер (развитие протокола IEEE 802.5 - Token Ring) Беспроводные сети Типы беспроводных сетей: • беспроводные глобальные сети (WWAN) • беспроводные городские сети (WMAN) • беспроводные локальные сети (WLAN) • беспроводные персональные сети (WPAN) Беспроводные глобальные сети WWAN Сети WWAN устанавливают беспроводные сетевые соединения поверх удаленных общих или частных сетей Основу технологии составляют: сети сотовой связи Global System for Mobile Communications (GSM) Cellular Digital Packet Data (CDPD) Code Division Multiple Access (CDMA) Беспроводные городские сети WMAN Сети WMAN устанавливать беспроводные сетевые соединения между различными точками в пределах большого города (между двумя офисными зданиями в городе, на территории университета и т.д.) без прокладки оптоволоконных или медных кабелей или аренды каналов связи Стандарт IEEE 802.16 определяет широкополосный беспроводный доступ (радиоволны, инфракрасное излучение) Стандарт IEEE 802.16a предназначен для WirelessMAN (беспроводные городские сети) Стандарт IEEE 802.16a Стандарт 802.16a: •учитывает спектр 10-66 ГГц •определяет три режима "физического уровня" соединений •к нему добавлено OFDM (мультиплексирование с ортогональным разделением частоты на 256 каналов) Беспроводные локальные сети WLAN Основная технология Wi-Fi предназначена для беспроводной передачи данных и обеспечения доступа в сеть в локальных зонах до 300 м (интернеткафе, аэропорты, гостиницы и т.п.) Использует : •SSID (Service Set ID)- идентификатор, который отличает одну беспроводную сеть от другой, SSID должен быть уникален •WEP (Wireless Encryption Protocol) - протокол шифрования в беспроводной связи, используется один общий ключ на протяжении всего времени работы беспроводной сети •WPA (Wi-Fi Protected Access)- защищенный доступ к Wi-Fi Стандарт 802.11 • IEEE определил стандарт 802.11 для сетей WLAN со скорость передачи данных в пределах от 1 до 2 Мбит/с Стандарт 802.11a определяет передачу данных с максимальной скоростью 54 Мбит/с на частоте 5 ГГц, используется мультиплексирование с ортогональным делением частот - OFDM - для повышения скорости передачи данных, обеспечивают возможность шифрования с использованием WEP • Стандарт 802.11b определяет передачу данных с максимальной скоростью 11 Мбит/с в диапазоне частот 2,4 ГГц по протоколу широкополосной передачи данных – DSSS, совместим с более ранним стандартом IEEE 802.11 • IEEE 802.11g передавать данные на скоростях до 54Мбит/с и работает в диапазоне частот 2.4 Гц Стандарты IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g Стандарт Частотный диапазон 802.11 802.11b 802.11g 802.11a 83.5MHz 83.5MHz 83.5MHz 580MHz Несущая частота 2.4002.483GHz 2.4002.483GHz 2.4002.483GHz Каналов 3 3 3 FHSS DSSS CCK CCK OFDM Технологи я модуляции Скорость передачи на канал 1,2 5.5, 11 5.1505.350GHz 5.4705.850GHz 19 (Europe) OFDM 6, 9, 12, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 18, 24, 36, 48, 54 48, 54 Беспроводные персональные сети WPAN Сети WPAN позволяют устанавливать беспроводные сетевые соединения с устройствами (PDA, сотовыми телефонами или переносными компьютерами), используемые внутри личного рабочего пространства (personal operating space, POS радиусом 10 метров) Основной технологией сетей WPAN являются Bluetooth и инфракрасное излучение Bluetooth — это беспроводная технология, использующая радиоволны для передачи данных на расстояние до 9 м Инфракрасное соединение используется для подключения устройств на сверхкоротких расстояниях (менее 1 м) Для стандартизации развития технологий сетей WPAN IEEE основало рабочую группу 802.15 Беспроводная связь Bluetooth Bluetooth технология предназначена для беспроводной передачи данных на небольшом расстоянии, ориентирована на объединение в единую сеть различных устройств (ноутбуки, принтеры, сотовые телефоны, карманные компьютеры и для подключения компьютера к Интернет через сотовый телефон) Код доступа устанавливается одинаковый на сопрягаемых устройствах Скрытый режим запрещает другим Bluetoothустройствам находить ваше устройство Сопряжение устройств основано на поиске любых устройств Bluetooth в зоне охвата, критичная с точки зрения безопасности операция