Nya prestationskrav nätverk Kraven på moderna applikationer, såsom multimedia, distribuerad datoranvändning ochtem, skapar ett akut behov av att utöka de relevanta standarderna.

Den vanliga tio megabiten Ethernet, som har intagit en dominerande ställning under lång tid, åtminstone sett från Ryssland, ersätts aktivt av modernare och betydligt fler snabba tekniker dataöverföring.

På marknaden hög hastighet(mer än 100 Mbit/s) nätverk, för ett par år sedan endast representerade av FDDI-nätverk, idag erbjuds ett dussintal olika tekniker, både utvecklande av befintliga standarder och baserade på konceptuellt nya. Bland dem bör särskilt nämnas:

· Bra gammal fiberoptik FDDI-gränssnitt, samt dess utökade version, FDDI II, speciellt anpassad för att arbeta med multimediainformation, och CDDI, som implementerar FDDI på kopparkablar. Alla versioner FDDI stöder dataöverföringshastighet på 100 Mbit/s.

· 100Base X Ethernet, vilket är en höghastighets Ethernet med multipel åtkomst bland och kollisionsdetektering. Denna teknik är en omfattande utveckling av standarden IEEE802.3.

· 100Base VG AnyLAN, ny byggteknik lokala nätverk, som stöder dataformat Ethernet och Token Ring med en överföringshastighet på 100 Mbit/s över standardtvinnade par och fiberoptik.

· Gigabit Ethernet. Fortsatt utveckling av nätverk Ethernet och Fast Ethernet.

· bankomat, en dataöverföringsteknik som fungerar både på befintlig kabelutrustning och på speciella optiska kommunikationslinjer. Stöder utbyteshastigheter från 25 till 622 Mbit/s med utsikten att öka till 2,488 Gbit/s.

· Fiberkanal, en fysisk switchande fiberoptisk teknologi designad för applikationer som kräver ultrahöga hastigheter. Landmärken - klusterberäkning, organisation av interaktion mellan superdatorer och höghastighetslagringsarrayer, stöd för anslutningar som en arbetsstation - en superdator. Deklarerade utbyteshastigheter sträcker sig från 133 Mbit till gigabit per sekund (och ännu mer).

Teknikens konturer är frestande, men långt ifrån tydliga. FFOL (FDDI Följ på LAN), initiativ ANSI, designad för att ersätta i framtiden FDDI med en ny prestandanivå på 2,4 GB/sek.

bankomat

bankomat- barn till telefonbolag. Denna teknik utvecklades inte med datanätverk i åtanke. bankomat radikalt skiljer sig från konventionell nätverksteknik. Den grundläggande överföringsenheten i denna standard är cellen, i motsats till det vanliga paketet. Cellen innehåller 48 byte data och 5 byte header. Detta är delvis för att säkerställa mycket låg överföringslatens. multimediadata. (Faktum är att cellstorleken var en kompromiss mellan amerikanska telefonbolag, som föredrar en cellstorlek på 64 byte, och europeiska telefonbolag, som föredrar 32 byte).

Enheter bankomat upprätta kommunikation med varandra och överföra data via virtuella kommunikationskanaler, som kan vara tillfälliga eller permanenta. En permanent kommunikationskanal är den väg längs vilken information överförs. Den är alltid öppen oavsett trafik. Tillfälliga kanaler skapas på begäran och stängs så snart dataöverföringen avslutas.

Från allra första början bankomat designades som ett växlingssystem som använder virtuella kommunikationskanaler som tillhandahåller en fördefinierad tjänstkvalitetsnivå (Quality of Service - QoS) och stödjer konstanta eller variabla dataöverföringshastigheter. QoS-modellen tillåter applikationer att begära en garanterad överföringshastighet mellan en destination och en källa, oavsett hur komplex vägen mellan dem är. Varje bankomat- en switch, som kommunicerar med en annan, väljer en väg som garanterar den hastighet som krävs av applikationen.

Om systemet inte kan tillgodose begäran, rapporterar det detta till applikationen. Det är sant att befintliga dataöverföringsprotokoll och applikationer inte har något koncept för QoS, så detta är en annan fantastisk funktion som ingen använder.

På grund av närvaron av sådana fördelaktiga egenskaper bankomat Ingen är förvånad över den allmänna viljan att fortsätta att förbättra denna standard. Men än så länge är befintliga hårdvaruimplementeringar ganska begränsade av det ursprungliga tillvägagångssättet, som fokuserade på andra, icke-datoruppgifter.

Till exempel, bankomat har inte ett inbyggt system för sändningsavisering (detta är typiskt för bankomat, det finns en idé, men det finns ingen standard). Och även om sändningsmeddelanden är en konstant huvudvärk för alla administratörer, är de i vissa fall helt enkelt nödvändiga. En klient som letar efter en server bör kunna skicka ut ett meddelande "Var är servern?" och sedan, efter att ha fått ett svar, skicka sina förfrågningar direkt till den önskade adressen.

Forum bankomat speciellt utvecklade specifikationer för nätverksemulering - LAN emulering (LANE). KÖRFÄLT vänder punkt till punkt orienterad bankomat nätverk till ett normalt, där klienter och servrar ser det som ett normalt broadcast-nätverk som använder IP-protokoll(och snart IPX). KÖRFÄLT består av fyra olika protokoll: Server Configuration Protocol ( Konfigurationstjänst för LAN-emulering - LECS), serverprotokoll ( LAN-emuleringsserver - LES), allmänt sändningsprotokoll och okänd server ( Broadcast och okänd server - BUS) och klientprotokoll ( LAN-emuleringsklient - LEC).

När klienten använder KÖRFÄLT försöker ansluta till nätverket bankomat, sedan använder den initialt protokollet LECS. Eftersom den bankomat stöder inte broadcast-meddelanden, forum bankomat tilldelas en särskild adress LECS, som ingen annan använder längre. Genom att skicka ett meddelande till denna adress får klienten adressen som motsvarar den LES. Nivå LES tillhandahåller nödvändiga funktioner ELAN (emulerat LAN). Med deras hjälp kan klienten få adressen Busservice och skicka honom ett meddelande "en sådan och en klient har anslutit", så att sedan BUSS nivån kan, vid mottagande av meddelanden, vidarebefordra den till alla registrerade klienter.

För att använda bankomat protokoll måste användas L.E.C.. L.E.C. fungerar som en omvandlare och emulerar den normala nätverkstopologin som IP innebär. Eftersom den KÖRFÄLT bara modeller Ethernet, då kan det eliminera några gamla tekniska fel. Varje ELAN kan använda olika förpackningsstorlekar. ELAN, som betjänar stationer anslutna med vanligt Ethernet, använder 1516 byte-paket, medan ELAN tillhandahåller kommunikation mellan servrar kan skicka paket på 9180 byte. Det hela är kontrollerat L.E.C..

L.E.C. fångar upp sändningsmeddelanden och skickar dem BUSS. När BUSS tar emot ett sådant meddelande, skickar den en kopia av det till varje registrerad L.E.C.. Samtidigt, innan du skickar kopior, konverterar den tillbaka paketet till Ethernet-form, som anger sändningsadressen istället för din adress.

Cellstorleken på 48 byte plus en fem-byte header innebär att endast 90,5 % av bandbredden går åt till att överföra användbar information. Den verkliga dataöverföringshastigheten är alltså endast 140 Mbit/s. Och detta tar inte hänsyn till kostnaderna för att etablera kommunikation och andra tjänsteinteraktioner mellan olika protokollnivåer - BUS och LECS.

bankomat- komplex teknik och hittills är användningen begränsad KÖRFÄLT. Allt detta hindrar i hög grad det utbredda antagandet av denna standard. Det finns visserligen en rimlig förhoppning om att det faktiskt kommer att användas när applikationer dyker upp som kan dra nytta av bankomat direkt.

bankomat- denna förkortning kan beteckna asynkron dataöverföringsteknik ( Asynkront överföringsläge), inte bara Adobe Type Manager eller Bankautomat, vilket kan verka mer bekant för många. Denna teknik för att bygga höghastighetsdatanätverk med paketväxling kännetecknas av unik skalbarhet från små lokala nätverk med växlingshastigheter på 25-50 Mbit/sek till transkontinentala nätverk.

Överföringsmediet är antingen tvinnat par (upp till 155 Mbit/s) eller optisk fiber.

bankomatär en utveckling STM (Synchronous Transfer Mode)), teknik för att överföra paketdata och tal över långa avstånd, traditionellt använd för att bygga telekommunikationsmotorvägar och telefonnät. Därför kommer vi först och främst att överväga STM.

STM-modell

STMär en anslutningsomkopplad nätverksmekanism där en anslutning upprättas innan dataöverföringen börjar och avslutas efter att den har slutförts. Således förvärvar och håller kommunicerande noder kanalen tills de anser att det är nödvändigt att koppla bort, oavsett om de sänder data eller förblir tysta.

Data in STM sänds genom att dela upp hela kanalbandbredden i grundläggande överföringselement som kallas tidskanaler eller luckor. Slotarna kombineras till en bur som innehåller ett fast antal kanaler, numrerade från 1 till N. Varje slot är tilldelad en anslutning. Vart och ett av klippen (det kan också finnas flera av dem - från 1 till M) definierar sin egen uppsättning anslutningar. Klippet tillhandahåller sina luckor för att upprätta en koppling till period T. Det är garanterat att under denna period kommer det nödvändiga klippet att vara tillgängligt. Parametrarna N, M och T bestäms av relevanta standardiseringskommittéer och skiljer sig åt i Amerika och Europa.

Inom kanalen STM varje anslutning är associerad med ett fast platsnummer i en specifik hållare. När en lucka väl har tagits upp står den till anslutningens förfogande under hela anslutningens livslängd.

Är det inte lite som en tågstation varifrån ett tåg avgår i en viss riktning med period T? Om det bland passagerarna finns någon som detta tåg är lämpligt för, tar han en tom plats. Om det inte finns någon sådan passagerare förblir sätet tomt och kan inte upptas av någon annan. Naturligtvis går kapaciteten för en sådan kanal förlorad, och det är omöjligt att utföra alla potentiella anslutningar (M*N) samtidigt.

Övergång till bankomat

Tillämpningsstudier fiberoptiska kanaler på transoceaniska och transkontinentala skalor har avslöjat ett antal egenskaper hos dataöverföring av olika slag. I modern kommunikation kan två typer av förfrågningar särskiljas:

Överföring av data som är resistent mot vissa förluster, men som är kritiska för eventuella förseningar (till exempel högupplösta TV-signaler och ljudinformation);

Överföring av data som inte är särskilt kritisk för förseningar, men som inte tillåter förlust av information (denna typ av överföring avser i regel dator-till-dator-utbyten).

Överföringen av heterogena data resulterar i periodisk förekomst av tjänsteförfrågningar som kräver hög bandbredd men låg överföringstid. En nod kräver ibland maximal kanalprestanda, men detta händer relativt sällan, t.ex. en tiondel av tiden. För denna typ av kanal implementeras en av tio möjliga anslutningar, vilket naturligtvis minskar effektiviteten i att använda kanalen. Det skulle vara bra om det var möjligt att överföra en tillfälligt oanvänd slot till en annan abonnent. Ack, inom ramen för modellen STM detta är omöjligt.

Modell bankomat antogs samtidigt AT&T och flera europeiska telefonjättar. (Detta kan förresten leda till uppkomsten av två specifikationsstandarder samtidigt bankomat.)

Huvudtanken var att det inte behövs någon strikt överensstämmelse mellan anslutningen och slotnumret. Det räcker att överföra anslutningsidentifieraren tillsammans med data till valfri ledig plats, samtidigt som paketet görs så litet att förlusten lätt kan fyllas på i händelse av förlust. Allt detta ser mycket ut som paketväxling och kallas till och med något liknande: "snabb växling av korta paket med fast längd." Korta paket är mycket attraktiva för telefonbolag som vill bevara analoga linjer STM.

Uppkopplad bankomat två noder hittar varandra med hjälp av "virtuell anslutningsidentifierare" ( Virtuell kretsidentifierare - VCI), som används istället för spår- och clipsnummer i modellen STM. Det snabba paketet skickas till samma lucka som tidigare, men utan någon indikation eller identifierare.

Statistisk multiplexering

Snabb paketväxling löser problemet med oanvända slots genom att statistiskt multiplexera flera anslutningar på en enda länk enligt deras trafikparametrar. Med andra ord, om ett stort antal föreningar pulseras (förhållandet mellan topp och medelaktivitet är 10 eller mer till 1), hoppas man att aktivitetstopparna för olika föreningar inte kommer att sammanfalla alltför ofta. Om det finns en matchning buffras ett av paketen tills lediga platser blir tillgängliga. Denna metod för att organisera anslutningar med korrekt valda parametrar gör att du kan ladda kanaler effektivt. Statistisk multiplexering, inte genomförbart i STM, och är den största fördelen bankomat.

Typer av ATM-nätverksgränssnitt

Först och främst är detta ett gränssnitt fokuserat på att ansluta till lokala nätverk som driver dataramar (familjer IEEE 802.x och FDDI). I detta fall måste gränssnittsutrustningen översätta lokala nätverksramar till nätverksöverföringselementet bankomat agerar som en global stomme som förbinder två segment av det lokala nätverket som är betydligt avlägsna från varandra.

Ett alternativ skulle kunna vara ett gränssnitt utformat för att betjäna ändnoder som direkt driver dataformat bankomat. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att öka effektiviteten i nätverk som kräver betydande mängder dataöverföring. För att koppla slutanvändare till ett sådant nätverk används speciella multiplexorer.

För att administrera ett sådant nätverk kör varje enhet en viss "agent" som stödjer behandling av administrativa meddelanden, hantering av anslutningar och bearbetning av data från motsvarande hanteringsprotokoll.

ATM-dataformat

Plastpåse bankomat bestäms av en särskild underkommitté ANSI, måste innehålla 53 byte.

5 byte upptas av rubriken, de återstående 48 är innehållet i paketet. Rubriken innehåller 24 bitar för identifieraren. VCI, 8 bitar är kontrollbitar, de återstående 8 bitarna är reserverade för kontrollsumman. Av innehållsdelens 48 byte kan 4 byte allokeras för ett speciellt anpassningsskikt bankomat, och 44 - faktiskt för data. Anpassningsbytes tillåter att korta paket kombineras bankomat i större enheter, såsom ramar Ethernet. Kontrollfältet innehåller tjänstinformation om paketet.

ATM-protokollskikt

Plats bankomat i en modell med sju nivåer ISO- någonstans runt dataöverföringsnivån. Det är sant att det är omöjligt att fastställa en exakt korrespondens, eftersom bankomat själv handlar om interaktionen mellan noder, kontroll av passage och routing, och detta görs på nivån för förberedelse och överföring av paket bankomat. Dock exakt korrespondens och position bankomat i modellen ISO inte så viktigt.Ännu viktigare, förstå hur man interagerar med befintliga nätverk TCP/IP och i OS Funktioner med applikationer som kräver direkt interaktion med nätverket.

Applikationer som har ett direkt gränssnitt bankomat, fördelarna med en homogen nätverksmiljö är tillgängliga bankomat.

Huvudbelastningen placeras på nivån "Virtuell anslutningshantering". bankomat", dekrypterar specifika rubriker bankomat, som upprättar och bryter anslutningar, utför demultiplexering och utför de åtgärder som krävs av det av kontrollprotokollet.

Fysiskt lager

Även om det fysiska lagret inte är en del av specifikationen bankomat, beaktas det av många standardiseringskommittéer. I grund och botten anses det fysiska lagret vara en specifikation SONET (Synkront optiskt nätverk) är en internationell standard för höghastighetsdataöverföring. Fyra typer av standardväxelkurser definieras: 51, 155, 622 och 2400 Mbit/s, motsvarande den internationella hierarkin för digital synkron överföring ( Synkron digital hierarki - SDH). SDH specificerar hur data fragmenteras och överförs synkront över fiberoptiska länkar utan att det krävs synkronisering av kanalerna och klockfrekvenserna för alla noder som är involverade i dataöverförings- och återställningsprocessen.

