сети ответы — mac-version

По типу

С пластиковым

центрального

Со стальным тросом

С центральной трубкой

тросом

силового элемента

По типу буфера в

С плотным буфером

Со свободным буфером

модулях

По типу силового

С кевларовыми

Бронированный

Бронированный

элемента в

Небронированный

нитями

стальной лентой

проволокой

оболочке

По наличию встроенного троса

По величине допустимого растягивающего усилия

По диапазону температуры эксплуатации, град.

По огнестойкости оболочки

	Со встроенным несущим тросом			Без встроенного несущего троса

2,7 кН	6,0	9,0	12,0 кН	20,0
	4,0 кН	8,0 кН		15,0 кН
	кН	кН		кН

от -12 до +75

от -20 до +60

от -40

от -60 до +60

от -60 до

до +60

+70

С горючей оболочкой

С негорючей оболочкой

Примечание.Значения температуры эксплуатации и величины растягивающего усилия у разных производителей могут немного различаться.

Если учесть все указанные типы кабелей, а также число оптических волокон в кабеле, которое обычно при применении в локальных сетях составляет от 4 до 24, легко подсчитать, что число вариантов спецификаций волоконно-оптического кабеля превышает 100000.

25. Методы случайного доступа. Пропускная способность. Их преимущества и недостатки.

Способ доступа – правила в соответствии с которыми абонент имеет право на передачу. Они бывают разные, но все имеют один способ доступа в один момент времени.

1.Методы случайного доступа.

2.	Методы детерминированного доступа.	3 основные методы доступа.
3.	Комбинированный метод доступа.

Методы случайного доступа: станция осуществляет случайное (не согласованное с другими станциями) взаимодействие с моноканалами.

Пять базовых методов случайного доступа.

1.Безконтрольный доступ – каждая станция в любой момент времени (когда она имеет данные для передачи) разрешено обращаться и моноканалу, не зависимо от того занят он или нет. Пример: система ALOHA.

ALOHA1) - это протокол случайного многостанционного доступа, т.е. такого, когда ресурс каналов доступен каждой станции. Он имеет следующие свойства:

Многостанционный доступ. Среда доступна любой станции.

Отсутствие контроля состояния среды. Станции не проверяют состояние канала (свободен или занят), а передают информацию в любые случайные моменты времени.

Отсутствие проверки конфликта. Станции не проверяют наличие конфликта, а при его возникновении, когда две или более станций передают пакет в одно и то же время (или перекрывающиеся интервалы), приемник неспособен правильно принять номер.

Необходимость подтверждения правильного приема. Передатчик не получает подтверждение явного или неявного (например, ответного) сигнала и осуществляет повторную передачу информации через случайный интервал времени.

Различают два метода такого доступа: чистая (несегментированная) и сегментированная ALOHA.

Максимальная пропускная способность – 18,4 % от начальной пропускной способности моноканала.

Доступ с тактированнием времени – все станции, имеющие подготовленные кадры, начинают передачу только в определённый момент времени, время делится на равные периоды, длительность которого равна времени передачи кадра в сеть (времени записи). Максимальная пропускная способность – 36,8 %.

t

Кадр появился		Max производит-ость

Тактированное ALOHA

Доступ с обнаружением передачи – каждая станция прослушивает моноканал, и если моноканал свободен, она осуществляет передачу. В противном случае - ждёт оканчания передачи и затем начинает свою передачу.

CSMA – множественный доступ с обнаружением несущей.

Доступ с контролем столкновения – станция начинает передачу в любое необходимое для неё время. Передача кадра станции прекращается, если она обнаружила в моноканале столкновение кадров, передаваемых другими станциями

Сигнал столкновения

передача ≠ прием

моноканал

Доступ с обнаружением передачи и с контролем столкновений - станция начинает передачу только тогда, когда моноканал свободен, если произошло столкновение кадров, то станция прекращает передачу.

В большинстве случаев предпочтение отдаётся последнему методу, т.к. он обеспечивает более полное использование и стабильность моноканала.

При использовании метода случайного доступа следует выроботать алгоритм определения времени ожидания стации, перед повтором передачи, после столкновения кадров.

Используется следующий алгоритм определения времени ожидания:

1.Фиксированная задержка. (но разная в разных станциях)

2.Случайная задержка.

