Технологии локальных сетей (ЛВС)

1. Технологии локальных сетей (ЛВС)

ARCNET
Token Ring
Ethernet
FDDI
Fast Ethernet
100VG-AnyLAN
Gigabit Ethernet
Особенности технологий локальных сетей:
- реализуют 2 нижних уровня модели OSI
- структура локальных сетей должна быть четко определенной
(например общая шина, кольцо);
- совместное использовании кабелей всеми компьютерами сети в режиме
разделения времени.
Преимущества: простота логики и аппаратно-программных средств.
Недостатки: ограничения на пропускную способность и надежность (только
1 путь передачи данных).
Средства повышения надежности и скорости: использование мостов и
маршрутизаторов для структуризации (объединене элементарных структур
в единую сеть).

2.

Стандарты локальных сетей
802.1 - Internetworking - объединение сетей;
802.2 - Logical Link Control, LLC - управление логической передачей данных;
802.3 – Ethernet с методом доступа CSMA/CD;
802.4 – Token Bus LAN - локальные сети с методом доступа Token Bus;
802.5 – Token Ring LAN - локальные сети с методом доступа Token Ring;
802.6 – Metropolitan Area Network, MAN - сети мегаполисов;
802.7 – Broadband Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по
широкополосной передаче;
802.8 – Fiber Optic Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по
волоконно-оптическим сетям;
802.9 – Integrated Voice and data Networks - интегрированные сети передачи голоса и
данных;
802.10 – Network Security - сетевая безопасность;
802.11 – Wireless Networks - беспроводные сети Wi-Fi;
802.12 – Demand Priority Access LAN, l00VG-AnyLAN - локальные сети с методом доступа
по требованию с приоритетами;
802.15 – Wireless Networks - беспроводные сети Bluetooth;
802.16 – Wireless Networks - беспроводные сети WiMAX;
802.17 – Адаптивные, кольцевые, высокоскоростные сети;
802.22 – Wireless Regional Aгea Network - беспроводные сети «White space».

3.

Стандарты локальных сетей
Уровни OSI
Верхние уровни
Управление логическим
звеном (LLC)
Канальный
Управление доступом
к среде (MAC)
Уровень MAC обеспечивает корректное
совместное использование общей среды.
Уровень LLC отвечает за передачу кадров
данных между узлами, реализует функции
интерфейса с сетевым уровнем.
Передача физических
сигналов
Физический
Интерфейс с устройством
доступа
Средства подключения
к физической среде
Интерфейс связи
со средой
Физическая среда

4.

Технология Ethernet (802.3)
1980 г. фирмы DEC, Intel и Xerox
•10Base-5 - ("толстый" коаксиал)
•10Base-2 - ("тонкий" коаксиал)
•10Base-T - кабель с неэкранированной витой парой (UTP)
•10Base-F - волоконно-оптический кабель
Концентратор

5.

Метод разделения среды передачи данных: CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)- множественный
доступ с контролем носителя и обнаружением столкновений
(коллизий).
Коллизия – конфликт доступа к среде при попытке нескольких
станций одновременно начать передачу.
Домен коллизий (collision domain) - это часть сети Ethernet, все
узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой
части этой сети коллизия возникла.
Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на
несколько доменов коллизий.

6.

Технология Ethernet (802.3)
Узлу требуется
передать данные
Канал
занят?
Метод CSMA/CD:
множественный доступ с
контролем носителя и
обнаружением коллизий
Да
Нет
Начать передачу
Обнаружена
коллизия?
Да
Послать
сигнал
коллизии
Ожидание
Нет
П=П+1
Продолжить
передачу
Нет
П>К
Передача
закончена?
Да
Передача завершена
Нет
Да
Много
коллизий.
Отмена
передачи
Вычисление
времени след.
попытки

7.

Технология Ethernet (802.3)
10Base-T (1991 г.):
Скорость передачи по шине 10 Мбит/с.
В домене коллизий (сегменте) не может быть более 1024 узлов.
Не более 4 концентраторов между любыми двумя станциями.
Максимальная длина кабеля между узлами 100 м.

8.

Технология Fast Ethernet (1995 г.)
Особенности:
Пропускная способность 100 Мбит/c.
Топология – звезда (дерево)
Физические среды: витая пара, оптоволокно.
Подуровень LLC
Типы кабеля:
TX – 2-х парный
T4 – 4-х парный
Подуровень MAC
Согласование
Интерфейс MII
Физический
уровень
100Base-FX
Оптоволокно
100Base-TX
Витая пара
100Base-T4
Витая пара

9.

Технология Fast Ethernet (1995 г.)
100Base-FX — 100 Мбит/с
Физическая среда: оптоволоконный кабель.
Максимальная длина сегмента:
400 метров в полудуплексном режиме
2 километра в полнодуплексном режиме по многомодовому оптоволокну
до 32 километров по одномодовому оптоволокну.

10.

Технология Gigabit Ethernet (1998 г.)
Скорость 1000 Мбит/c.
Физическая среда: оптоволокно, витая пара
1000BASE-T – использует витую пару категории 5e или категории 6.
В передаче данных участвуют все 4 пары.
Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной паре.
1000BASE-SX – использует многомодовое волокно
Дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.
Скорость – 1Гбит/с.
1000BASE-LX – многомодовое волокно
Дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.
При использовании одномодового волокна до 10 километров.
Скорость – 1Гбит/с.
1000BASE-LH – использует одномодовое волокно
Дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.
Скорость – 1Гбит/с.
10GBASE-T – скорость передачи данных 10 Гбит/с. Дальность до 40 км.

11.