Dataflödeskontroll

På grund av hög nätverksprestanda bankomat mekanism som traditionellt används i nätverk TSR, olämplig. Om överföringskontroll tilldelades återkopplingen, skulle det under tiden tills återkopplingssignalen, efter att ha väntat på att kanalen ska allokeras och gått igenom alla konverteringsstadier, når källan, hinna överföra flera megabyte till kanalen, inte bara orsakar dess överbelastning, utan möjligen helt blockerar källan till överbelastning.

De flesta standardiseringsorganisationer är överens om behovet av ett holistiskt tillvägagångssätt för att klara inspektioner. Dess essens är detta: styrsignaler genereras när data passerar genom någon del av kedjan och bearbetas vid vilken närmaste sändande nod. Efter att ha mottagit motsvarande signal kan användargränssnittet välja vad som ska göras - minska överföringshastigheten eller informera användaren om att ett spill har inträffat.

I grund och botten idén om trafikkontroll i nätverk bankomat handlar om att påverka det lokala segmentet utan att påverka segment som går bra och att uppnå maximal genomströmning där det är möjligt.

Användargränssnittsprotokollstack i TCP/IP	Direkt ATM-gränssnitt
Data	Applikation som analyserar data
	OS-applikationsgränssnitt
	Hantera virtuella ATM-anslutningar
ATM Application Layer
Datanivå	Drivrutin för ATM-gränssnitt
Fysiskt lager (SONET)

100VG-AnyLAN

I juli 1993, på initiativ av företag AT&T Och Hewlett-Packard en ny kommitté organiserades IEEE 802.12, utformad för att standardisera ny teknik 100BaseVG. Denna teknik var en höghastighetsutvidgning av standarden IEEE 802.3(också känd som 100BaseT, eller Ethernet på tvinnat par).

I september företaget IBM föreslås kombinera stöd i den nya standarden Ethernet Och Token Ring. Namnet på den nya tekniken har också ändrats - 100VG-AnyLAN.

Tekniken måste stödja både befintliga nätverksapplikationer och nyskapade. Detta uppnås genom samtidig stöd för dataramformat och Ethernet, och Token Ring, som säkerställer transparensen i nätverk som byggs med ny teknik för befintliga program.

Sedan en tid tillbaka har partvinnade kablar ersatt koaxialkablar överallt. Dess fördelar är större mobilitet och tillförlitlighet, låg kostnad och enklare nätverksadministration. Processen med att ersätta koaxialkablar pågår också här. Standard 100VG-AnyLANär fokuserad både på tvinnade par (vilket som helst befintligt kabelsystem är lämpligt att använda) och på fiberoptiska linjer som tillåter ett betydande avstånd mellan abonnenter. Användningen av optisk fiber påverkar dock inte utbyteshastigheten.

Topologi

Eftersom den 100VG designad att ersätta Ethernet och Token Ring, den stöder topologierna som används för dessa nätverk (logiskt vanliga buss- respektive tokenring). Fysisk topologi är en stjärna, slingor eller grenar är inte tillåtna.

Med kaskadkoppling nav Endast en kommunikationslinje är tillåten mellan dem. Bildandet av reservlinjer är endast möjligt om exakt en är aktiv när som helst.

Standarden ger upp till 1024 noder i ett nätverkssegment, men på grund av minskad nätverksprestanda är det verkliga maxvärdet mer blygsamt - 250 noder. Liknande överväganden bestämmer det maximala avståndet mellan de mest avlägsna noderna - två och en halv kilometer.

Tyvärr tillåter inte standarden kombinationen i ett segment av system som samtidigt använder format Ethernet och Token Ring. För sådana nätverk finns speciella 100VG-AnyLAN broar Token Ring-Ethernet. Men vid konfiguration 100VG-Ethernet segmentet Ethernet med normal överföringshastighet (10 Mbit/s) kan anslutas med en enkel hastighetsomvandlare.

Utrustning

Överföringsmedia . För 100Base-T Ethernet kablar som innehåller fyra oskärmade tvinnade par används. Ett par används för att överföra data, ett par används för att lösa konflikter; de två återstående paren används inte. Uppenbarligen kommer överföring av data på alla fyra par att ge dig en fyrfaldig förstärkning. Ersätter standardkoden "Manchester" med en mer effektiv - 5B6B NRZ- ger förstärkningen nästan dubbelt så mycket (på grund av överföringen av två databitar i en klockcykel). Således, med endast en liten ökning av bärvågsfrekvensen (ca 20%), ökar prestandan för kommunikationslinjen tio gånger. Vid arbete med skärmade kablar typiska för nätverk Token Ring, två tvinnade par används, men med dubbla frekvensen (beroende på att kabeln är skärmad). Vid sändning över en sådan kabel används varje par som en fast enkelriktad kanal. Ett par bär indata, det andra bär utdata. Standardavståndet för noder där överföringsparametrar är garanterade är 100 meter för par i den tredje och fjärde kategorin och 200 meter för den femte.

Fiberoptiska par kan användas. Tack vare denna bärare ökar den täckta sträckan till två kilometer. Som med skärmad kabel används en dubbelriktad anslutning.

Hub 100VGkan anslutas i kaskad vilket säkerställer ett maximalt avstånd mellan noder i ett segment på oskärmade kablar på upp till 2,5 kilometer.

Hubs . Huvudaktören i att bygga nätverket 100VG-AnyLANär nav(eller nav). Alla nätverksenheter, oavsett syfte, är anslutna till nav. Det finns två typer av anslutningar: för upplänk och nedlänk. Med "upp" anslutning menar vi anslutning med nav högre nivå. "Ner" är en anslutning till ändnoder och hubb på lägre nivå (en port för varje enhet eller nav).

För att skydda data från obehörig åtkomst implementeras två driftslägen för varje port: konfidentiell och offentlig. I konfidentiellt läge tar varje port endast emot meddelanden adresserade direkt till den, i offentligt läge - alla meddelanden. Vanligtvis används offentligt läge för att ansluta broar och routrar, såväl som olika typer av diagnosutrustning.

För att förbättra systemets prestanda sänds data adresserad till en specifik nod endast till den. Data avsedd för sändning buffras till slutet av överföringen och skickas sedan till alla abonnenter.

100VG-AnyLAN och OSI-modell

I avsedd standard IEEE 802.12, 100VG-AnyLAN bestäms på dataöverföringsnivå (2:a nivån i sjunivåmodellen ISO) och på den fysiska nivån (1:a nivån ISO).

Dataöverföringsnivån är uppdelad i två undernivåer: logisk anslutningskontroll ( LLC - Logisk länkkontroll) och mediaåtkomstkontroll ( MAC - Medium Access Control).

Standard OSI Datalänkskiktet ansvarar för att säkerställa tillförlitlig dataöverföring mellan två nätverksnoder. Genom att ta emot ett paket för överföring från ett högre nätverkslager, kopplar datalänklagret mottagar- och källadresserna till detta paket, bildar en uppsättning ramar för överföring från det, och tillhandahåller den redundans som är nödvändig för feldetektering och felkorrigering. Datalänklagret ger stöd för ramformat Ethernet och Token Ring.

Övre undernivå - logisk anslutningskontroll - tillhandahåller dataöverföringslägen både med och utan upprättande av anslutning.

Lägre undernivå - medieåtkomstkontroll - under överföring säkerställer den slutliga bildandet av överföringsramen i enlighet med protokollet implementerat i detta segment ( IEEE 802.3 eller 802.5). Om vi ​​talar om att ta emot ett paket, bestämmer underskiktet adressens överensstämmelse, kontrollerar kontrollsumman och bestämmer överföringsfel.

Logiskt MAC-Underlagret kan delas in i tre huvudkomponenter: protokollet för begäran om prioritet, anslutningstestsystemet och systemet för förberedelse av överföringsramen.

Begär prioritetsprotokoll - Demand Priority Protocol (DPP)- tolkas av standarden 100VG-AnyLAN som en integrerad del MAC underskikt. DPP bestämmer i vilken ordning förfrågningar behandlas och anslutningar upprättas.

När en slutnod är redo att sända ett paket, skickar den en normal eller hög prioritetsförfrågan till hubben. Om noden inte har något att skicka skickar den en "fri" signal. Om noden inte är aktiv (till exempel datorn är avstängd) skickar den naturligtvis ingenting. I fallet med en kaskadkoppling av hubb, när en överföringsnod begär en begäran från en hubb på lägre nivå, sänder den senare begäran "upp".

Navavsöker hamnar cykliskt för att fastställa deras beredskap för överföring. Om flera noder är redo att sända samtidigt, analyserar hubben sina förfrågningar baserat på två kriterier - prioritet för begäran och det fysiska numret på porten som den sändande noden är ansluten till.

Förfrågningar med hög prioritet behandlas naturligtvis först. Sådana prioriteringar används av applikationer som är kritiska för svarstid, till exempel multimediasystem i fullformat. Nätverksadministratören kan associera dedikerade portar med hög prioritet. För att undvika prestandaförluster införs en speciell mekanism som förhindrar att alla förfrågningar som kommer från en nod tilldelas hög prioritet. Flera högprioritetsförfrågningar som görs samtidigt behandlas enligt den fysiska portadressen.

Efter att alla högprioritetsförfrågningar har behandlats, behandlas normala prioritetsförfrågningar i den ordning som också bestäms av den fysiska portadressen. För att säkerställa garanterad svarstid ges en normal förfrågan som har väntat 200-300 millisekunder hög prioritet.

Vid avfrågning av en port till vilken en hubb på lägre nivå är ansluten, initieras avfrågning av dess portar och först efter det återupptas avfrågning av högre nivåportar. nav. Således avfrågas alla ändnoder sekventiellt, oberoende av navnivån till vilken de är anslutna.

Anslutningstestsystem . Vid provning av anslutningar, stationen och dess nav utbyta speciella testpaket. Samtidigt får alla andra hubbar ett meddelande om att testning sker någonstans i nätverket. Förutom att verifiera anslutningar kan du få information om vilka typer av enheter som är anslutna till nätverket ( nav, broar, gateways och ändnoder), deras funktionssätt och adresser.

Anslutningar testas varje gång en nod initieras och varje gång en specificerad överföringsfelnivå överskrids. Att testa anslutningar mellan hubbar liknar att testa ändnodsanslutningar.

Förbereder transmissionsramen . Innan data överförs till det fysiska lagret är det nödvändigt att komplettera det med en tjänsthuvud och slut, inklusive att fylla i datafältet (om nödvändigt), abonnentadresser och kontrollsekvenser.

100VG-AnyLAN överföringsram

Avsedd standard IEEE-802.12 stöder tre typer av dataramformat: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) och ett speciellt format för anslutningstestramar IEEE 802.3.

Standarden begränsar det tillåtna nätverket genom att förbjuda användningen av olika ramformat inom samma nätverkssegment. Varje segment kan endast stödja en logisk standard, och för att bygga heterogena nätverk föreskrivs användningen av speciella broar.

Dataöverföringsordning för format Ethernet och Token Ringär densamma (den mest signifikanta byten sänds först, den minst signifikanta byten sist). Den enda skillnaden är ordningen på bitarna i byten: i formatet Ethernet De minst signifikanta bitarna sänds först, och Token Ring- seniorer.

Ram Ethernet (IEEE 802.3) måste innehålla följande fält:

D.A.- paketmottagarens adress (6 byte);

S.A.

L- datalängdsindikator (2 byte);

användardata och platshållare;

FCS- kontrollsekvens.

Ram Token Ring (IEEE 802.5) innehåller fler fält. Några av dem är protokoll 100VG-AnyLAN används inte, utan sparas endast för att säkerställa datakompatibilitet med 4 och 16 Mbit/s segment (när de utbyts genom lämpliga bryggor):

AC- åtkomstkontrollfält (1 byte, används ej);

F.C.- ramkontrollfält (1 byte, används ej);

D.A.- mottagaradress (6 byte);

S.A.- avsändaradress (6 byte);

R.I.- routerinformationsfält (0-30 byte);

informationsfält;

FCS- kontrollera sekvens (4 byte).

Fysiskt lager av 100VG-AnyLAN-nätverk

I modellen ISO Det fysiska lagret ansvarar för den direkta processen att överföra databitar från en nod till en annan. Kontakter, kablar, signalnivåer, frekvenser och andra fysiska egenskaper beskrivs av denna nivå.

Som en elektrisk standard för dataöverföring beslutade utvecklarna att återgå till den välkända metoden för direkt tvånivåkodning ( NRZ-kod), där en hög signalnivå motsvarar en logisk etta, och en låg signalnivå motsvarar en logisk nolla. En gång i tiden, i början av eran av digital dataöverföring, övergavs denna metod. Detta berodde främst på synkroniseringssvårigheter och inträffade trots den större informationstätheten per klockcykel för bärfrekvensen - två bitar per klockcykel.

Använder kodningen 5B6B, som förutbestämmer lika många nollor och ettor i den överförda datan, låter dig erhålla tillräcklig synkronisering. Även närvaron av tre bitar av samma nivå i rad (och fler av dem är förbjudna genom kodning och tolkas som ett fel) har inte tid att leda till avsynkronisering av sändaren och mottagaren.

Således, med en kodredundans på 20 %, fördubblas kanalkapaciteten. Vid en klockfrekvens på 30 MHz sänds 25 Mbit/s originaldata över ett par, den totala överföringsvolymen över fyra par av en kabel är 100 Mbit/s.

Hantera dataöverföring i nätverk

Nätverk byggda på oskärmade partvinnade kablar använder alla fyra kabelpar och kan arbeta i både fullduplex (för att överföra styrsignaler) och halvduplexläge, när alla fyra paren används för att överföra data i en riktning.

I skärmade par- eller fiberoptiska nätverk är två enkelriktade kanaler implementerade: en till exempel, den andra för överföring. Mottagning och sändning data kan utföras samtidigt.

I nätverk som använder optisk fiber eller skärmade par sker dataöverföring på liknande sätt. Små skillnader bestäms av närvaron av kanaler som ständigt arbetar i båda riktningarna. En nod kan till exempel ta emot ett paket och samtidigt skicka en tjänsteförfrågan.

Snabb Ethernet

Ethernet har, trots all sin framgång, aldrig varit elegant. Nätverkskort har bara ett rudimentärt begrepp av intelligens. De skickar faktiskt paketet först och tittar sedan för att se om någon annan överförde data samtidigt. Någon jämförde Ethernet med ett samhälle där människor bara kan kommunicera med varandra när alla skriker samtidigt.

Liksom sin föregångare, Snabbt Ethernet använder dataöverföringsmetoden CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection- Flera mediaåtkomst med bäraravkänning och kollisionsdetektion). Bakom denna långa och förvirrande akronym ligger en mycket enkel teknik. När är avgiften Ethernet måste skicka ett meddelande, den väntar först på tystnad, skickar sedan paketet och lyssnar samtidigt för att se om någon har skickat ett meddelande samtidigt. Om detta händer når inte båda paketen destinationen. Om det inte inträffade någon kollision, och kortet måste fortsätta att överföra data, kommer det fortfarande att vänta några mikrosekunder.

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Postat på http://www.allbest.ru/

L14: HöghastighetsteknikEthernet

I 1:SnabbEthernet

Fast Ethernet föreslogs av 3Com för att implementera ett nätverk med en överföringshastighet på 100 Mbit/s samtidigt som alla funktioner i 10 Mbit Ethernet bibehålls. För detta ändamål bevarades ramformatet och åtkomstmetoden helt. Detta gör att du kan spara programvaran helt. Ett av kraven var också användningen av ett kabelsystem med tvinnat par, som vid tiden för tillkomsten av Fast Ethernet tog en dominerande ställning.

Fast Ethernet innebär användning av följande kabelsystem:

1) Multimode fiberoptisk länk

Nätverksstruktur: hierarkiskt träd, byggt på hubbar, eftersom koaxialkabel inte var avsedd att användas.

Diametern på Fast Ethernet-nätverket är cirka 200 meter, vilket är förknippat med en minskning av överföringstiden för en ram med minsta längd. Nätverket kan fungera i antingen halvduplex- eller fullduplexläge.

Standarden definierar tre fysiska lagerspecifikationer:

1) Använd två oskärmade par

2) Användning av fyra oskärmade par

3) Användning av två optiska fibrer

P1: Specifikation 100Bas- TXoch 100Bas- FX

Dessa tekniker har, trots användningen av olika kablar, mycket gemensamt när det gäller funktionalitet. Skillnaden är att TX-specifikationen ger automatisk detektering av baudhastigheten. Om hastigheten inte kan bestämmas anses linjen fungera med en hastighet av 10 Mbit.