3.Экспоненциальная задержка. (ex разное х)

4.Линейно-возрастающая задержка. (разный угловой коэффициент)

5.Адаптивная задержка. (К чему угодно например ко времени с 10-12 одна с 12-20 другая ) Указанные виды не являются единственными, разрабатываются новые и совершенствуются старые.

Достоинства:

1.Реализуются достаточно просто.

2.Обеспечивают быстрый доступ к шине, при малой нагрузке.

3.Позволяет легко подключать или отключать станции.

4.Обладает высокой «живучестью» - способностью выполнять свои функции при наличии сбоев и отказов. а) Большинство ошибочных и не благоприятных условий приводит к молчанию или конфликту, и обе эти ситуации поддаются обработке, б) нет необходимости в центральном управляющем устройстве. В сетях стремяться уйти от

централизованного управления. Недостатки:

1.При больших нагрузках время ожидания доступа к шине становится большим и меняется не предсказуемо.

2.Все абоненты имеют равные права, нет приоритетности кадров и станций.

26.Сеть Ethernet. Структурная организация. Виды и технические характеристики. Формат кадра. Принцип функционирования.

Одной из первых среди ЛВС шинной структуры была создана сеть Ethernet, разработанная фирмой Xerox. В этой сети был применен метод доступа МДКН/ОК. Позднее Ethernet стала основой стандарта IEEE 802/3. Другой вариант шинных ЛВС соответствует стандарту IEEE 802/4, описывающему сеть с эстафетной передачей маркера.

Технология Ethernet наиболее распространена в ЛВС. Так, по данным на 1996 г. 85% всех компьютеров в ЛВС были в сетях

Ethernet.

На базе проекта сети Ethernet разрабатывается оборудование для ЛВС рядом фирм. В настоящее время унифицировано несколько вариантов сети Ethernet, различающихся топологией и особенностями физической среды передачи данных.

1.Вариант Thick Ethernet (шина "с толстым" кабелем); принятое обозначение варианта 10Base-5, где первый элемент "10" характеризует скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с, последний элемент "5" - максимальную длину сегмента (в сотнях метров), т.е. 500 м; другие параметры: максимальное число сегментов 5; максимальное число узлов на одном сегменте 100; минимальное расстояние между узлами 2,5 м. Здесь под сегментом кабеля понимается часть кабеля, используемая в качестве линии передачи данных и имеющая на концах согласующие элементы (терминаторы) для предотвращения отражения сигналов.

2.Вариант Thin Ethernet (шина "с тонким" кабелем, cheapernet); принятое обозначение 10Base-2: максимальное число сегментов 5; максимальная длина сегмента 185 м; максимальное число узлов на одном сегменте 30; минимальное расстояние между узлами 0,5 м; скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с.

3.Вариант Twisted Pair Ethernet (топология "звезда"); принятое обозначение 10Base-Т; это кабельная сеть с использованием витых пар проводов и концентраторов, называемых также распределителями, или хабами (Hubs). Представление о структуре сети может дать рис. 4.3. В состав сетевого оборудования входят активные (AH) и пассивные (PH) распределители (Active and Passive Hubs), различие между которыми заключается в наличии или отсутствии усиления сигналов и в количестве портов. В одной из разновидностей сети 10Base-T допускаются расстояния между активными распределителями до 600 м и между пассивными до 30 м, предельное число узлов 100. Физическая организация линий связи в 10Base-T мало напоминает шину. Однако в такой сети вполне возможна реализация метода доступа МДКН/ОК, и для пользователя (любого отдельного узла) разветвленная сеть из витых пар и концентраторов, по которой происходит широковещательная передача, есть просто среда передачи данных, такая же, как шина. Поэтому по логической организации сеть 10Base-T есть сеть типа Ethernet. В то же время по своей топологии 10Base-T может быть вариантом "звезда", "дерево" и т.п. В этой сети не рекомендуется включать последовательно более 4-х хабов.

4.Вариант Fiber Optic Ethernet (шина на основе оптоволоконного кабеля), обозначение 10Base-F; применяется для соединений "точка-точка", например, для соединения двух конкретных распределителей в кабельной сети. Максимальные длины - в пределах 2...4 км. Цена приблизительно такая же, как и медного кабеля, но меньше габариты и масса, полная гальваническая развязка.