Технология 100VG-AnyLAN (1995 г.)
VG – Voice Grade (витая пара категории 3)
AnyLan – любые сети
Особенности:
Пропускная способность 100 Мбит/c.
Метод доступа Demand Priority (приоритетный)
Кадры передаются только станции назначения
Наличие центрального концентратора (топология – дерево)
Среда передачи – счетверенная витая пара (UTP), сдвоенная
витая пара (STP), оптоволокно
Режимы передачи – полудуплекс (4 пары в одном направлении),
полнодуплекс (2 пары в одном направлении, 2 в
другом)

12.

Технология Token Ring
Разработана в 1984 г. компанией IBM
Особенности:
Сеть с передачей маркера
Топология: кольцо
Пропускная способность 4-16 Мбит/c. Количество узлов – до 260
Физическая среда: оптоволокно, витая пара.
Метод доступа Token Ring основан на передаче
от узла к узлу специального кадра – токена.
Только узел, владеющий токеном, может
передавать свои кадры в кольцо
Существует лимит на время удержания
токена, по истечение которого станция
обязана передать его соседу по кольцу.

13.

Технология Token Ring
В настоящее время стандартизована версия на 100 Мбит/с

14.

Технология FDDI
Fiber Distributed Data Interface 1988 г.
Оптоволоконный интерфейс распределенных данных.
Топология: двойное кольцо длиной до 100 км.
Пропускная способность 100 Мбит/c.
Количество узлов – до 500
Физическая среда: оптоволокно
FDDI основывается на технологии Token Ring.
Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют
основной и резервный пути передачи данных между узлами сети.
Узлы сети подключаются к обоим кольцам.
В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы первичного
кольца. Вторичное кольцо в этом режиме не используется.

15.

Технология FDDI
Данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки,
а по вторичному - по часовой.

16.

Технология FDDI
В случае какого-либо вида отказа (например, обрыв кабеля или отказ узла),
первичное кольцо объединяется со вторичным, образуя вновь единое кольцо.
Этот режим называется «свертывание» колец.
Операция свертывания производится силами концентраторов или сетевых
адаптеров FDDI.
Основное применение: магистральные сети.

17.

Структуризация локальных сетей
Причины организации ЛВС и их объединения:
1. Организация сети отделов и рабочих групп
2. Территориальные ограничения
3. Загрузка линий связи
4. Несколько ЛВС технически надежнее одной
5. Построение системы безопасности
Физическая структура – топология физических связей.
Логическая структура – топология логических связей
(разбиение на логические сегменты с локализованным
трафиком).

18.

Виртуальная локальная сеть
(Virtual Local Area Network, VLAN)
► VLAN – логическая группа узлов сети, трафик которой полностью
изолирован от других узлов сети.
► VLAN являются эффективным способом группировки сетевых
пользователей в виртуальные рабочие группы, несмотря на их физическое
размещение в сети.
► VLAN позволяют повысить безопасность сети.

19.

Структуризация локальных сетей
Коммуникационные устройства для логической структуризации:
Мост (bridge) – изолирует трафик одной сети от другой по
аппаратным адресам.
Коммутатор (switch) – аналог моста, но каждый порт
обрабатывает кадры независимо от других портов.
ГОСТ Р ИСО /МЭК 27033-1-2011 «Безопасность сетей»
Коммутатор: Устройство, обеспечивающее соединение сетевых
устройств посредством внутренних механизмов коммутации, с
технологией коммутации, обычно реализованной на втором или
третьем уровне эталонной модели OSI.
Концентратор (hub): Сетевое устройство, которое функционирует на первом
уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем.
Примечание - Сетевые концентраторы не являются интеллектуальными
устройствами, они обеспечивают только точки физического соединения для
сетевых систем или ресурсов (Физическая структуризация).

20.

Структуризация локальных сетей
Коммуникационные устройства для логической структуризации:
Маршрутизатор (router) – распределение трафика между
подсетями на основе составных числовых адресов,
выбор оптимального маршрута, связь подсетей с
разными технологиями.
ГОСТ Р ИСО /МЭК 27033-1-2011 «Безопасность сетей»
Маршрутизатор: Сетевое устройство, используемое для установления и
управления потоками данных между различными сетями путем выбора
маршрутов на основе механизмов и алгоритмов протоколов маршрутизации.
Шлюз (gateway) – объединение сетей с разным системным и
прикладным ПО.

21.

Стандарт ФСБ России
СТО.ФСБ.КК 1-2018 «Компьютерная экспертиза. Термины и определения»
Введен в действие с 1.01.2019 г.
Концентратор – устройство, объединяющее различные сетевые устройства
в единый сегмент вычислительной сети и передающее компьютерную
информацию всем устройствам, подключенным к нему
Коммутатор – вычислительная машина, объединяющая различные сетевые
устройства в один или несколько сегментов вычислительной сети и
передающее компьютерную информацию конкретному устройству
Маршрутизатор — вычислительная машина, имеющая два или более сетевых
интерфейса и пересылающая компьютерную информацию между различными
сегментами вычислительной сети

22.

Структуризация локальных сетей

23.

Структуризация локальных сетей
1
2
1
3
Концентратор
4
2
3
Мост
5
6
4
1
2
3
4
5
6
Коммутатор
5
6

24.

Виртуальные локальные сети
ГОСТ Р ИСО /МЭК 27033-1-2011:
Виртуальная локальная вычислительная сеть (virtual local area network):
Независимая сеть, созданная с логической точки зрения внутри физической сети.
Группировка портов коммутатора – каждый порт приписывается
к конкретной виртуальной сети.

25.

Физическая сегментация сети
Группировка пользователей – каждый отдел подключается
к отдельному коммутатору.

26.

Логическая сегментация сети
Группировка портов коммутатора – каждый порт приписывается
к конкретной виртуальной сети.