P2: Specifikation 100Bas- T4

När Fast Ethernet dök upp använde de flesta användare partvinnad kabel av kategori 3. För att överföra en signal med en hastighet av 100 Mbit/s genom ett sådant kabelsystem användes ett speciellt logiskt kodningssystem. I det här fallet är det möjligt att endast använda 3 par kabel för dataöverföring, och det 4:e paret används för avlyssning och kollisionsdetektering. Detta gör att du kan öka utbyteshastigheten.

P3:PRegler för att bygga nätverk med flera segmentSnabbEthernet

Fast Ethernet-repeaters är indelade i 2 klasser:

a. Stöder alla typer av logisk kodning

b. Den stöder endast en typ av logisk kodning, men kostnaden är mycket lägre.

Beroende på nätverkskonfigurationen är det därför tillåtet att använda en eller två typ 2-repeaters.

AT 2:Specifikation 100VG- NågraLAN

Detta är en teknik designad för att överföra data med en hastighet av 100 Mbit/s med antingen Ethernet- eller Token Ring-protokoll. För detta ändamål användes en prioriterad åtkomstmetod och ett nytt datakodningsschema, kallat "kvartettkodning". I detta fall överförs data med en hastighet av 25 Mbit/s över 4 tvinnade par, vilket totalt ger 100 Mbit/s.

Kärnan i metoden är som följer: en station som har en ram skickar en begäran till hubben för överföring, vilket kräver låg prioritet för vanliga data och hög prioritet för fördröjningskritiska data, det vill säga multimediadata. Hubben ger tillstånd att överföra motsvarande ram, det vill säga den fungerar på den andra nivån av OSI-modellen (länklager). Om nätverket är upptaget ställer hubben förfrågan i kö.

Den fysiska topologin för ett sådant nätverk är nödvändigtvis en stjärna, och förgrening är inte tillåten. Navet i ett sådant nätverk har två typer av portar:

1) Portar för nedåtgående kommunikation (till den lägre nivån i hierarkin)

2) Upplänksportar

Förutom hubbar kan ett sådant nätverk innefatta switchar, routrar och nätverksadaptrar.

Ett sådant nätverk kan använda Ethernet-ramar, Token Ring-ramar, såväl som sina egna anslutningstestramar.

De viktigaste fördelarna med denna teknik:

1) Möjlighet att använda befintligt 10 Mbit nätverk

2) Inga förluster på grund av konflikter

3) Möjlighet att bygga utökade nätverk utan att använda en switch

VID 3:GigabitEthernet

Höghastighets Gigabit Ethernet-teknik ger hastigheter på upp till 1 Gbps och beskrivs i rekommendationerna 802.3z och 802.3ab. Funktioner hos denna teknik:

1) Alla typer av ramar sparas

2) Det är möjligt att använda två mediaåtkomstprotokoll CSMA/CD och ett fullduplexsystem

Det fysiska överföringsmediet kan användas:

1) Fiberoptisk kabel

3) Koaxialkabel.

Jämfört med tidigare versioner finns det förändringar både på fysisk nivå och på MAC-nivå:

1) Minsta ramstorlek har ökats från 64 till 512 byte. Ramen utökas till 51 byte med ett speciellt förlängningsfält som sträcker sig i storlek från 448 till 0 byte.

2) För att minska overhead tillåts ändnoder att sända flera ramar i rad utan att släppa överföringsmediet. Detta läge kallas Burst Mode. I detta fall kan stationen sända flera ramar med en total längd på 65536 bitar.

Gigabit Ethernet kan implementeras på kategori 5 partvinnad kabel, med 4 par ledare. Varje par av ledare ger en överföringshastighet på 250 Mbit/s

B4: 10 gigabitEthernet

År 2002 hade ett antal företag utvecklat utrustning med en överföringshastighet på 10 Gbit/sek. Detta är i första hand Cisco-utrustning. I detta avseende utvecklades standarden 802.3ae. Enligt denna standard användes fiberoptiska linjer som dataöverföringsledningar. 2006 dök 802.3an-standarden upp, som använde partvinnad kabel av den sjätte kategorin. 10 Gigabit Ethernet-teknik är i första hand avsedd för överföring av data över långa avstånd. Den användes för att ansluta lokala nätverk. Låter dig bygga nätverk med en diameter på flera 10 km. Huvudfunktionerna i 10 Gigabit Ethernet inkluderar:

1) Duplexläge baserat på switchar

2) Tillgänglighet för 3 grupper av fysiska lagerstandarder

3) Använda fiberoptisk kabel som huvuddataöverföringsmedium

B5: 100 gigabitEthernet

2010 antogs en ny standard, 802.3ba, som föreskrev överföringshastigheter på 40 och 100 Gbit/sek. Huvudsyftet med att utveckla denna standard var att utvidga kraven för 802.3-protokollet till nya ultrahöga dataöverföringssystem. Samtidigt var uppgiften att bevara infrastrukturen i lokala datornät så mycket som möjligt. Behovet av en ny standard är förknippat med ökningen av mängden data som överförs över nätverk. Volymkraven överstiger avsevärt befintliga möjligheter. Denna standard stöder full-duplex-läge och är inriktad på olika dataöverföringsmedia.

Huvudmålen med att utveckla den nya standarden var:

1) Spara ramformat

2) Spara minsta och maximala ramstorlek

3) Upprätthålla felnivån inom samma gränser

4) Tillhandahålla stöd för en mycket tillförlitlig miljö för överföring av heterogena data

5) Tillhandahålla fysiska lagerspecifikationer för överföring över optisk fiber

De huvudsakliga användarna av system som utvecklats utifrån denna standard bör vara lagringsnätverk, serverfarmar, datacenter och telekommunikationsföretag. För dessa organisationer har datakommunikationssystem redan idag visat sig vara en flaskhals. Den framtida utvecklingen av Ethernet-nätverk är förknippad med 1 Tbit/sek-nätverk. Det förväntas att teknik som stöder sådana hastigheter kommer att dyka upp 2015. För att göra detta är det nödvändigt att övervinna ett antal svårigheter, särskilt att utveckla högfrekventa lasrar med en moduleringsfrekvens på minst 15 GHz. Dessa nätverk kräver också nya optiska kablar och nya moduleringssystem. De mest lovande överföringsmedierna anses vara fiberoptiska linjer med vakuumkärna, såväl som de som är gjorda av kol och inte av kisel som moderna linjer. Naturligtvis, med en sådan massiv användning av fiberoptiska linjer, är det nödvändigt att ägna mer uppmärksamhet åt optiska metoder för signalbehandling.

L15: LANTeckenRinga

F1: Allmän information

Token Ring - en token ring är en nätverksteknik där stationer endast kan överföra data när de äger en token som kontinuerligt cirkulerar genom nätverket. Denna teknik föreslogs av IBM och beskrivs i 802.5-standarden.

Huvudsakliga tekniska egenskaper hos Token Ring:

1) Maximalt antal stationer i ringen 256

2) Maximalt avstånd mellan stationerna 100 m för kategori 4 partvinnad kabel, 3 km för fiberoptisk multimodkabel

3) Med hjälp av broar kan du kombinera upp till 8 ringar.

Det finns 2 versioner av Token Ring-teknik, som ger överföringshastigheter på 4 och 16 Mbit/sek.

Fördelar med systemet:

1) Inga konflikter

2) Garanterad åtkomsttid

3) Bra prestanda under tung belastning, medan Ethernet vid 30 % belastning minskar hastigheten avsevärt

4) Stor storlek på överförda data per bildruta (upp till 18 KB).

5) Den faktiska hastigheten för ett 4 megabit Token Ring-nätverk visar sig vara högre än för ett 10 megabit Ethernet

Nackdelarna inkluderar:

1) Högre kostnad för utrustning

2) Token Ring-nätverksgenomströmningen är för närvarande mindre än i de senaste versionerna av Ethernet

B2: Strukturell och funktionell organisationTeckenRinga

Token Rings fysiska topologi är stjärna. Det implementeras genom att ansluta alla datorer via nätverksadaptrar till en enhet med flera åtkomst. Den överför ramar från nod till nod och är ett nav. Den har 8 portar och 2 kontakter för anslutning till andra hubbar. Om en av nätverksadaptrarna misslyckas överbryggas denna riktning och integriteten hos ringen äventyras inte. Flera nav kan strukturellt kombineras till ett kluster. Inom detta kluster är abonnenter anslutna i en ring. Varje nätverksnod tar emot en ram från en angränsande nod, återställer signalnivån och sänder den till nästa. En ram kan innehålla data eller en markör. När en nod behöver sända en ram, väntar adaptern på att token ska anlända. När den väl tar emot den omvandlar den token till en dataram och skickar den runt ringen. Paketet roterar runt hela ringen och anländer till noden som genererade paketet. Här kontrolleras korrektheten av ramen som passerar genom ringen. Antalet ramar som en nod kan sända under en session bestäms av tokenretentionstiden, som vanligtvis är = 10 ms. När en nod tar emot en token bestämmer den om den har data att sända och om dess prioritet överstiger det reserverade prioritetsvärdet som registrerats i token. Om det överskrider, fångar noden token och bildar en dataram. Under överföringen av token och dataram kontrollerar varje nod ramen för fel. När de upptäcks sätts en speciell felflagga, och alla noder ignorerar denna ram. När token passerar runt ringen har noder möjlighet att reservera den prioritet med vilken de vill sända sin ram. När den passerar genom ringen kommer ramen med högst prioritet att fästas på markören. Detta garanterar överföringsmediet mot ramkollisioner. Vid sändning av små bildrutor, såsom förfrågningar om att läsa en fil, finns det overhead i den fördröjning som krävs för att begäran ska slutföra sin tur och retur runt ringen. För att öka prestandan i ett nätverk med en hastighet på 16 Mbit/s används det tidiga tokenöverföringsläget. I detta fall skickar noden token till nästa nod omedelbart efter att ha sänt sin ram. Omedelbart efter att nätverket har slagits på utses 1 av noderna som den aktiva monitorn; den utför ytterligare funktioner:

1) Övervakning av närvaron av en markör på nätverket

2) Bildande av en ny markör när en förlust upptäcks

3) Bildande av diagnostisk personal

F3: Ramformat

Token Ring-nätverket använder tre typer av ramar:

1) Dataram

3) Uppsägningssekvens

En dataram består av följande uppsättning byte:

HP - initial separator. Storlek 1 byte, indikerar början av ramen. Den noterar också typen av skott: mellanliggande, sista eller singel.

UD - åtkomstkontroll. I detta fält kan noder till vilka data behöver överföras registrera behovet av att reservera en kanal.

Storbritannien - personalhantering. 1 byte. Indikerar ringhanteringsinformation.

AN - destinationsnodadress. Kan vara 2 eller 6 byte lång, beroende på inställningar.

AI - källadress. Även 2 eller 6 byte.

Data. Detta fält kan innehålla data avsedda för nätverkslagerprotokoll. Det finns ingen speciell begränsning på fältets längd, men dess längd är begränsad baserat på den tillåtna hålltiden för token (10 millisekunder). Under denna tid kan du vanligtvis överföra från 5 till 20 kilobyte information, vilket är den faktiska begränsningen.

KS - kontrollsumma, 4 byte.

KR - ändavskiljare. 1 byte.

SC - ramstatus. Kan till exempel innehålla information om ett fel som finns i ramen.

Den andra typen av ram är en markör:

Den tredje ramen är kompletteringssekvensen:

Används för att slutföra en överföring när som helst.

L16: LANFDDI

F1: Allmän information

FDDI - fiberoptiskt distribuerat datagränssnitt.

Detta är en av de första höghastighetsteknikerna som används i fiberoptiska nätverk. FDDI-standarden är implementerad med maximal överensstämmelse med Token Ring-standarden.

FDDI-standarden ger:

1) Hög tillförlitlighet

2) Flexibel omkonfiguration

3) Överföringshastighet upp till 100 Mbit/s

4) Långa avstånd mellan noder, upp till 100 kilometer

Nätverksfördelar:

1) Hög bullerimmunitet

2) Sekretess för informationsöverföring

3) Utmärkt galvanisk isolering

4) Möjlighet att kombinera ett stort antal användare

5) Garanterad nätverksåtkomsttid

6) Inga konflikter även under tung belastning

Brister:

1) Hög kostnad för utrustning

2) Svårighet att använda

B2: Strukturell organisation av nätverket

Topologi - dubbelring. Dessutom används 2 flerriktade fiberoptiska kablar:

Under normal drift används huvudringen för dataöverföring. Den andra ringen är en backupring och säkerställer dataöverföring i motsatt riktning. Den aktiveras automatiskt vid kabelskador eller när arbetsstationen går sönder

Punkt-till-punkt-kopplingen mellan stationer förenklar standardisering och gör att olika typer av fibrer kan användas på olika platser.

Standarden tillåter användning av två typer av nätverksadaptrar:

1) Adapter typ A. Ansluts direkt till 2 linjer och kan ge driftshastigheter på upp till 200 Mbit/s

2) Adapter typ B. Ansluts endast till den första ringen och stöder hastigheter upp till 100 Mbit/s

Förutom arbetsstationer kan nätverket innehålla kommunikationshubbar. De bidrar:

1) Nätverksövervakning

2) Feldiagnos

3) Konvertera en optisk signal till en elektrisk signal och vice versa om det är nödvändigt att ansluta ett tvinnat par

Speciellt utbyteshastigheten i sådana nätverk ökar på grund av en speciell kodningsmetod som utvecklats specifikt för denna standard. I den kodas tecken inte med hjälp av bytes, utan med hjälp av nibbles, som kallas knapra.

F3: Funktionell nätverksorganisation

Standarden baserades på token-åtkomstmetoden som användes i Token Ring. Skillnaden mellan FDDI-åtkomstmetoden och Token Ring är följande:

1) FDDI använder multipel tokenöverföring, där en ny token sänds till en annan station omedelbart efter slutet av ramöverföringen, utan att vänta på att den återvänder

2) FDDI ger inte möjlighet att sätta prioritet och redundans. Varje station anses vara asynkron, nätverksåtkomsttiden är inte kritisk för den. Det finns också synkrona stationer, med mycket strikta restriktioner för åtkomsttid och på intervallet mellan dataöverföringar. För sådana stationer är en komplex nätverksåtkomstalgoritm installerad, men höghastighets- och prioriterad ramöverföring säkerställs

F4: Ramformat

Ramformat skiljer sig något från Token Ring-nätverket.

Dataramformat:

P. Dataramen inkluderar en ingress. Den tjänar till initial mottagningssynkronisering. Den initiala längden på ingressen är 8 byte (64 bitar). Men med tiden, under en kommunikationssession, kan storleken på ingressen minska

NR. Starta separator.

STORBRITANNIEN. Personaladministration. 1 byte.

AN och AI. Destination och källadress. Storlek 2 eller 6 byte.

Längden på datafältet kan vara godtycklig, men ramstorleken bör inte överstiga 4500 byte.

KS. Kontrollera summan. 4 bytes

KR. Ändavskiljare. 0,5 byte.

SK. Ramstatus. Ett fält med godtycklig längd, inte mer än 8 bitar (1 byte), som indikerar resultatet av rambearbetning. Ett fel upptäcktes\data kopierades och så vidare.

Tokenramen i detta nätverk har följande sammansättning:

L17: Trådlösa LAN (WLAN)

B1: Allmänna principer

Det finns två möjliga sätt att organisera sådana nätverk:

1) Med basstation. Genom vilken data utbyts mellan arbetsstationer

2) Utan basstation. När bytet genomförs direkt

Fördelar med BLWS:

1) Enkelhet och låg kostnad för konstruktion

2) Användarrörlighet

Brister:

1) Låg bullerimmunitet

2) Osäkert täckningsområde

3) Problemet med "dold terminal". Problemet med den "dolda terminalen" är detta: station A sänder en signal till station B. Station C ser station B men ser inte station A. Station C tror att B är ledig och sänder sina data till den.

