Сетевые телекоммуникационные технологии. Оборудование, применяемое в сетях. Принципы построения локальной ИВС на 2 и 3 уровнях

1.

Тема 1.
Общие сведения и основные
понятия сетевых
телекоммуникационных
технологий
1

2.

Тема 1. Общие сведения и основные понятия
сетевых телекоммуникационных технологий
Лекция
Лекция 3. Оборудование, применяемое в сетях.
Принципы построения локальной ИВС на 2 и 3
уровнях.
2

3.

Лекция 3:
«Оборудование, применяемое в сетях».
Структура лекции:
1. Оборудование
2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
3. Принципы формирования объединенной сети или
надстройка 3 уровня в локальной сети
3

4.

Лекция 3:
«Оборудование, применяемое в сетях».
1. Оборудование
4

5.

1. Оборудование
Лекция 3:
Оснащение ИВС:
Сетевые проводные и беспроводные карты ПК
Сетевой интерфейс специализированного оборудования
Узлы коммутации - сетевые устройства, работающие до 3 уровня
(объединяющие и формирующие оптимальную передачу кадров)
Узлы коммутации - сетевые устройства, работающие от 3 уровня
и выше (маршрутизация, управление потоками в сети,
объединения сетей, специальные функции, типа спецсерверов или
фаерволов)
5

6.

1. Оборудование
Лекция 3:
Уровень в модели OSI: 1
Повторитель (repeater) – оборудование для усиления и
регенерации сигналов, а также для
согласования электрических параметров
сопрягаемых сетей.
Применение: для соединения воедино удаленных участков сети
(увеличения диаметра сети и количества абонентов). Также
используется для сопряжения разных физических сред.
Концентратор (hub) – многопортовый Ethernet повторитель,
служащий в качестве центральной точки сети со
звездообразной технологией, в которой концентрируются (соединяются) кабели РС.
Принцип работы: приходящее на 1 порт сообщение
транслируется на все активные порты. Все в одном домене
коллизий.
6

7.

1. Оборудование
Лекция 3:
Уровень в модели OSI: 2
Коммутатор(switch) – мультипроцессорное устройство, которое
обеспечивает независимую трансляцию кадров
между всеми парами своих портов.
Уровень в модели OSI: второй, (возможны 3 и 4-й).
Принцип работы (2-го уровня): приходящий на какой-то порт
пакет транслируется на тот порт, который соединен с сегментом
сети, в котором есть станция с MAC-адресом, который указан в
пакете.
7

8.

1. Оборудование
Лекция 3:
Уровень в модели OSI: 2
Состав коммутатора:
* входной блок — порты (приемник и передатчик, процессор);
* блок управления — системный процессорный модуль
(ведет общую адресную таблицу (МАС-адрес/№порта) и
обеспечивает управление коммутацией по соответствующему
протоколу);
* блок коммутации
— передает кадры
внутри коммутатора
между портами.
(архитектуры:
коммутационная матрица,
общая высокоскоростная шина,
разделяемой памятью.
8

9.

1. Оборудование
Лекция 3:
Уровень в модели OSI: 3 и выше
Маршрутизатор (router) – мультипроцессорное устройство или
сложное сетевое устройство, которое обеспечивает независимую
пересылку пакетов между различными сегментами сети (включая
разнородные сети различных архитектур) на основе правил и
таблиц маршрутизации.
Уровень в модели OSI: третий, (четвертый).
Для передачи пакета использует IP адресацию.
9

10.

1. Оборудование
Лекция 3:
Уровень в модели OSI: 3 и выше
Маршрутизатор (router) – мультипроцессорное устройство или
сложное сетевое устройство, которое обеспечивает независимую
пересылку пакетов между различными сегментами сети (включая
разнородные сети различных архитектур) на основе правил и
таблиц маршрутизации.
Для передачи пакета использует IP адресацию.
Точка доступа (router) – беспроводное сетевое устройство
зачастую совмещающее с собой
простой коммутатор, модем,
сервер DHCP. Формирует беспроводную локальную сеть.
10

11.

2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
Лекция 3:
2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
2.1. Особенности
2.2 Коллизия в широковещательных сетях
2.3. Протокол
CSMA/CD
Протокол Ethernet
описан в стандарте
IEEE 802.3.
Разработан в 1975 г.
на основе сетевой системы
(Xerox, DEC).
11

12.