5. Вариант RadioEthernet (стандарт IEEE 802.11). Среда передачи данных - радиоволны, распространяющиеся в эфире. Структура сети может быть "постоянной" при наличии базовой кабельной сети с точками доступа от узлов по радиоканалам или "временной", когда обмены между узлами происходят только по радиоканалам, Применяется модифицированный метод МДКН/ОК, в котором вместо обнаружения конфликтов используется предотвращение конфликтов. Выполняется это тем, что узел, запрашивающий связь, посылает в эфир специальный кадр запроса, а передачу информации он может начать только после истечения межкадрового промежутка времени Т, если за время Т после запроса в эфире не было других запросов. Иначе попытка передачи откладывается на случайное время. Любой узел может посылать кадр запроса, только если за время Т перед этим в эфире не было других кадров запроса.

Предусмотрена посылка положительной квитанции от приемного узла, подтверждающая правильность приема кадра. Квитанция посылается с малой задержкой t после окончания приема. В этом интервале длительностью t конфликты невозможны, так как претенденты на передачу могут посылать кадры запроса только, если перед посылкой эфир свободен в течение интервала времени не менее Т (это условие выполняется и для узлов с отложенной из-за конфликта передачей), а t<T.

Стандарт 10Base-5

Стандарт 10Base-5 соответствует экспериментальной сети Ethernet фирмы Xerox и может считаться классическим Ethernet'ом. Он использует в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 2,17 мм и внешним диаметром около 10 мм ("толстый" Ethernet).

Кабель используется как моноканал для всех станций. Сегмент кабеля имеет максимальную длину 500 м (без повторителей) и должен иметь на концах согласующие терминаторы сопротивлением 50 Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов.

Различные компоненты сети, выполненной на толстом коаксиале, показаны на рисунке 5.

Станция должна подключаться к кабелю при помощи приемопередатчика - трансивера. Трансивер устанавливается непосредственно на кабеле и питается от сетевого адаптера компьютера. Трансивер может подсоединяться к кабелю как методом прокалывания, обеспечивающим непосредственный физический контакт, так и бесконтактным методом.

Трансивер соединяется с сетевым адаптером интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface) длиной до 50 м, состоящим из 4 витых пар (адаптер должен иметь разъем AUI). Допускается подключение к одному сегменту не более 100 трансиверов, причем расстояние между подключениями трансиверов не должно быть меньше 2.5 м.

Рис. 5. Компоненты физического уровня сети стандарта 10 Base-5, состоящей из двух сегментов

Трансивер - это часть сетевого адаптера, которая выполняет следующие функции:

прием и передача данных с кабеля на кабель,

определение коллизий на кабеле,

электрическая развязка между кабелем и остальной частью адаптера,

защита кабеля от некорректной работы адаптера.

Последнюю функцию часто называют контролем болтливости (jabber control). При возникновении неисправностей в адаптере может возникнуть ситуация, когда на кабель будет непрерывно выдаваться последовательность случайных сигналов. Так как кабель - это общая среда для всех станций, то работа сети будет заблокирована одним неисправным адаптером. Чтобы этого не случилось, на выходе передатчика ставится схема, которая проверяет количество битов, переданных в пакете. Если максимальная длина пакета превышается, то эта схема просто отсоединяет выход передатчика от кабеля.

Упрощенная структурная схема трансивера показана на рисунке 7. Детектор коллизий определяет наличие коллизии в коаксиальном кабеле по повышенному уровню постоянной составляющей сигналов. Если постоянная составляющая превышает определенный порог, то значит на кабель работает более чем один передатчик.

Кдостоинствам стандарта 10Base-5 относятся:

хорошая защищенность кабеля от внешних воздействий,

сравнительно большое расстояние между узлами,

возможность простого перемещения рабочей станции в пределах длины кабеля AUI.

Рис. 7. Структурная схема трансивера

Кнедостаткам следует отнести:

высокую стоимость кабеля,

сложность его прокладки из-за большой жесткости,

наличие специального инструмента для заделки кабеля,

при повреждении кабеля или плохом соединении происходит останов работы всей сети,

необходимо заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установки компьютеров.