F2: Dataöverföringsmetoder

De viktigaste metoderna för dataöverföring är:

1) Ortogonal frekvensdelningsmultiplexering (OFDM)

2) Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

3) Direct Serial Spread Spectrum (DSSS)

P1: Ortogonal frekvensmultiplexering

Används för att överföra data i hastigheter upp till 54 Mbit/s med en frekvens på 5 GHz. Databitströmmen är uppdelad i N delströmmar, som var och en moduleras autonomt. Baserat på den snabba Fouriertransformen viks alla bärvågor till en gemensam signal, vars spektrum är ungefär lika med spektrumet för en modulerad delström. Vid den mottagande änden återställs den ursprungliga signalen med användning av den inversa Fouriertransformen.

P2: Spektrumexpansion genom frekvenshopp

Metoden bygger på en konstant förändring av bärvågsfrekvensen inom ett givet område. En viss del av data sänds i varje tidsintervall. Denna metod ger mer tillförlitlig dataöverföring, men är mer komplex att implementera än den första metoden.

P3: Direkt seriellt spridningsspektrum

Varje bit i den överförda datan ersätts av en binär sekvens. Samtidigt ökar dataöverföringshastigheten, vilket innebär att spektrumet av sända frekvenser utökas. Denna metod ger också ökad brusimmunitet.

F3: TeknikWiFi

Denna teknik beskrivs av 802.11-protokollstacken.

Det finns flera alternativ för att bygga ett nätverk i enlighet med denna stack.

Alternativ	Standard	Räckvidd	Kodningsmetod	Överföringshastighet
		Infraröd 850 nm

F4: TeknikWiMax (802.16)

Trådlös bredbandsteknik med hög bandbredd. Den representeras av standarden 802.16 och är avsedd för att bygga regionala nätverk på långa avstånd.

Den tillhör punkt-till-multipunkt-standarden. Och det krävde att sändaren och mottagaren var i sikte.

Alternativ	Standard	Räckvidd	Fart	Cellradie
			32 - 134 Mbit\s
			1 - 75 Mbit\s	5 - 8 (upp till 50) km
			1 - 75 Mbit\s

De viktigaste skillnaderna mellan WiMax-standarden och WiFi:

1) Låg rörlighet, endast det sista alternativet ger användarrörlighet

2) Utrustning av högre kvalitet kräver mer pengar

3) Långa dataöverföringsavstånd kräver ökad uppmärksamhet på informationssäkerhet

4) Stort antal användare i cellen

5) Hög genomströmning

6) Hög kvalitet som betjänar multimediatrafik

Till en början utvecklades detta nätverk som ett nätverk av trådlös, fast kabel-tv, men det klarade inte denna uppgift särskilt bra och utvecklas för närvarande för att betjäna mobilanvändare som rör sig i hög hastighet.

F5: Trådlösa personliga nätverk

Sådana nätverk är utformade för samverkan mellan enheter som tillhör samma ägare och ligger på kort avstånd från varandra (flera tiotals meter).

P1:Blåtand

Denna teknik, som beskrivs i 802.15-standarden, säkerställer interaktionen mellan olika enheter i frekvensområdet 2,4 MHz, med en växelkurs på upp till 1 Mbit/s.

Bluetooth bygger på konceptet med ett piconet.

Skiljer sig i följande egenskaper:

1) Täckningsområde upp till 100 meter

2) Antal enheter 255

3) Antal fungerande enheter 8

4) En huvudenhet, vanligtvis en dator

5) Med hjälp av en bro kan du kombinera flera pikonetter

6) Ramar är 343 byte långa

P2: TeknikZigBee

ZegBee är en teknik som beskrivs i 802.15.4-standarden. Den är designad för att bygga trådlösa nätverk med lågeffektsändare. Den siktar på lång batteritid och större säkerhet vid låga datahastigheter.

Huvuddragen för denna teknik är att den, med låg strömförbrukning, inte bara stöder trådlös teknik och punkt-till-punkt-kommunikation, utan även komplexa trådlösa nätverk med en mesh-topologi.

Huvudsyftet med sådana nätverk:

1) Automatisering av bostadslokaler och lokaler under uppförande

2) Personlig medicinsk diagnostisk utrustning

3) Industriella övervaknings- och kontrollsystem

Tekniken är designad för att vara enklare och billigare än alla andra nätverk.

Det finns tre typer av enheter i ZigBee:

1) Samordnare. Etablera en anslutning mellan nätverk och kunna lagra information från enheter som finns i nätverket

2) Router. Att ansluta

3) Avsluta enheten. Kan endast överföra data till samordnaren

Dessa enheter fungerar i olika frekvensområden, ungefär 800 MHz, 900 MHz, 2400 MHz. Kombinationen av olika frekvenser säkerställer hög brusimmunitet och tillförlitlighet för detta nätverk. Dataöverföringshastigheten är flera tiotals kilobits per sekund (10 - 40 kbit/s), avståndet mellan stationerna är 10 - 75 meter.

F6: Trådlösa sensornätverk

De är ett distribuerat, självorganiserande, feltolerant nätverk som består av många sensorer som inte diskuteras och inte kräver speciell konfiguration. Sådana nätverk används i produktion, transport, livsuppehållande system och säkerhetssystem. De används för att övervaka olika parametrar (temperatur, fuktighet...), tillgång till föremål, fel på ställdon och miljöparametrar i miljön.

Nätverket kan bestå av följande typer av enheter:

1) Nätverkssamordnare. Organisera och ställa in nätverksparametrar

2) Fullt fungerande enhet. Inkluderar, men är inte begränsat till, ZigBee-support

3) En enhet med en begränsad uppsättning funktioner. För att ansluta till sensorn

L18: Principer för att organisera globala nätverk

B1: Klassificering och utrustning

En uppsättning olika nätverk som är belägna på avsevärt avstånd från varandra och förenade till ett enda nätverk med hjälp av telekommunikationsorgan utgör ett geografiskt distribuerat nätverk.

Modern telekommunikation kombinerar geografiskt distribuerade nätverk till ett globalt datornätverk. Eftersom geografiskt distribuerade nätverk och Internet använder samma nätverksbildande system, kombineras de vanligtvis till en enda klass WAN (Wide Area Networks).

Till skillnad från lokala nätverk är huvuddragen i globala nätverk:

1) Obegränsad territoriell täckning

2) Kombinera datorer av olika typer

3) Specialutrustning används för att överföra data över långa avstånd

4) Nätverkstopologi är godtycklig

5) Särskild uppmärksamhet ägnas åt routing

6) Det globala nätverket kan innehålla dataöverföringskanaler av olika typer

Fördelarna inkluderar:

1) Ge användare obegränsad tillgång till dator- och informationsresurser

2) Möjlighet att komma åt nätverket från nästan var som helst i världen

3) Möjligheten att överföra alla typer av data, inklusive video och ljud.

De huvudsakliga typerna av bredare nätverksenheter inkluderar:

1) Repeaters och nav. De är passiva sätt att ansluta nätverk. Fungerar på den första nivån av OSI-modellen

2) Broar, routrar, kommunikatörer och gateways. De är aktiva sätt att bygga nätverk. Huvudfunktionen hos aktiva verktyg är signalförstärkning och trafikkontroll, det vill säga de fungerar på den andra nivån av OSI-modellen

B2: Broar

Detta är den enklaste nätverksenheten som förenar nätverkssegment och reglerar passagen av ramar mellan dem.

2 segment sammankopplade med en bro förvandlas till ett enda nätverk. Bryggan arbetar vid det andra datalänklagret och är transparent för protokoll på högre nivå.

För att överföra ramar från ett segment till ett annat genererar bryggan en tabell som innehåller:

1) Lista över adresser anslutna till stationen

2) Port som stationerna är anslutna till

3) Tidpunkt för senaste rekorduppdatering

Till skillnad från en repeater, som helt enkelt sänder ramar, analyserar en brygga ramarnas integritet och filtrerar dem. För att få information om platsen för en station läser broar information från ramen som passerar genom den och analyserar svaret från stationen som tog emot denna ram.

Fördelarna med broar är:

1) Relativ enkelhet och låg kostnad

2) Lokala ramar sänds inte till ett annat segment

3) Förekomsten av bron är transparent för användarna

4) Broar anpassar sig automatiskt till konfigurationsändringar

5) Broar kan ansluta nätverk som använder olika protokoll

Brister:

1) Förseningar i broar

2) Oförmåga att använda alternativa vägar

3) Bidra till skurar av trafik på nätverket, till exempel när du söker efter stationer som inte finns på listan

Det finns fyra huvudtyper av broar:

1) Transparent

2) Broadcasting

3) Inkapsling

4) Med routing

P1: Transparenta broar

Transparenta broar är designade för att ansluta nätverk med identiska protokoll på fysisk nivå och datalänksnivå.

Den transparenta bryggan är en självlärande enhet, för varje anslutet segment bygger den automatiskt stationsadresstabeller.

Driftsalgoritmen för bron är ungefär som följer:

1) Mottagning av den inkommande ramen i bufferten

2) Analys av källadressen och dess sökning i adresstabellen

3) Om källadressen inte finns i tabellen registreras adressen och portnumret varifrån ramen kom i tabellen

4) Destinationsadressen analyseras och söks i adresstabellen

5) Om destinationsadressen hittas och den tillhör samma segment som källadressen, det vill säga ingångsportnumret matchar utportnumret, tas ramen bort från bufferten

6) Om destinationsadressen finns i adresstabellen och den tillhör ett annat segment, skickas ramen till motsvarande port för överföring till det önskade segmentet

7) Om destinationsadressen inte finns i adresstabellen sänds ramen till alla segment utom segmentet från vilket den kom

P2: Broadcasting broar

De är designade för att kombinera nätverk med olika protokoll på datalänken och fysisk nivå.

Sändningsbryggor förenar nätverk genom att manipulera "kuvert", det vill säga när ramar sänds från ett Ethernet Token Ring-nätverk, ersätts Ethernet-ramhuvudet och trailern med Token Ring-huvudet och trailern. Ett problem som kan uppstå är att den tillåtna ramstorleken på två nätverk kan vara olika, så alla nätverk måste konfigureras med samma ramstorlek i förväg.

P3: Inkapslande broar

fiberoptiskt gränssnitt nätverk trådlöst

Inkapslande bryggor är designade för att ansluta nätverk med samma protokoll över ett höghastighetsstamnät med ett annat protokoll. Till exempel sammankoppling av Ethernet-nätverk genom FDDI-sammankoppling.

Till skillnad från broadcast-bryggor, där headern och trailern byts ut, placeras i detta fall de mottagna ramarna, tillsammans med headern, i ett annat envelopp, som används i stamnätet. Destinationsbryggan hämtar den ursprungliga ramen och skickar den till segmentet där destinationen finns.

FDDI-fältet är alltid tillräckligt långt för att rymma vilken ram som helst i ett annat protokoll.

P4: Broar med källdirigering

Sådana bryggor använder ramdirigeringsinformation inspelad i ramhuvudet av basstationen.

I det här fallet behövs inte adresstabellen. Denna metod används oftast i Token Ring för att överföra ramar mellan olika segment.

F3: Routers

Routrar, som broar, låter dig effektivt kombinera nätverk och öka deras storlek. Till skillnad från en brygga, vars funktion är transparent för nätverksenheter, måste routrar uttryckligen ange porten genom vilken ramen kommer att passera.

Inkommande paket läggs in i inmatningsklippbordet och analyseras med hjälp av routerns centrala processor. Baserat på analysresultaten väljs utmatningsklippbordet.

Routrar kan delas in i följande grupper:

1) Perifera routrar. För att ansluta små filialer till det centrala kontorsnätet

2) Fjärråtkomstroutrar. För medelstora nätverk

3) Kraftfulla routrar med ryggrad

P1: Perifera routrar

För att ansluta till det centrala kontorsnätverket har de 2 portar med begränsad kapacitet. En för att ansluta till ditt nätverk och den andra till det centrala nätverket.

Alla funktioner är tilldelade centralkontoret, så perifera routrar kräver inget underhåll och är mycket billiga.

P2: Fjärråtkomstroutrar

De har vanligtvis en fast struktur och innehåller 1 lokal port och flera portar för anslutning till andra nätverk.

De bidrar:

1) Tillhandahålla en kommunikationskanal på begäran

2) Datakomprimering för att öka genomströmningen

3) Automatisk växling av trafik till uppringda linjer när huvud- eller förhyrd förbindelse går sönder

P3: Backbone-routrar

De är indelade i:

1) Med centraliserad arkitektur

2) Med rätad arkitektur

Funktioner hos routrar med distribuerad arkitektur:

1) Modulär design

2) Tillgänglighet för upp till flera dussin portar för anslutning till olika nätverk

3) Stöd för feltoleransverktyg

I routrar med centraliserad arkitektur är alla funktioner koncentrerade i en modul. Routrar med en distribuerad arkitektur ger högre tillförlitlighet och prestanda jämfört med en centraliserad arkitektur.

F4: Routningsprotokoll

Alla routingmetoder kan delas in i 2 grupper:

1) Statiska eller fasta routingmetoder

2) Dynamiska eller adaptiva routingmetoder

Statisk routing innebär användning av rutter som ställs in av systemadministratören och som inte ändras under en längre tidsperiod.

Statisk routing används i små nätverk och har följande fördelar:

1) Låga routerkrav

2) Ökad nätverkssäkerhet

Samtidigt har det också betydande nackdelar:

1) Mycket hög arbetsintensitet vid drift

2) Brist på anpassning till förändringar i nätverkstopologi

Dynamisk routing låter dig ändra rutten automatiskt när det finns trängsel eller fel i nätverket. Routningsprotokoll i detta fall implementeras programmatiskt i routern, vilket skapar routingtabeller som visar nätverkets aktuella tillstånd.

Interna routingprotokoll är baserade på utbytesalgoritmer:

1) Vektorlängdstabeller (DVA)

2) Länkstatusinformation (LSA)

DVA är en algoritm för att utbyta information om tillgängliga nätverk och avstånd till dem genom att skicka broadcast-paket.

Denna algoritm är implementerad i ett av de allra första RIP-protokollen, som inte har förlorat sin relevans till denna dag. De skickar regelbundet broadcast-paket för att uppdatera routingtabeller.

Fördelar:

1) Enkelhet

Brister:

1) Långsam bildning av optimala rutter

LSA är en algoritm för att utbyta information om kanalernas tillstånd, den kallas även den kortaste vägpreferensalgoritmen.

Den bygger på att bygga en dynamisk nätverkstopologikarta genom att samla in information om alla anslutna nätverk. När tillståndet för dess nätverk ändras skickar en router omedelbart ett meddelande till alla andra routrar.

Fördelarna inkluderar:

1) Garanterad och snabb ruttoptimering

2) Mindre mängd information som överförs över nätverket

Tillsammans med utvecklingen av fördelarna med LSA-algoritmen var utvecklingen av OSPF-protokollet. Detta är det mest moderna och mest använda protokollet, det ger följande ytterligare funktioner till den grundläggande LSA-algoritmen:

1) Snabbare ruttoptimering

2) Lätt att felsöka

3) Dirigera paket enligt tjänsteklass

4) Autentisering av rutter, det vill säga frånvaron av möjligheten till paketavlyssning av angripare

5) Skapa en virtuell kanal mellan routrar

F5: Jämförelse av routrar och broar

Fördelarna med routrar jämfört med broar inkluderar:

1) Hög datasäkerhet

2) Hög tillförlitlighet för nätverk på grund av alternativa vägar

3) Effektiv lastfördelning över kommunikationskanaler genom att välja de bästa vägarna för dataöverföring

4) Större flexibilitet genom att välja en rutt enligt dess mått, dvs ruttkostnad, genomströmning och så vidare

5) Möjlighet att kombinera med olika paketlängder

Nackdelarna med routrar inkluderar:

1) Relativt stor fördröjning vid överföring av paket

2) Komplexitet av installation och konfiguration

3) När du flyttar en dator från ett nätverk till ett annat måste du ändra dess nätverksadress

4) Högre produktionskostnad, eftersom dyra processorer, stort RAM-minne och dyr programvara krävs

Följande karakteristiska egenskaper hos broar och routrar kan särskiljas:

1) Broar fungerar med MAC (det vill säga fysiska) adresser och routrar fungerar med nätverksadresser

2) För att bygga en rutt använder broar endast avsändarens och mottagarens adresser, medan routrar använder många olika källor för att välja en rutt

3) Broar har inte tillgång till data i kuvertet, men routrar kan öppna kuverten och dela upp paketen i kortare

4) Med hjälp av bryggor filtreras bara paket, och routrar vidarebefordrar paket till en specifik adress

5) Broar tar inte hänsyn till ramprioritet, och routrar tillhandahåller olika typer av tjänster

6) Bryggor ger låg latens, även om ramförlust är möjlig när den är överbelastad, och routrar introducerar mer latens

7) Broar garanterar inte ramleverans, men routrar gör det

8) Bryggan slutar fungera om nätverket misslyckas, och routern söker efter en alternativ rutt och håller nätverket i drift

9) Broar ger en ganska lägre säkerhetsnivå än routrar

F6: Omkopplare

När det gäller funktionalitet upptar en switch en mellanposition mellan en bro och en router. Den arbetar vid det andra länklagret, det vill säga den växlar data baserat på MAC-adresser.