2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
Лекция 3:
2.1. Особенности
Сегмент сети
Способ общения в сети – поочередное занятие канала
Широковещательный домен
Физический адрес – MAC адрес.
Адреса ПК:
— локальный адрес узла — МАС-адрес сетевого
адаптера или порта сетевого устройства. Эти адреса
определяются технологией построения сети, состоит из
6 байтов (например, 0060.2F30.CD0D);
— IP-адрес — используется на сетевом уровне,
назначается при конфигурации сети, состоит из двух
частей: номера сети (префикса) и номера хоста/рабочей
станции (суффикса), например, 192.168.0.1 (суффикс —
1), 32 разряда;
— символьный адрес, DNS-имя — используется на
прикладном уровне, назначается при конфигурации
сети, размер не лимитирован, алфавит: латинский,
русский.
12

13.

2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
2.2. Коллизия в широковещательных сетях
Причина возникновения коллизии – распространение сигнала в
линии связи с конечной скоростью.
Пример:
Станция А начала передачу кадра.
Сигнал распространяется со скоростью V.
Сигнал не достиг станции Б, в то время как станция Б решила
передать кадр, предварительно проверив канал и ошибочно
установив, что он пуст (несущей в канале нет).
Через время tс после начала передачи станцией Б происходит
коллизия и состояние линии изменяется. Это изменение доходит
до станции А через время toк – время двойного оборота (при tс≈0 )
PDV (Path Delay Value).
toк ≈ 2d /V .
13

14.

2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
2.3. Протокол CSMA/CD
-
Carrier Sence Multi Access/
Collision Detection
1. Станция хочет передать
кадр;
2. Станция слушает линию
(есть ли несущая);
3. Станция передает кадр, если
несущей в линии нет;
4. Кадр принимают все станции
сегмента
5. Все станции в сегменте
Прочитывают часть кадра;
6. Станция, чей адрес записан
в кадре, копирует кадр в буфер,
остальные станции кадр
отбрасывают;
7. После передачи все
станции выдерживают
технологическую паузу IPG
(Inter Packet Gap; 9,6 мкс);
8. В случае коллизии, первая
обнаружившая коллизию
станция посылает
последовательность Jam (32 бита).
14

15.

2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
2.3 Протокол CSMA/CD
9. При обнаружении коллизии
все станции переходят в
режим ожидания, на время,
выбираемое случайно:
T=L*512τo,
τo – длительность единичного
битового интервала
( 10 Мбит/с – 0,1 мкс;
100 Мбит/с – 0,01 мкс );
L – случайная величина
(от 0 до Nпопытки).
10. По окончании задержки
станция пытается передать
снова.
11. Максимальное число
попыток – 16, после этого
кадр отбрасывается
15

16.

2. Принцип реализации локальной сети Ethernet
Тема 2.
Допустимые интервалы активности:
для рабочей станции – (20…150) мс;
для повторителя
– (3…7,5) мс;
Возможные интервалы задержки:
для рабочей станции – (500…2500) мс;
для повторителя
– (9,6…11,6) мс.
16

17.

1. Оборудование
Лекция 3:
Уровень в модели OSI: 2
МАС-адрес в таблице коммутатора не указан:
17

18.

Лекция 3:
«Оборудование, применяемое в сетях».
3. Принципы формирования объединенной сети или
надстройка 3го уровня в локальной сети
18

19.

3. Принципы формирования объединенной сети
или надстройка 3 уровня в локальной сети Лекция 3:
Надстройка - Передача сообщения в локальной сети от одного ПК до другого
осуществляется по IP-адресу, указанному в ПО.
IP-адрес — 32-разрядное число, представляемое в
виде 4-х наборов по 8 разрядов, записанных в 10-й
системе счисления и разделенных точками (точечнодесятичная нотация).
IP-адрес содержит набор фиксированных разрядов
(префикс) и набор переменных разрядов (суффикс).
Набор фиксированных разрядов должен быть
непрерывным и начинаться с самого старшего
разряда адреса.
Для локальных сетей выделены специальные
диапазоны IP-адресов, которые не используются в
глобальной сети и распределение которых никем не
контролируется.
19

20.

3. Принципы формирования объединенной сети
или надстройка 3 уровня в локальной сети Лекция 3:
Структурирование сетей – ограничения количества ПК в локальной сети
Для структурирования сетей (для разделения на
подсети) используются маски.
Маска и IP-адрес связаны математической
зависимостью.
Маска — это 32-разрядное число (также
записанное в точечно-десятичной нотации),
которое определяет, какие разряды базового
IP-адреса являются фиксированными
(префикс).
В маске фиксированными разрядами IPадреса соответствуют единичные разряды
(единой группой со самого старшего
разряда). Нулевые разряды в маске
соответствуют переменным битам IP-адреса.
Первым в выделенном диапазоне адресов
является базовый IP-адрес.
192.168.0.0/24 (маска: 255.255.255.0)
Последним в выделенном диапазоне адресов
является адрес для широковещательных
сообщений 192.168.0.255/24
20