Стандарт 10Base-2

Стандарт 10Base-2 использует в качестве передающей среды коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 0,89 мм и внешним диаметром около 5 мм ("тонкий" Ethernet, волновое сопротивление кабеля 50 Ом). Максимальная длина сегмента без повторителей составляет 185 м, сегмент должен иметь на концах согласующие терминаторы 50 Ом.

Станции подключаются к кабелю с помощью T-коннектора, который представляет из себя тройник, один отвод которого соединяется с сетевым адаптером, а два других - с двумя концами разрыва кабеля. Максимальное количество станций, подключаемых к одному сегменту, 30. Минимальное расстояние между станциями - 1 м.

Этот стандарт очень близок к стандарту 10Base-5. Но трансиверы в нем объединены с сетевыми адаптерами за счет того, что более гибкий тонкий коаксиальный кабель может быть подведен непосредственно к выходному разъему платы сетевого адаптера, установленной в шасси компьютера. Кабель в данном случае "висит" на сетевом адаптере, что затрудняет физическое перемещение компьютеров.

Топология сегмента сети стандарта 10Base-2 показана на рисунке 8.

Рис. 8. Сеть стандарта 10Base-2

Реализация этого стандарта на практике приводит к наиболее простому решению для кабельной сети, так как для соединения компьютеров требуются только сетевые адаптеры и Т-коннекторы. Однако этот вид кабельных соединений наиболее сильно подвержен авариям и сбоям: кабель восприимчив к помехам, в моноканале имеется большое количество механических соединений (каждый T-коннектор дает три механических соединения, два из которых имеют жизненно важное значение для всей сети), пользователи имеют доступ к разъемам и могут нарушить целостность моноканала. Кроме того, эстетика и эргономичность этого решения оставляют желать лучшего, так как от каждой станции через T-коннектор отходят два довольно заметных провода, которые под столом часто образуют моток кабеля - запас, необходимый на случай даже небольшого перемещения рабочего места.

Общим недостатком стандартов 10Base-5 и 10Base-2 является отсутствие оперативной информации о состоянии моноканала. Повреждение кабеля обнаруживается сразу же (сеть престает работать), но для поиска отказавшего отрезка кабеля необходим специальный прибор - кабельный тестер.

Стандарт 10Base-T

Стандарт принят в 1991 году как дополнение к существующему набору стандартов Ethernet и имеет обозначение 802.3i.

Использует в качестве среды двойную неэкранированную витую пару (Unshielded Twisted Pair, UTP). Соединения станций осуществляются по топологии "точка - точка" со специальным устройством - многопортовым повторителем с помощью двух витых пар. Одна витая пара используется для передачи данных от станции к повторителю (выход Tx сетевого адаптера), а

другая - для передачи данных от повторителя станции (вход Rx сетевого адаптера). На рисунке 9 показан пример трехпортового повторителя.

Многопортовые повторители в данном случае обычно называются концентраторами (англоязычные термины - hub или concentrator). Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар, подключенных к его портам, так что образуется единая среда передачи данных - моноканал (шина). Повторитель обнаруживает коллизию в сегменте в случае одновременной передачи сигналов по нескольким своим Rx входам и посылает jam-последовательность на все свои Tx выходы. Стандарт определяет битовую скорость передачи данных 10 Мб/с и максимальное расстояние отрезка витой пары между двумя непосредственно связанными узлами (станциями и концентраторами) не более 100 м при использовании витой пары качества не ниже категории 3.

Рис. 9. Сеть 10Base-T - один домен коллизий Tx - передатчик, Rx - приемник

Возможно иерархическое соединение концентраторов в дерево (рис. 10). Для обеспечения синхронизации станций при реализации процедур доступа CSMA/CD и надежного распознавания станциями коллизий в стандарте определено максимально число концентраторов между любыми двумя станциями сети.

Рис. 2.10. Повторители (концентраторы)

Общее количество станций в сети 10Base-T не должно превышать 1024.

Сети, построенные на основе стандарта 10Base-T, обладают по сравнению с коаксиальными вариантами Ethernet'а многими преимуществами. Эти преимущества связаны с разделением общего физического кабеля на отдельные кабельные отрезки, подключенные к центральному коммуникационному устройству. И хотя логически эти отрезки попрежнему образуют общий домен коллизий, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и отключать в случае обрыва, короткого замыкания или неисправности сетевого адаптера на индивидуальной основе. Это обстоятельство существенно облегчает эксплуатацию больших сетей Ethernet, так как концентратор обычно автоматически выполняет такие функции, уведомляя при этом администратора сети о возникшей проблеме.