Prestandan hos växlar är betydligt högre än för broar.

Den kanoniska strukturen för en switch kan representeras enligt följande:

Till skillnad från en brygga har varje port på en switch sin egen processor, medan en brygga har en gemensam processor. Omkopplaren upprättar en väg för alla ramar, det vill säga en så kallad skur bildas.

Växelmatrisen överför ramar från ingångsbuffertar till utgångsbuffertar baserat på växlingsmatrisen.

2 växlingsmetoder används:

1) Med fullbildsbuffring, det vill säga, överföringen börjar efter att hela ramen har lagrats i bufferten

2) I farten, när huvudanalys börjar omedelbart efter att ingångsporten\buffert har angetts och ramen skickas omedelbart till den önskade utgångsbufferten

Switchar är indelade i:

1) Halvduplex, när ett nätverkssegment är anslutet till varje port

2) Duplex, när endast en arbetsstation är ansluten till porten

Switchar är mer intelligenta nätverksenheter än broar. De tillåter:

1) Upptäck automatisk kommunikationskonfiguration

2) Översätt länklagerprotokoll

3) Filterramar

4) Ange trafikprioriteringar

L19: Anslutningsorienterade nätverk

B1: Principen för paketöverföring baserad på virtuella kanaler

Byte i nätverk kan baseras på två metoder:

1) Datagrammetod (anslutningslös)

2) Baserat på virtuell kanal (anslutningsorienterad)

Det finns två typer av virtuella kanaler:

1) Uppringd (för hela sessionen)

2) Permanent (bildas manuellt och oföränderlig under lång tid)

När en switchad kanal skapas utförs routing en gång, när det första paketet passerar igenom. Denna kanal tilldelas ett villkorligt nummer, genom vilket överföringen av andra paket adresseras.

Denna organisation minskar förseningen:

1) Beslutet att vidarebefordra ett paket görs snabbare på grund av den korta växlingstabellen

2) Den effektiva dataöverföringshastigheten ökar

Att använda permanenta kanaler är mer effektivt eftersom det inte finns något steg för etablering av anslutning. Flera paket kan emellertid sändas samtidigt över en beständig länk, vilket minskar den effektiva dataöverföringshastigheten. Permanenta virtuella kretsar är billigare än dedikerade kretsar.

P1: Nätverkets syfte och struktur

Sådana nätverk är bäst lämpade för att överföra lågintensiv trafik.

X.25-nätverk kallas också paketväxlingsnätverk. Under lång tid var sådana nätverk de enda nätverk som fungerade på låghastighets, opålitliga kommunikationskanaler.

Sådana nätverk består av växlar som kallas paketförmedlingscentraler belägna på olika geografiska platser. Switcharna är anslutna till varandra med kommunikationslinjer, som kan vara antingen digitala eller analoga. Flera låghastighetsströmmar från terminalerna kombineras till ett paket som sänds över nätverket. För detta ändamål används speciella enheter - paketdataadapter. Det är till denna adapter som terminaler som fungerar på nätverket är anslutna.

Funktionerna för paketdataadaptern är:

1) Sammansättning av symboler i paket

2) Analysera paket och mata ut data till terminaler

3) Hantering av anslutnings- och frånkopplingsprocedurer över nätverket

Terminaler i nätverket har inga egna adresser, de känns igen av porten på paketdataadaptern som terminalen är ansluten till.

P2: Protokollstapelx.25

Standarderna beskrivs på 3 protokollnivåer: fysisk, kanal och nätverk.

På den fysiska nivån definieras ett universellt gränssnitt mellan dataöverföringsutrustning och terminalutrustning.

På länknivå säkerställs ett balanserat driftsätt, vilket innebär likvärdighet mellan noder som deltar i anslutningen.

Nätverkslagret utför funktionerna paketdirigering, anslutningsetablering och avslutning samt dataflödeskontroll.

P3: Etablera en virtuell anslutning

För att upprätta en anslutning skickas ett speciellt samtalspaket. I detta paket, i ett speciellt fält, anges numret på den virtuella kanal som kommer att bildas. Detta paket passerar genom noderna och bildar en virtuell kanal. Efter att paketet har passerat och en kanal har skapats läggs numret på denna kanal in i de återstående paketen och paket med data sänds genom den.

Nätverksprotokollet x.25 är designat för låghastighetskanaler med hög störningsnivå och garanterar inte genomströmning, men låter dig ställa in trafikprioritet.

P1: Teknikens egenskaper

Sådana nätverk är mycket bättre lämpade för att överföra bursty lokal nätverkstrafik om högkvalitativa kommunikationslinjer är tillgängliga (till exempel fiberoptik).

Teknikfunktioner:

1) Datagramdriftsläget ger hög genomströmning, upp till 2 Mbit/s, låga ramfördröjningar, men samtidigt finns det ingen garanti för överföringssäkerhet

2) Stöd för grundläggande indikatorer på tjänstens kvalitet, främst den genomsnittliga dataöverföringshastigheten

3) Användning av 2 typer av virtuella kanaler: permanenta och switchade

4) Frame Relay-tekniken använder en virtuell anslutningsteknik som liknar x.25, men data överförs endast på användar- och datalänksnivå, medan den på x.25 också överförs på nätverksnivå

5) Frame Relay overhead är mindre än x,25

6) Länklagerprotokollet har 2 driftlägen:

a. Grundläggande. För dataöverföring

b. Chef. För kontroll

7) Frame Relay-tekniken är fokuserad på kommunikationskanaler av hög kvalitet och tillhandahåller inte detektering och korrigering av förvrängda ramar

P2: Stöd kvaliteten på tjänsten

Denna teknik stöder kvaliteten på beställningsproceduren för tjänster. Dessa inkluderar:

1) Överenskommen hastighet med vilken data ska överföras

2) Överenskommen volym av rippel, det vill säga det maximala antalet byte per tidsenhet

3) Ytterligare rippelvolym, det vill säga det maximala antalet byte som kan överföras utöver det inställda värdet per tidsenhet

P3: Använda nätverkRamRelä

Frame Relay-teknik i territoriella nätverk kan betraktas som en analog till Ethernet i lokala nätverk.

Båda teknikerna:

1) Tillhandahålla snabba transporttjänster utan garanti för leverans

2) Om ramar går förlorade görs inget försök att återställa dem, det vill säga den användbara genomströmningen av ett givet nätverk beror på kanalens kvalitet

Samtidigt är det inte tillrådligt att överföra ljud, än mindre video, över sådana nätverk, även om tal kan överföras på grund av förekomsten av prioriteringar.

P1: Allmänna begrepp för ATM

Det är en teknologi i asynkront läge som använder små paket som kallas celler(celler).

Denna teknik är designad för att överföra röst, video och data. Kan användas både för att bygga lokala nätverk och motorvägar.

Datornätverkstrafik kan delas in i:

1) Streaming. Representerar ett enhetligt dataflöde

2) Pulserande. Ojämnt, oförutsägbart flöde

Strömmande trafik är typiskt för överföring av multimediafiler (video), för vilka bildfördröjning är den mest kritiska. Sprängande trafik är filöverföring.

ATM-teknik kan betjäna alla typer av trafik på grund av:

1) Virtuella kanaltekniker

2) Förbeställ kvalitetsparametrar

3) Genom att prioritera

P2: PrinciperATM-tekniker

Tillvägagångssättet är att överföra alla typer av trafik i paket med fast längd - celler 53 byte långa. 48 byte - data + 5 byte - rubrik. Cellstorleken valdes, å ena sidan, baserat på att minska fördröjningstiden i noder, och å andra sidan, baserat på att minimera genomströmningsförluster. Dessutom, när du använder virtuella kanaler, innehåller rubriken endast det virtuella kanalnumret, som kan innehålla maximalt 24 bitar (3 byte).

Ett ATM-nätverk har en klassisk struktur: ATM-växlar anslutna med kommunikationslinjer som användare ansluter till.

P3: ATM-protokollstack

Protokollstacken motsvarar de 3 nedre lagren i OSI-modellen. Det inkluderar: anpassningslager, ATM-lager och fysiskt lager. Det finns dock ingen direkt överensstämmelse mellan ATM- och OSI-lagren.

Anpassningsskiktet är en uppsättning protokoll som konverterar data från de övre skikten till celler i det format som krävs.

ATM-protokollet hanterar direkt överföringen av celler via switchar. Det fysiska lagret bestämmer koordinationen av överföringsanordningar med kommunikationslinjen och parametrarna för överföringsmediet.

P4: Säkerställa kvaliteten på tjänsten

Kvaliteten ställs in av följande trafikparametrar:

1) Maximal cellhastighet

2) Medelhastighet

3) Minsta hastighet

4) Maximalt rippelvärde

5) Andel förlorade celler

6) Cellfördröjning

Trafik i enlighet med de angivna parametrarna är indelad i 5 klasser:

Klass X är reserverad och parametrar för den kan ställas in av användaren.

L20: Globalt nätverkInternet

B1: Kort historia om skapande och organisationsstrukturer

Det globala internetnätverket är implementerat baserat på en stapel av TCP\IP-nätverksprotokoll som säkerställer dataöverföring mellan lokala och territoriella nätverk, såväl som kommunikationssystem och enheter.

Uppkomsten av Internet från TCP\IP-protokollstacken föregicks av skapandet av ARPANET-nätverket i mitten av 60-talet av förra seklet. Detta nätverk skapades under överinseende av Office of Scientific Research vid det amerikanska försvarsdepartementet och dess utveckling anförtroddes ledande amerikanska universitet. 1969 lanserades nätverket och det bestod av 4 noder. 1974 utvecklades de första TCP\IP-modellerna och 1983 gick nätverket helt över till detta protokoll.

Parallellt, 1970, började utvecklingen av nätverket mellan universiteten NSFNet. Och 1980 slogs dessa två utvecklingar samman och fick namnet Internet.

1984 utvecklades konceptet med domännamn och 1989 tog det hela form som World Wide Web (WWW), som byggde på HTTP-textöverföringsprotokollet.

Internet är en offentlig organisation där det inte finns några styrande organ, inga ägare, utan bara ett samordnande organ som kallas IAB.

Det inkluderar:

1) Forskningsunderkommitté

2) Lagstiftande underkommitté. Utvecklar standarder som rekommenderas för användning av alla internetdeltagare

3) Underkommitté med ansvar för spridning av teknisk information

4) Ansvarig för registrering och koppling av användare

5) Ansvarig för övriga administrativa uppgifter

F2: ProtokollstapelTCP\IP

Under protokollstack hänvisar vanligtvis till en uppsättning standardimplementationer.

TCP\IP-protokollstackmodellen innehåller 4 nivåer; överensstämmelsen mellan dessa nivåer och OSI-modellen ges i följande tabell:

På den första nivån av TCP-modellen innehåller nätverksgränssnittet hårdvaruberoende programvara, det implementerar dataöverföring i en specifik miljö. Dataöverföringsmediet implementeras på olika sätt, från en punkt-till-punkt-länk till en komplex kommunikationsstruktur i ett x.25- eller Frame Relay-nätverk. TCP\IP-protokollnätverket stöder alla vanliga fysiska lagerprotokoll, såväl som länklager för Ethernet, Token Ring, FDDI och så vidare.

På det andra internetarbetande lagret av TCP-modellen implementeras routningsuppgiften med hjälp av IP-protokollet. Den andra viktiga uppgiften för detta protokoll är att dölja hårdvaru- och mjukvarufunktionerna i dataöverföringsmediet och tillhandahålla högre nivåer med ett enda gränssnitt, vilket säkerställer applikationer för flera plattformar.

På det 3:e transportskiktet löses problemen med tillförlitlig leverans av paket och upprätthållande av deras ordning och integritet.

På 4:e applikationsnivån finns applikationsuppgifter som begär service från transportskiktet.

Huvudfunktionerna i TCP\IP-protokollstacken är:

1) Oberoende från dataöverföringsmediet

2) Ej garanterad paketleverans

Informationsobjekt som används på varje nivå av TCP\IP-modellen har följande funktioner:

1) Ett meddelande är ett datablock som applikationslagret arbetar på. Den överförs från applikationen till transportskiktet med den storlek och semantik som är lämplig för den applikationen.

2) Segment - ett datablock som bildas på transportnivå

3) Ett paket, även kallat ett IP-datagram, som IP-protokollet fungerar på internetlagret

4) Ram - ett hårdvaruberoende datablock som erhålls genom att paketera ett IP-datagram till ett format som är acceptabelt för ett specifikt fysiskt dataöverföringsmedium

Ta en kort titt på protokollen som används i TCP\IP-stacken.

Applikationslagerprotokoll(du måste veta vilka som finns, hur de skiljer sig och vad de är)

FTP- Filöverföringsprotokoll. Designad för att överföra filer över nätverket och implementerar:

1) Anslut till FTP-servrar

2) Visa kataloginnehåll

FTP arbetar ovanpå transportlagret i TCP-protokollet, använder port 20 för dataöverföring, port 21 för kommandoöverföring.

FTP ger möjlighet till autentisering (användaridentifiering), möjligheten att överföra filer från en avbruten plats.

TFTP - förenklat dataöverföringsprotokoll. Designad i första hand för initial uppstart av disklösa arbetsstationer. Till skillnad från FTP är autentisering inte möjlig, men identifiering med IP-adress kan användas.

BGP- Border Gateway Protocol. Används för dynamisk routing och utformad för att utbyta information om rutter.

HTTP- Hypertextöverföringsprotokoll. Designad för att överföra data i form av textdokument baserade på klient-server-teknik. För närvarande används detta protokoll för att hämta information från webbplatser.

DHCP- Dynamiskt nodkonfigurationsprotokoll. Designad för automatisk distribution av IP-adresser mellan datorer. Protokollet implementeras i en specialiserad DHCP-server med hjälp av klient-server-teknik: som svar på en datorförfrågan utfärdar det en IP-adress och konfigurationsparametrar.

SMNP - Enkelt nätverkshanteringsprotokoll. Designad för att hantera och övervaka nätverksenheter genom att utbyta kontrollinformation.

DNS- domännamnssystem. Det är ett distribuerat hierarkiskt system för att få information om domäner, oftast för att få en IP-adress med symboliskt namn.

SMUTTA- Protokoll för etablering av sessioner. Designad för att upprätta och avsluta en användarsession.

Liknande dokument

Historien om uppkomsten av Token-Ring-nätverket som ett alternativ till Ethernet. Nätverkstopologi, abonnentanslutning, Token-Ring-koncentrator. Nätverkets grundläggande tekniska egenskaper. Nätverkspaketformat (ram). Syfte med paketfält. Tokenåtkomstmetod.

presentation, tillagd 2014-06-20


Rollen och allmänna principer för att bygga datornätverk. Topologier: buss, mesh, kombinerad. Grundläggande system för att bygga Token Ring-nätverk på persondatorer. Protokoll för informationsöverföring. Programvara, nätverksinstallationsteknik.

kursarbete, tillagd 2013-11-10


Historien om Fast Ethernet. Regler för att uppmana Fast Ethernet-nätverk liknar Ethernet-konfigurationsregler. Fysisk innovation av Fast Ethernet-teknik. Kabelsystemalternativ: multi-mode fiberoptik, vita-pair, koaxial.

abstrakt, tillagt 2015-05-02


Serverkrav. Välja nätverksprogramvara. Optimering och felsökning i ett fungerande nätverk. Snabb Ethernet-struktur. Ortogonal frekvensdelningsmultiplexering. Klassificering av trådlös nätverksutrustning.

avhandling, tillagd 2010-08-30


Egenskaper för det befintliga nätverket i staden Pavlodar. Beräkning av belastningen från abonnenter på Metro Ethernet-nätverket, logiskt diagram över införandet av komponenter i Cisco Systems-lösningen. Gränssnitt mellan gateways för val av tjänster med stadsdatanätverk, ansluter klienter.

avhandling, tillagd 2011-05-05


Egenskaper för de huvudsakliga nätverksanslutningsenheterna. Repeaterns huvudfunktioner. Fysisk strukturering av datornätverk. Regler för korrekt konstruktion av Fast Ethernet-nätverkssegment. Funktioner för att använda 100Base-T-utrustning i lokala nätverk.

abstrakt, tillagt 2012-01-30


Teknik för att bygga lokala trådbundna Ethernet-nätverk och trådlösa Wi-Fi-segment. Principer för att utveckla ett integrerat nätverk, möjligheten att ansluta stationer. Analys av utrustning på marknaden och val av enheter som uppfyller kraven.

avhandling, tillagd 2011-06-16


Ansluta datorer i lägenheter med tre hus till ett lokalt nätverk med hjälp av FastEthernet-teknik. Kodningsteknik som används i SHDSL. Ansluta ett lokalt nätverk till Internet med WAN-teknik. Regler för att konstruera Fast Ethernet-segment.

kursarbete, tillagt 2012-08-09


Ethernet/Fast Ethernet-nätverksalgoritmer: metod för kontroll av åtkomstutbyte; beräkning av den cykliska kontrollsumman (brusresistent cyklisk kod) för paketet. Ett flödesorienterat transportprotokoll för nätverkslager. Transmission Control Protocol.

test, tillagt 2013-01-14


Ett lokalt nätverk är en grupp persondatorer (perifera enheter) som är sammankopplade med en höghastighets digital dataöverföringskanal i närliggande byggnader. Ethernet-nätverk: bildande, utvecklingshistoria. Nätverkskablar.

Hem > Utbildnings- och metodhandbok

Höghastighetsnätverksteknik

Classic 10 Mbit Ethernet har passat de flesta användare i 15 år. Men för närvarande har dess otillräckliga kapacitet börjat märkas. Detta händer av olika anledningar:

öka prestanda hos klientdatorer; öka antalet användare på nätverket; uppkomsten av multimediaapplikationer; öka antalet tjänster som fungerar i realtid.

Som ett resultat blev många segment av 10 Mbit Ethernet överbelastade och kollisionshastigheterna ökade avsevärt, vilket ytterligare minskade användbar genomströmning.

För att öka nätverkets genomströmning kan du använda flera metoder: nätverkssegmentering med hjälp av broar och routrar; nätverkssegmentering med hjälp av switchar; en generell ökning av själva nätets kapacitet, d.v.s. tillämpning av höghastighetsnätverksteknik.

Höghastighetsteknik för datornätverk använder sådana typer av nätverk som FDDI (Fiber-optic Distributed Data Interface), CDDI (Copper Distributed Data Interface), Fast Ethernet (100 Mbit/s), 100GV-AnyLAN, ATM (Asynchronous Transfer Method), Gigabit Ethernet.

FDDI- och CDDI-nätverk

FDDI fiberoptiska nätverk låter dig lösa följande problem:

öka överföringshastigheten till 100 Mbit/s; öka nätverkets brusimmunitet genom standardprocedurer för att återställa det efter olika typer av fel; Få ut det mesta av nätverkets bandbredd för både asynkron och synkron trafik.

För denna arkitektur utvecklade American National Standard Institute (ANSI) X3T9.5-standarden på 80-talet. År 1991 var FDDI-tekniken väletablerad i nätverksvärlden.

Även om FDDI-standarden ursprungligen utvecklades för användning med fiberoptik, har nyare forskning gjort det möjligt att utöka denna robusta, höghastighetsarkitektur till oskärmade och skärmade tvinnade kablar. Som ett resultat utvecklade Crescendo CDDI-gränssnittet, vilket gjorde det möjligt att implementera FDDI-teknik på koppartvinnade par, vilket visade sig vara 20-30% billigare än FDDI. CDDI-tekniken standardiserades 1994 när många potentiella kunder insåg att FDDI-tekniken var för dyr.

FDDI-protokollet (X3T9.5) fungerar genom token-överföring i en logisk ring på fiberoptiska kablar. Den designades för att vara så kompatibel som möjligt med IEEE 802.5 (Token Ring)-standarden - skillnader finns bara där det är nödvändigt för att realisera högre datahastigheter och förmågan att täcka långa överföringsavstånd.

Medan 802.5-standarden anger en enkel ring, använder ett FDDI-nätverk två motsatta ringar (primär och sekundär) i en enda kabel för att ansluta nätverksnoder. Data kan skickas på båda ringarna, men i de flesta nätverk skickas det bara på den primära ringen, och den sekundära ringen är reserverad, vilket ger feltolerans och redundans till nätverket. I händelse av ett fel, när en del av den primära ringen inte kan överföra data, sluter den primära ringen den sekundära ringen och bildar återigen en sluten ring. Detta läge för nätverksdrift kallas Slå in, dvs. " genom att vika" eller "vika" ringar. Kollapsoperationen utförs med FDDI-hubbar eller nätverkskort. För att förenkla denna operation sänds data alltid på primärringen i en riktning och på sekundärringen i motsatt riktning.

FDDI-standarderna lägger stor vikt vid olika procedurer som gör att du kan avgöra om det finns ett fel i nätverket och sedan göra den nödvändiga omkonfigureringen. FDDI-nätverket kan helt återställa sin funktionalitet i händelse av enstaka fel på dess element, och i händelse av flera fel bryter nätverket upp i flera operativa, men inte sammankopplade nätverk.

Det kan finnas fyra typer av noder i FDDI-nätverket:

· SAS enkelanslutningsstationer (Single Attachment Stations); · DAS-stationer (Dual Attachment Stations); · SAC (Single Attachment Concentrators); · Dual Attachment Concentrators (DAC).

SAS och SAC är anslutna till endast en av de logiska ringarna, men DAS och DAC är anslutna till båda logiska ringarna samtidigt och kan klara av ett fel i en av ringarna. Vanligtvis har nav en dubbel anslutning och stationer har en enda anslutning, även om detta inte krävs.

Istället för Manchester-kod använder FDDI ett 4B/5B-kodningsschema som omvandlar var fjärde databit till 5-bitars kodord. Den redundanta biten tillåter användningen av en självsynkroniserande potentialkod för att representera data i form av elektriska eller optiska signaler. Dessutom gör närvaron av förbjudna kombinationer det möjligt att avvisa felaktiga tecken, vilket förbättrar nätverkets tillförlitlighet.

Därför att Av de 32 kombinationerna av 5B-koden används endast 16 kombinationer för att koda de ursprungliga 4 databitarna, sedan valdes från de återstående 16 flera kombinationer ut som används för serviceändamål och bildar ett slags kommandospråk för fysiska lager. De viktigaste tjänstetecknen inkluderar Idle-tecknet, som ständigt sänds mellan portar under pauser mellan dataramsöverföringar. På grund av detta har stationer och nav konstant information om tillståndet för de fysiska anslutningarna till sina hamnar. Om det inte finns något ledigt symbolflöde, upptäcks ett fysiskt länkfel och den interna vägen för hubben eller stationen omkonfigureras om möjligt.

FDDI-stationer använder en algoritm för tidig frigivning av token, liknande 16 Mbps Token Ring-nätverk. Det finns två huvudsakliga skillnader i tokenhantering mellan FDDI- och IEEE 802.5 Token Ring-protokollen. För det första beror åtkomsttokens retentionstid i ett FDDI-nätverk på belastningen på primärringen: med en lätt belastning ökar den och med tung belastning kan den minska till noll (för asynkron trafik). För synkron trafik förblir token-hålltiden konstant. För det andra använder FDDI inte prioriterade eller reservationsområden. Istället klassificerar FDDI varje station som antingen asynkron eller synkron. I detta fall betjänas alltid synkron trafik, även när ringen är överbelastad.

FDDI använder integrerad stationshantering med STM-moduler (Station Management). STM finns på varje nod i FDDI-nätverket i form av en mjukvaru- eller firmwaremodul. SMT ansvarar för övervakning av datakanaler och nätverksnoder, särskilt för anslutnings- och konfigurationshantering. Varje nod i FDDI-nätverket fungerar som en repeater. SMT fungerar på samma sätt som hanteringen som tillhandahålls av SNMP, men STM är beläget på det fysiska lagret och ett underlager av datalänkslagret.

När du använder en optisk multimodkabel (det vanligaste FDDI-överföringsmediet) är avståndet mellan stationerna upp till 2 km, när du använder en optisk enkellägeskabel - upp till 20 km. I närvaro av repeaters kan den maximala längden på FDDI-nätverket nå 200 km och innehålla upp till 1000 noder.

FDDI-tokenformat:

Inledning	Elementärt SD-avskiljare	Kontrollera FC-paket	Terminal ED-separator	Status FS-paket

FDDI-paketformat:

Inledning

Inledning designad för synkronisering. Även om dess längd initialt är 64 bitar, kan noder dynamiskt ändra den för att passa deras synkroniseringskrav.

SD startavskiljare. Ett unikt en-byte-fält utformat för att identifiera början av ett paket.

FC-paketkontroll. Ett en-byte-fält av formen CLFFTTTT, där C-biten anger paketklassen (synkront eller asynkront utbyte), L-biten är en indikator på längden på paketadressen (2 eller 6 byte). Det är tillåtet att använda adresser av båda längderna i ett nätverk. FF-bitarna (paketformat) bestämmer huruvida paketet tillhör MAC-underskiktet (dvs. för ringkontrolländamål) eller LLC-underskiktet (för dataöverföring). Om paketet är ett MAC-underlagerpaket, så bestämmer TTTT-bitarna typen av paket som innehåller data i infofältet.

Syftet med DA. Anger destinationsnoden.

Källa SA. Identifierar noden som skickade paketet.

Information. Detta fält innehåller data. Detta kan vara data av MAC-typ eller användardata. Längden på detta fält är variabel, men är begränsad till en maximal paketlängd på 4500 byte.

FCS-paketkontrollsumma. Innehåller CRC - mängd.

Ändseparator ED. Den är en halv byte lång för ett paket och en byte lång för en token. Identifierar slutet av ett paket eller token.

FS-paketstatus. Detta fält är av godtycklig längd och innehåller bitarna "Fel upptäckts", "Adress identifierad", "Data kopierad".

Den mest uppenbara anledningen till att FDDI är dyrt beror på användningen av fiberoptisk kabel. Deras komplexitet (som ger fördelar som inbyggd stationshantering och redundans) bidrog också till de höga kostnaderna för FDDI-nätverkskort.

FDDI-nätverksegenskaper

Fast Ethernet och 100GV-AnyLAN

I processen att utveckla ett mer produktivt Ethernet-nätverk delades experter upp i två läger, vilket i slutändan ledde till uppkomsten av två nya lokala nätverksteknologier - Fast Ethernet och 100VG-AnyLAN.

Omkring 1995 blev båda teknologierna IEEE-standarder. IEEE 802.3-kommittén antog Fast Ethernet-specifikationen som 802.3u-standarden, som inte är en fristående standard, utan är ett tillägg till 802.3-standarden i form av kapitel 21 till 30.

802.12-kommittén har antagit 100VG-AnyLAN-teknik, som använder en ny Demand Priority-medieåtkomstmetod och stöder två ramformat - Ethernet och Token Ring.

Snabbt Ethernet

Alla skillnader mellan Fast Ethernet-teknik och standard Ethernet är koncentrerade till det fysiska lagret. MAC- och LLC-lagren i Fast Ethernet förblir oförändrade jämfört med Ethernet.

Den mer komplexa strukturen för det fysiska lagret av Fast Ethernet-teknik beror på det faktum att den använder tre typer av kabelsystem:

fiberoptisk multimodkabel (två fibrer används); Kategori 5 tvinnat par (två par används); Kategori 3 tvinnat par (fyra par används).

Fast Ethernet använder inte koaxialkabel alls. Övergivandet av koaxialkabel har lett till att Fast Ethernet-nätverk alltid har en hierarkisk trädstruktur byggd på hubbar, som 10Base-T/10Base-F-nätverk. Huvudskillnaden mellan Fast Ethernet-nätverkskonfigurationer är minskningen av nätverksdiametern till 200 m, vilket är förknippat med en 10-faldig minskning av överföringstiden för en ram med minsta längd på grund av en ökning av överföringshastigheten.

Denna begränsning hindrar dock inte riktigt byggandet av stora Fast Ethernet-nätverk på grund av den snabba utvecklingen av switchbaserade lokala nätverk på 90-talet. När du använder switchar kan Fast Ethernet arbeta i full-duplex-läge, där det inte finns några begränsningar för den totala nätverkslängden som åläggs av CSMA/CD-medieåtkomstmetoden, utan endast begränsningar för längden på fysiska segment.

Nedan betraktar vi halvduplexversionen av Fast Ethernet-tekniken, som helt överensstämmer med åtkomstmetoden som beskrivs i 802.3-standarden.

Den officiella 802.3u-standarden etablerade tre olika Fast Ethernet-specifikationer och gav dem följande namn:

100Base-TX för tvåparskabel på UTP Kategori 5 UTP eller STP Typ 1 skärmat tvinnat par; 100Base-FX för multimod fiberoptisk kabel med två fibrer och 1300 nm laservåglängd; 100Base-T4 för 4-par UTP Kategori 3, 4 eller 5 UTP-kabel.

Följande allmänna påståenden gäller för alla tre standarderna:

Fast Ethernet-ramformat skiljer sig inte från klassiska 10 Mbit Ethernet-ramformat; IPG-interframe-intervallet i Fast Ethernet är 0,96 μs, och bitintervallet är 10 ns. Alla parametrar för åtkomstalgoritmens timing, mätta i bitintervall, förblev desamma, så inga ändringar gjordes i MAC-lagersektionerna i standarden; Ett tecken på ett fritt tillstånd för mediet är överföringen av Idle-symbolen för motsvarande redundanta kod över det (och inte frånvaron av en signal, som i Ethernet-standarden).

Det fysiska lagret innehåller tre komponenter:

Avstämningsunderlag; mediaoberoende gränssnittMII (Media Oberoende Gränssnitt) mellan koordinationsskiktet och den fysiska skiktanordningen; fysisk lagerenhet (PHY).

Förhandlingsunderlagret behövs så att MAC-lagret, designat för AUI-gränssnittet, kan fungera normalt med det fysiska lagret via MII-gränssnittet.

PHY fysiska lageranordningen tillhandahåller kodning av data som kommer från MAC-underlagret för överföring över en viss typ av kabel, synkronisering av data som överförs över kabeln, samt mottagning och avkodning av data i mottagarnoden. Den består av flera undernivåer (bild 19):

ett logiskt datakodningsunderlager som omvandlar bytes som kommer från MAC-skiktet till 4B/5B eller 8B/6T kodsymboler; fysiska anslutningsunderskikt och fysiska mediumberoende underskikt, som tillhandahåller signalgenerering i enlighet med den fysiska kodningsmetoden, till exempel NRZI eller MLT-3; autonegotiation sublayer, som gör att alla kommunicerande portar kan välja det mest effektiva driftsättet, till exempel halv-duplex eller full-duplex (detta underlager är valfritt).

Gränssnitt MII . MII är en TTL-nivåsignalspecifikation och använder en 40-stiftskontakt. Det finns två alternativ för att implementera MII-gränssnittet: internt och externt.

I den interna versionen är chippet som implementerar MAC- och förhandlingsunderlagren anslutet via MII-gränssnittet till transceiverchippet inuti samma struktur, till exempel ett nätverkskort eller en routermodul. Transceiver-chippet implementerar alla funktioner hos PHY-enheten. Med den externa versionen separeras transceivern i en separat enhet och ansluts med en MII-kabel.