Стандарт 10Base-F

Стандарт 10Base-F использует в качестве среды передачи данных оптоволокно. Функционально сеть стандарта 10Base-F состоит из тех же элементов, что и сеть стандарта 10Base-T - сетевых адаптеров, многопортового повторителя и отрезков кабеля, соединяющих адаптер с портом повторителя. Как и при использовании витой пары, для соединения адаптера с повторителем используется два оптоволокна - одно соединяет выход Tx адаптера со входом Rx повторителя, а другое - вход Rx адаптера с выходом Tx повторителя.

Форматы кадров технологии Ethernet

SFD – Start of Frame Delimiter–ограничитель начала кадра; DA – Destination Address–адрес назначения;

SA – Source Address–адрес источника;

T – тип поля данных (для кадра Ethernet);

FCS – Frame Cheek Sequence – контрольная последовательность кадра. (без L и расширения

Независимо от реализации физической среды, все сети Ethernet должны удовлетворять двум ограничениям, связанным с методом доступа:

максимальное расстояние между двумя любыми узлами не должно превышать 2500 м,

в сети не должно быть более 1024 узлов.

Кроме того, каждый вариант физической среды добавляет к этим ограничениям свои ограничения, которые также должны выполняться.

Уточним основные параметры операций передачи и приема кадров Ethernet, кратко описанные выше.

Станция, которая хочет передать кадр, должна сначала с помощью MAC-узла упаковать данные в кадр соответствующего формата. Затем для предотвращения смешения сигналов с сигналами другой передающей станции, MACузел должен прослушивать электрические сигналы на кабеле и в случае обнаружения несущей частоты 10 МГц отложить передачу своего кадра. После окончания передачи по кабелю станция должна выждать небольшую дополнительную паузу, называемую межкадровым интервалом (interframe gap), что позволяет узлу назначения принять и обработать передаваемый кадр, и после этого начать передачу своего кадра.

Одновременно с передачей битов кадра приемно-передающее устройство узла следит за принимаемыми по общему кабелю битами, чтобы вовремя обнаружить коллизию. Если коллизия не обнаружена, то передается весь кадр, поле чего MAC-уровень узла готов принять кадр из сети либо от LLC-уровня.

Если же фиксируется коллизия, то MAC-узел прекращает передачу кадра и посылает jam-последовательность, усиливающую состояние коллизии. После посылки в сеть jam-последовательности MAC-узел делает случайную паузу и повторно пытается передать свой кадр.

В случае повторных коллизий существует максимально возможное число попыток повторной передачи кадра (attempt limit), которое равно 16. При достижении этого предела фиксируется ошибка передачи кадра, сообщение о которой передается протоколу верхнего уровня.

27. Cеть Gigabit Ethernet. Cтруктурная организация. Особенности построения физического уровня

Gigabit Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с. Данная сеть является альтернативой локальной АТМ-сети.

Технология Gigabit Ethernet описывается двумя стандартами: IEEE 802.3z (1998 год) и IEEE 802.3ab (1999 год). Разработчики стандартов старались максимально сохранить идеи классического Ethernet. Как и при переходе отEthernet к Fast Ethernet, основное новшество состояло в десятикратном (по сравнению с Fast Ethernet) уменьшении длительности битового интервала – до 1нс. Для того, чтобы сохранить максимальный диаметр домена коллизий науровне 200м, пришлось увеличить минимальный размер кадра с 64 до 512 байт (4096 bt. Для снижения накладных расходов при передаче коротких кадров (например, подтверждений приема пакетов), предусмотрен пакетный режим передачи (Burst Mode). Узел может передать подряд несколько небольших кадров(не дополняя каждый из них до 512 байт), суммарной длиной не более 8192 байт. Отдельные кадры в такой группе могут быть адресованы разным получателям.

Архитектура Gigabit Ethernet отличается от предыдущей архитектуры сети Ethernet . На рис.2.1 приведены уровни программной структуры и их соответствие уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).