MII-gränssnittet använder 4-bitars bitar av data för att överföra dem parallellt mellan MAC- och PHY-underlagren. Sändnings- och mottagningskanalerna från MAC till PHY och vice versa synkroniseras av en klocksignal som genereras av PHY-skiktet. Dataöverföringskanalen från MAC till PHY är grindad av "Sänd"-signalen, och datamottagningskanalen från PHY till MAC är grindad av "Receive"-signalen.

Portkonfigurationsdata lagras i två register: kontrollregistret och statusregistret. Kontrollregistret används för att ställa in portens driftshastighet, för att indikera om porten kommer att delta i processen för autoförhandling om linjehastigheten, för att ställa in portens driftläge (halv- eller full-duplex).

Statusregistret innehåller information om portens aktuella driftläge, inklusive vilket läge som valdes som ett resultat av auto-förhandlingar.

Specifikationer för fysiska lager 100 Bas - FX / TX . Dessa specifikationer definierar driften av Fast Ethernet över multimod fiberoptisk kabel eller UTP Cat.5/STP Typ 1-kablar i halv-duplex- och full-duplex-lägen. Som i FDDI-standarden är varje nod här ansluten till nätverket med två flerriktade signallinjer som kommer från nodens mottagare respektive sändare.

Fig. 19. Skillnader mellan Fast Ethernet-teknik och Ethernet-teknik

100Base-FX/TX-standarderna använder samma 4B/5B logiska kodningsmetod vid det fysiska sammankopplingsunderlagret, dit det har överförts oförändrat från FDDI-teknik. Olagliga kombinationer av startavgränsare och slutavgränsare används för att separera början av en Ethernet-ram från inaktiva tecken.

Efter omvandling av 4-bitars kodtetrader till 5-bitars kombinationer måste de senare representeras som optiska eller elektriska signaler i kabeln som förbinder nätverksnoderna. Specifikationerna för 100Base-FX och 100Base-TX använder olika fysiska kodningsmetoder för detta.

100Base-FX-specifikationen använder en potentiell fysisk NRZI-kod. NRZI-koden (Non Return to Zero Invert to ones) är en modifiering av den enkla potentiella NRZ-koden (som använder två potentialnivåer för att representera logisk 0 och 1).

NRZI-metoden använder också två signalpotentialnivåer. Logiska 0 och 1 i NRZI-metoden är kodade enligt följande (fig. 20): i början av varje enhetsbitintervall inverteras potentialvärdet på linjen, men om den aktuella biten är 0, så inverteras potentialen vid dess början. på linjen förändras inte.

Fig.20. Jämförelse av potentiella NRZ- och NRZI-koder.

100Base - TX-specifikationen använder MLT-3-kod, lånad från CDDI-teknik, för att överföra 5-bitars kodord över tvinnade parkablar. Till skillnad från NRZI-koden är denna kod i tre nivåer (fig. 21) och är en komplicerad version av NRZI-koden. MLT-3-koden använder tre potentialnivåer (+V, 0, -V), vid sändning av 0 ändras inte potentialvärdet vid bitintervallets gräns, vid sändning av 1 ändras det till de intilliggande i kedjan + V, 0, -V, 0, + V, etc.

Fig. 21. MLT-3 kodningsmetod.

Förutom att använda MLT-3-metoden, skiljer sig 100Base - TX-specifikationen också från 100Base - FX-specifikationen genom att den använder sig av scrambling. En scrambler är vanligtvis en XOR-kombinationskrets som, före MLT-3-kodning, krypterar en sekvens av 5-bitars kodord så att energin i den resulterande signalen är jämnt fördelad över hela frekvensspektrumet. Detta förbättrar brusimmuniteten, eftersom Spektralkomponenter som är för starka orsakar oönskade störningar på intilliggande transmissionsledningar och strålning ut i miljön. Avkodaren i mottagarnoden utför den omvända avkodningsfunktionen, dvs. återställning av den ursprungliga sekvensen av 5-bitars kombinationer.

Specifikation 100 Bas - T 4 . Den här specifikationen har utformats för att tillåta Fast Ethernet att använda befintliga kablage med tvinnade kategori 3. 100Base-T4-specifikationen använder alla fyra tvinnade kabelpar för att öka den totala genomströmningen av en kommunikationslänk genom att samtidigt överföra dataströmmar över alla tvinnade par. Utöver de två enkelriktade paren som används i 100Base - TX, finns det ytterligare två par som är dubbelriktade och tjänar till att parallellisera dataöverföring. Ramen sänds över tre linjer byte-för-byte och parallellt, vilket minskar bandbreddskravet för en linje till 33,3 Mbit/s. Varje byte som sänds över ett speciellt par kodas med sex ternära siffror enligt 8B/6T-kodningsmetoden. Som ett resultat, vid en bithastighet på 33,3 Mbit/s, är signaländringshastigheten i varje linje 33,3 * 6/8 = 25 Mbaud, vilket passar inom bandbredden (16 MHz) för UTP cat.3-kabeln.

Det fjärde tvinnade paret används för att lyssna på bärvågsfrekvensen under överföring för kollisionsdetekteringsändamål.

I Fast Ethernet-kollisionsdomänen, som inte bör överstiga 205 m, är det tillåtet att använda högst en Klass I-repeater (sändningsrepeater som stöder olika kodningsscheman som används i 100Base-FX/TX/T4-teknologier, 140 bt latens) och ingen mer än två repeatrar klass II (transparent repeater som endast stöder ett av kodningsschemana, latens 92 bt). Således har regeln om 4 hubbar förvandlats till en regel om en eller två hubbar i Fast Ethernet-teknik, beroende på hubbens klass.

Ett litet antal repeatrar i Fast Ethernet är inte ett allvarligt hinder när man bygger stora nätverk, eftersom användningen av switchar och routrar delar upp nätverket i flera kollisionsdomäner, som var och en är uppbyggd på en eller två repeatrar.

Automatiska förhandlingar om hamndriftslägen . 100Base-TX/T4-specifikationerna stöder Autonegotiation, vilket gör att två PHY-enheter automatiskt kan välja det mest effektiva driftläget. För detta ändamål tillhandahålls den lägesförhandlingsprotokoll, genom vilken hamnen kan välja det mest effektiva läget som är tillgängligt för båda utbytesdeltagarna.

Totalt 5 driftlägen är för närvarande definierade som kan stödja PHY TX/T4-enheter på tvinnade par:

10Base-T (2 par av kategori 3); 10Base-T full duplex (2 par av kategori 3); 100Base-TX (2 par Kategori 5 eller STP Typ 1); 100Base-TX full duplex (2 par av kategori 5 eller STP typ 1); 100Base-T4 (4 par av kategori 3).

10Base-T-läget har lägst prioritet i förhandlingsprocessen och 100Base-T4-läget har högst. Förhandlingsprocessen sker när enhetens strömkälla slås på och kan även initieras när som helst av kontrollenheten.

Enheten som har startat den automatiska förhandlingsprocessen skickar en speciell skur av FLP-pulser till sin partner ( Snabb Länk Puls brista), som innehåller ett 8-bitars ord som kodar det föreslagna interaktionsläget, med början med den högsta prioritet som stöds av noden.

Om partnernoden stöder autoförhandlingsfunktionen och är kapabel att stödja det föreslagna läget, så svarar den med sin FLP-pulsskur, i vilken den bekräftar denna mod och förhandlingarna slutar där. Om partnernoden stöder ett läge med lägre prioritet, indikerar det det i svaret och detta läge väljs som det fungerande.

En nod som endast stöder 10Base-T-teknik skickar anslutningstestpulser var 16:e ms och förstår inte FLP-begäran. En nod som endast tar emot linjekontinuitetspulser som svar på sin FLP-begäran förstår att dess partner endast kan arbeta med 10Base-T-standarden och ställer in detta driftläge för sig själv.

Full duplex drift . Noder som stöder 100Base FX/TX-specifikationer kan också fungera i full duplex-läge. Det här läget använder inte CSMA/CD-medieåtkomstmetoden och det finns inget koncept för kollisioner. Full duplex-drift är endast möjlig när du ansluter en nätverksadapter till en switch, eller när du ansluter switchar direkt.

100VG-AnyLAN

100VG-AnyLAN-tekniken skiljer sig från klassisk Ethernet på ett grundläggande sätt. De viktigaste skillnaderna mellan dem är följande:

Begagnade mediaåtkomstmetodEfterfrågan Prioritet– prioritetskrav, som ger betydligt mer rättvis fördelning av nätverksbandbredd jämfört med CSMA/CD-metoden för synkrona applikationer; ramar sänds inte till alla nätverksstationer, utan endast till destinationsstationen; nätverket har en dedikerad åtkomstdomare - ett centralt nav, och detta skiljer denna teknik avsevärt från andra som använder en distribuerad åtkomstalgoritm; ramar av två tekniker stöds - Ethernet och Token Ring (därav namnet AnyLAN). Förkortningen VG står för Voice-Grade TP - twisted pair för rösttelefoni; data överförs i en riktning samtidigt över 4 UTP kategori 3 tvinnade par, full duplex är inte möjligt.

Datakodning använder 5B/6B logikkod, som ger signalspektrum i intervallet upp till 16 MHz (UTP kategori 3 bandbredd) med en bithastighet på 30 Mbit/s i varje linje. NRZ-koden valdes som den fysiska kodningsmetoden.

Ett 100VG-AnyLAN-nätverk består av en central hubb, kallad roten, och ändnoder och andra nav som är anslutna till den. Tre nivåer av kaskad är tillåtna. Varje hubb eller nätverkskort i detta nätverk kan konfigureras för att driva antingen Ethernet-ramar eller Token Ring-ramar.

Varje nav kontrollerar cykliskt status för sina hamnar. En station som önskar sända ett paket sänder en speciell signal till navet, begär sändning av ramen och indikerar dess prioritet. 100VG-AnyLAN-nätverket använder två prioritetsnivåer - låg och hög. Låg prioritet motsvarar normal data (filtjänst, utskriftstjänst etc.), och hög prioritet motsvarar tidskänslig data (som multimedia).

Begärprioriteter har statiska och dynamiska komponenter, dvs. en station med låg prioritetsnivå som inte har tillgång till nätet under en längre tid får hög prioritet på grund av den dynamiska komponenten.

Om nätverket är ledigt tillåter hubben noden att sända paketet och skickar en varningssignal till alla andra noder om ramens ankomst, då noderna måste byta till rammottagningsläge (sluta skicka statussignaler) . Efter att ha analyserat destinationsadressen i det mottagna paketet, skickar hubben paketet till destinationsstationen. Vid slutet av ramöverföringen skickar hubben vilosignalen och noderna börjar återigen sända information om sitt tillstånd. Om nätverket är upptaget lägger hubben den mottagna förfrågan i en kö, som behandlas i enlighet med den ordning i vilken förfrågningarna togs emot och med hänsyn till deras prioriteringar. Om ett annat nav är anslutet till porten avbryts pollningen tills nedströmsnavet slutför pollingen. Beslutet att bevilja åtkomst till nätverket fattas av rotkoncentratorn efter att ha pollat ​​portarna av alla koncentratorer i nätverket.

Trots enkelheten i denna teknik är en fråga fortfarande oklar: hur vet hubben vilken port destinationsstationen är ansluten till? I alla andra tekniker uppstod inte detta problem, eftersom ramen sändes helt enkelt till alla stationer i nätverket, och destinationsstationen, efter att ha känt igen sin adress, kopierade den mottagna ramen till en buffert.

I 100VG-AnyLAN-tekniken löses detta problem på följande sätt - hubben tar reda på stationens MAC-adress i det ögonblick den är fysiskt ansluten till nätverket med kabel. Om i andra tekniker den fysiska anslutningsproceduren bestämmer kabelanslutningen (länktest i 10Base-T-teknik), porttyp (FDDI-teknik), porthastighet (auto-förhandling i Fast Ethernet), då i 100VG-AnyLAN-teknik, när en fysisk anslutning, tar hubben reda på MAC-adressen för den anslutna stationen och lagrar den i dess MAC-adresstabell, liknande brygg-/switchtabellen. Skillnaden mellan en 100VG-AnyLAN-hubb och en brygga eller switch är att den inte har en intern rambuffert. Därför tar den bara emot en ram från nätverksstationer och skickar den till destinationsporten. Tills den aktuella ramen tas emot av mottagaren accepterar inte hubben nya ramar, så effekten av det delade mediet kvarstår. Bara nätverkssäkerheten förbättras, eftersom... nu når ramarna inte utländska hamnar, och de är svårare att fånga upp.

Abstrakt

För närvarande utvecklas den ryska turistmarknaden extremt ojämnt. Volymen av utgående turism överväger volymen av inkommande och inhemsk turism.

Program för pedagogisk praktik (tyska och engelska): Utbildnings- och metodhandbok för studenter på IV- och V-kurserna vid Filologiska fakulteten / Komp. Arinicheva L. A., Davydova I. V. Tobolsk: TGSPA im. D. I. Mendeleeva, 2011. 60 sid.

Program

Föreläsningsanteckningar om ämnet: ”nätverksekonomi” Antal avsnitt

Abstrakt

Framväxten av internetteknologier som gör det möjligt att bygga affärsrelationer i internetmiljön gör det möjligt att prata om framväxten av en ny bild av ekonomin, som kan kallas "nätverket" eller "internetekonomin."

Uppmärksamhet ägnas åt den allt populärare tekniken mjukvarudefinierad nätverk.<...>Naturligtvis är det nödvändigt att ställa krav på andra indikatorer som definierar begreppet QoS(tjänsternas kvalitet).<...>Här är en beskrivning av tekniker som ATM, SDH, MPLS-TP,PBB-TE.<...>Bilagan till manualen ger en kort sammanfattning av konstruktionens principer mjukvarudefinierad nätverk som nyligen har vunnit mer och mer popularitet.<...>En beskrivning av tekniken för virtualisering av nätverksfunktioner ges. NFV(Network Function Virtualization), jämförelse ges SDN Och NFV. <...>Fysisk onsdag överföringar data Allmänna egenskaper hos fysiska miljö. <...>Fysisk onsdag överföringar data (medium) kan representera en kabel, jordens atmosfär eller yttre rymden.<...> Kablar högre kategorier ha fler varv per längdenhet.<...> Kablar kategorier 1 används där överföringshastighetskraven är minimala.<...> Kablar kategorier 2 kablar användes först av IBM när man byggde sitt eget kabelsystem.<...> Kablar kategorier 4 är en något förbättrad version kablar kategorier 3. <...> Hög hastighet utsända Trådlöst baserad data diskuteras i kapitel 7.<...>Valet av nätverkstopologi är den viktigaste uppgiften som löses under dess konstruktion, och bestäms av kraven på effektivitet och strukturell pålitlighet. <...>Arbetet med att standardisera öppna system påbörjades 1977. 1983 föreslogs en referensstandard modell VOS- Den mest allmänna beskrivningen av strukturen för standardutveckling.<...> Modell VOS, som definierar principerna för förhållandet mellan individuella standarder, är grunden för parallell utveckling av flera standarder och säkerställer en gradvis övergång från befintliga implementeringar till nya standarder.<...>Referens modell VOS definierar inte protokoll och interaktionsgränssnitt, struktur och egenskaper hos fysiska anslutningsmedel.<...>Tredje, nätverk nivå, utför routing<...>

Network_technologies_for_high-speed_data_transmission._Tutorial_manual_for_universities._-_2016_(1).pdf

UDC 621.396.2 BBK 32.884 B90 REVISORER: Doctor of Engineering. Vetenskaper, professor i teknik. vetenskaper, professor; Doctor Budyldina N.V., Shuvalov V.P. B90 Nätverksteknologier för höghastighetsdataöverföring. Lärobok för universitet / Ed. Professor V.P. Shuvalov. – M.: Hotline – Telecom, 2016. – 342 s.: ill. ISBN 978-5-9912-0536-8. Problemen med att bygga infokommunikationsnätverk som tillhandahåller höghastighetsdataöverföring presenteras i en kompakt form. Avsnitt presenteras som är nödvändiga för att förstå hur man säkerställer överföring inte bara med hög hastighet, utan också med andra indikatorer som kännetecknar kvaliteten på den tillhandahållna tjänsten. En beskrivning av protokollen för olika nivåer av referensmodellen för interaktion mellan öppna system och transportnätsteknologier ges. Frågorna om dataöverföring i trådlösa kommunikationsnät och moderna tillvägagångssätt som säkerställer överföring av stora mängder information under acceptabla tidsperioder beaktas. Uppmärksamhet ägnas åt den allt mer populära tekniken för mjukvarudefinierade nätverk. För studenter som studerar inom utbildningsområdet "Infokommunikationsteknik och kommunikationssystem" med kvalifikationer (examina) av "bachelor" och "master". Boken kan användas för att förbättra kompetensen hos telekommunikationsarbetare. BBK 32.884 Budyldina Nadezhda Veniaminovna, Shuvalov Vyacheslav Petrovich Nätverksteknologier för höghastighetsdataöverföring Lärobok för universitet Alla rättigheter förbehålls. Någon del av denna publikation får inte reproduceras i någon form eller på något sätt utan skriftligt tillstånd från upphovsrättsinnehavaren © Scientific and Technical Publishing House "Hot Line - Telecom" LLC www.techbook.ru © N.V. Budyldina, V.P. Shuvalov L. D. G. Nevolin G. Dorosinsky Adress till utgivaren på Internet www.tech b o o k .ru

Sida 2

Innehåll Introduktion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Referenser till introduktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Kapitel 1. Grundläggande begrepp och definitioner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1. Information, meddelande, signal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2. Informationsöverföringshastighet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3. Fysiskt dataöverföringsmedium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4. Signalkonverteringsmetoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.5. Metoder för multipel tillgång till miljön. . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.6. Telekommunikationsnät. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1,7. Organisering av arbetet med standardisering inom området dataöverföring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.8. Referensmodell för interaktion med öppna system. . . . . . . 47 1,9. Kontrollfrågor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 1,10. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Kapitel 2. Säkerställande av servicekvalitetsindikatorer. . 58 2.1. Service kvalitet. Allmänna bestämmelser. . . . . . . . . . . . . . . 58 2.2. Säkerställande av dataöverföringens noggrannhet. . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.3. Tillhandahålla indikatorer på strukturell tillförlitlighet. . . . . . . . 78 2.4. QoS routing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2,5. Kontrollfrågor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2,6. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Kapitel 3. Lokala nätverk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1. LAN-protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.1. Ethernet-teknik (IEEE 802.3). . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.2. Token Ring Technology (IEEE 802.5). . . . . . . . . . . . . . . 93 3.1.3. FDDI-teknik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.1.4. Fast Ethernet (IEEE 802.3u). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.1.5. 100VG-AnyLAN-teknik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.1.6. Höghastighets Gigabit Ethernet-teknik. . . . . 102 3.2. Tekniska medel som säkerställer att höghastighetsdatanätverk fungerar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2.1. Hubs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2.2. Broar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.2.3. Växlar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.2.4. STP-protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 3.2.5. Routrar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.2.6. Gateways. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 3.2.7. Virtuellt lokalt nätverk (VLAN). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Sida 341

342 Innehåll 3.3. Kontrollfrågor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 3.4. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Kapitel 4. Länklagerprotokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 4.1. Huvuduppgifter för länklagret, protokollfunktioner 138 4.2. Byte-orienterade protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 4.3. Bitorienterade protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.3.1. HDLC (High-Level Data Link Control) protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.3.2. Ramprotokoll SLIP (Serial Line Internet Protocol). 152 4.3.3. PPP (Point-to-Point Protocol) protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 4.4. Kontrollfrågor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 4,5. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Kapitel 5. Nätverks- och transportlagerprotokoll. . . . . . . . 161 5.1. IP-protokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 5.2. IPv6-protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 5,3. Routing Protocol RIP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5,4. OSPF Internal Routing Protocol. . . . . . . . . . . . . . 187 5,5. BGP-4-protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 5,6. Resursreservationsprotokollet är RSVP. . . . . . . . . . . . . . 203 5,7. Överföringsprotokoll RTP (Real-Time Transport Protocol). . . . 206 5,8. DHCP-protokoll (Dynamic Host Configuration Protocol). . . 211 5,9. LDAP-protokoll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 5,10. Protokoll ARP, RARP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 5.11. TCP-protokoll (Transmission Control Protocol). . . . . . . . . . . . 220 5,12. UDP-protokoll (User Datagram Protocol). . . . . . . . . . . . . . . . . 229 5,13. Kontrollfrågor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 5,14. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Kapitel 6. Transport IP-nätverk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 6.1. ATM-teknik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 6.2. Synkron digital hierarki (SDH). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 6.3. Etikettbyte med flera protokoll. . . . . . . . . . . . . . . 245 6.4. Optisk transporthierarki. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 6,5. Ethernet-modell och hierarki för transportnätverk. . . . . . 256 6,6. Kontrollfrågor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6,7. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Kapitel 7. Trådlös teknologi för höghastighetsdataöverföring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 7.1. Wi-Fi-teknik (Wireless Fidelity). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 7.2. WiMAX-teknik (Worldwide Interoperability for Microwave Access). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

Sida 342

343 7.3. Övergång från WiMAX till LTE-teknik (LongTermEvolution). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 7,4. Tillstånd och framtidsutsikter för trådlösa höghastighetsnätverk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 7,5. Kontrollfrågor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 7,6. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Kapitel 8. Istället för en slutsats: några tankar om ämnet "vad som behöver göras för att säkerställa höghastighetsdataöverföring i IP-nätverk." 279 8.1. Traditionell dataöverföring med garanterad leverans. Problem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 8.2. Alternativa dataöverföringsprotokoll med garanterad leverans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 8,3. Algoritm för överbelastningskontroll. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 8,4. Förutsättningar för att säkerställa höghastighetsdataöverföring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 8,5. Implicita problem med att säkerställa höghastighetsdataöverföring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 8,6. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Bilaga 1. Programvarudefinierade nätverk. . . . . . . . . . 302 P.1. Allmänna bestämmelser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 P.2. OpenFlow-protokoll och OpenFlow-omkopplare. . . . . . . . . . . . . . 306 P.3. NFV nätverksvirtualisering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 P.4. Standardisering av PKS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 P.5. SDN i Ryssland. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 s.6. Bibliografi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Termer och definitioner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

• Förord
• Kapitel 1.
  Historisk bakgrund för utvecklingen av höghastighetsdatanätverk
• Kapitel 2.
  Referensmodell för interaktion av öppna system EMVOS (Open System Interconnection - OSI-modell)
• Kapitel 3.
  Internationella standardorganisationer
• Kapitel 4.
  Fysisk och logisk datakodning
• Kapitel 5.
  Smalband och bredbandssystem. Datamultiplexering
• Kapitel 6.
  Dataöverföringslägen. Överföringsmedia
• Kapitel 7.
  Strukturerade kabelsystem
• Kapitel 8.
  Topologier för dataöverföringssystem
• Kapitel 9
  Metoder för åtkomst till kanaler
• Kapitel 10.
  Växla teknik
• Kapitel 11.
  Kommunikation av nätverkssegment
• Litteratur

Kapitel 5. Smalband och bredbandssystem. Datamultiplexering

Ett smalbandssystem (basband) använder en digital signalöverföringsmetod. Även om en digital signal har ett brett spektrum och teoretiskt sett upptar ett oändligt frekvensband, bestäms i praktiken bredden på spektrumet för den sända signalen av frekvenserna för dess grundläggande övertoner. De ger det huvudsakliga energibidraget till signalbildning. I ett smalbandssystem sker överföring i det ursprungliga frekvensbandet, det sker ingen överföring av signalspektrumet till andra frekvensområden. Det är i denna mening som systemet kallas smalband. Signalen upptar nästan hela linjens bandbredd. För att regenerera signalen och förstärka den i dataöverföringsnätverk används speciella enheter - repeatrar.

Ett exempel på implementering av smalbandsöverföring är lokala nätverk och relaterade IEEE-specifikationer (till exempel 802.3 eller 802.5).

Tidigare användes smalbandsöverföring, på grund av signaldämpning, på avstånd av ca 1-2 km via koaxialkablar, men i moderna system har man, tack vare olika typer av kodning och multiplexering av signaler och typer av kabelsystem, pressat på restriktionerna tillbaka till 40 kilometer eller mer.

Begreppet bredbandsöverföring användes ursprungligen i telefonkommunikationssystem, där det betecknade en analog kanal med ett frekvensområde (bandbredd) på mer än 4 KHz. För att spara resurser vid sändning av ett stort antal telefonsignaler med ett frekvensband på 0,3-3,4 KHz har olika scheman för komprimering (multiplexering) av dessa signaler utvecklats, vilket säkerställer att de överförs över en kabel.

I höghastighetsnätverksapplikationer innebär bredbandsöverföring att en analog bärvåg snarare än en pulsbärare används för att överföra data. I analogi betyder termen "bredbandsinternet" att du använder en kanal med en bandbredd på mer än 128 Kbps (i Europa) eller 200 Kbps (i USA). Bredbandssystemet har hög genomströmning och ger höghastighetsöverföring av data och multimediainformation (röst, video, data). Exempel är ATM-nätverk, B-ISDN, Frame Relay, CATV-kabelsändningsnätverk.

Termen "multiplexing" används inom datorteknik på många sätt. Med detta menar vi kombinationen av flera kommunikationskanaler i en dataöverföringskanal.

Låt oss lista de viktigaste multiplexeringsteknikerna: frekvensdelningsmultiplexering (FDM), tidsmultiplexering - tidsdelningsmultiplexering (TDM) och spektral- eller våglängdsmultiplexering (WDM).

WDM används endast i fiberoptiska system. Kabel-TV, till exempel, använder FDM.

FDM

Med frekvensmultiplexering tilldelas varje kanal sin egen analoga bärvåg. I detta fall kan vilken typ av modulering som helst eller en kombination av dem användas i FDM. Till exempel i kabel-tv ger en koaxialkabel med en bandbredd på 500 MHz överföring av 80 kanaler på 6 MHz vardera. Var och en av dessa kanaler erhålls i sin tur genom att multiplexera underkanaler för att överföra ljud och video.

TDM

Med denna typ av multiplexering kombineras (sammanslagna) låghastighetskanaler till en höghastighetskanal, genom vilken en blandad dataström sänds, bildad som ett resultat av aggregering av de ursprungliga strömmarna. Varje låghastighetskanal tilldelas sin egen tidslucka (tidsperiod) inom en cykel av en viss varaktighet. Data representeras som bitar, byte eller block av bitar eller byte. Till exempel tilldelas kanal A de första 10 bitarna inom ett tidsintervall av en given varaktighet (ram, ram), kanal B tilldelas nästa 10 bitar, etc. Förutom databitar inkluderar ramen tjänstebitar för överföringssynkronisering och andra ändamål. Ramen har en strikt definierad längd, som vanligtvis uttrycks i bitar (till exempel 193 bitar) och struktur.

Nätverksenheter som multiplexerar dataströmmar av låghastighetskanaler (biflöde, komponentströmmar) till en gemensam aggregatström (aggregat) för överföring över en fysisk kanal kallas multiplexerare (multiplexer, mux, mux). Enheter som delar upp en aggregerad ström i komponentströmmar kallas demultiplexare.

Synkrona multiplexorer använder en fast uppdelning i tidsluckor. Data som hör till en speciell komponentström har samma längd och sänds i samma tidslucka i varje multiplexerad kanalram. Om information inte sänds från en viss enhet förblir dess tidslucka tom. Statistiska multiplexorer (statmuxar) löser detta problem genom att dynamiskt tilldela en ledig tidslucka till den aktiva enheten.

WDM

WDM använder olika våglängder av ljus för att organisera varje kanal. I själva verket är det en speciell typ av frekvensdelningsmultiplex vid mycket höga frekvenser. Med denna typ av multiplexering fungerar sändande enheter vid olika våglängder (till exempel 820nm och 1300nm). Strålarna kombineras sedan och sänds över en enda fiberoptisk kabel. Den mottagande enheten separerar sändningen efter våglängd och riktar strålarna till olika mottagare. För att slå samman/separera kanaler efter våglängd används speciella enheter - kopplare. Nedan är ett exempel på sådan multiplexering.

Fig.5.1. WDM-multiplexering

Bland de huvudsakliga kopplingskonstruktionerna görs en skillnad mellan reflekterande kopplingar och centralt symmetriska reflekterande kopplingar (SCR). Reflekterande kopplingar är små glasbitar "tvinnade" i mitten i form av en stjärna. Antalet utgående strålar motsvarar antalet kopplingsportar. Och antalet portar avgör antalet enheter som sänder vid olika våglängder. Två typer av reflekterande kopplingar visas nedan.

Fig.5.2. Sändande stjärna

Fig.5.3. reflekterande stjärna

En centralt symmetrisk reflekterande koppling använder ljus som reflekteras från en sfärisk spegel. I detta fall är den inkommande strålen uppdelad i två strålar symmetriskt till mitten av spegelsfärens böjning. När spegeln roteras ändras sfärens böjning och följaktligen banan för den reflekterade strålen. Du kan lägga till en tredje fiberoptisk kabel och dirigera om den reflekterade strålen till en annan port. Implementeringen av WDM-multiplexorer och fiberoptiska switchar är baserad på denna idé.

Fig.5.4. Centralt symmetrisk reflekterande koppling

Optiska multiplexorer kan implementeras inte bara med hjälp av CSR-kopplare, utan också med reflekterande filter och diffraktionsgitter. De täcks inte av den här handledningen.

De viktigaste faktorerna som bestämmer kapaciteten hos olika implementeringar är störningar och kanalseparation. Mängden överhörning avgör hur väl kanalerna separeras och visar till exempel hur mycket av 820nm strålens effekt som hamnade i 1300nm porten. En pickup på 20 dB betyder att 1 % av signalen dök upp på den oavsiktliga porten. För att säkerställa tillförlitlig signalseparation måste våglängderna vara åtskilda "stort". Det är svårt att känna igen närliggande våglängder, som 1290 och 1310 nm. Typiskt används 4 multiplexeringsscheman: 850/1300, 1300/1550, 1480/1550 och 985/1550 nm. De bästa egenskaperna hittills har hittats i CSR-kopplare med ett system av speglar, till exempel två (Fig. 5.5).

Fig.5.5. SCR-koppling med två speglar

WDM-tekniken, som är en av tre typer av våglängdsmultiplexering, intar en mellanposition när det gäller spektrumeffektivitet. WDM-system kombinerar spektrala kanaler vars våglängder skiljer sig från varandra med 10 nm. Den mest produktiva tekniken är DWDM (Dense WDM). Det innebär att kombinera kanaler fördelade över spektrumet med högst 1 nm, och i vissa system till och med med 0,1 nm. På grund av denna täta distribution av signaler över spektrumet är kostnaden för DWDM-utrustning vanligtvis mycket hög. Spektrala resurser används minst effektivt i nya system baserade på CWDM-teknik (Coarse WDM, sparse WDM-system). Här separeras spektralkanalerna med minst 20 nm (i vissa fall når detta värde 35 nm). CWDM-system används vanligtvis i metronät och LAN, där låg utrustningskostnad är en viktig faktor och 8-16 WDM-kanaler krävs. CWDM-utrustning är inte begränsad till en del av spektrumet och kan arbeta i området från 1300 till 1600 nm, medan DWDM-utrustning är bunden till ett smalare område på 1530 till 1565 nm.

Slutsatser

Ett smalbandssystem är ett överföringssystem i det ursprungliga frekvensbandet som använder digitala signaler. För att sända flera smalbandskanaler i en bredbandskanal använder moderna överföringssystem över kopparkablar TDM-tidsmultiplexering. Fiberoptiska system använder WDM-våglängdsmultiplexering.

ytterligare information

Kontrollfrågor

• En enhet där alla inkommande informationsflöden kombineras till ett utgångsgränssnitt utför följande funktioner:
  • växla
  • repeater
  • multiplexor
  • demultiplexerare
• Tio signaler, som var och en kräver 4000 Hz bandbredd, multiplexeras till en kanal med FDM. Vad bör den minsta bandbredden vara för en multiplexerad kanal med en skyddsintervallbredd på 400 Hz?
  • 40800 Hz
  • 44000 Hz
  • 4800 Hz
  • 43600 Hz