-
Сети Ethernet (10/100/1000 Mbps), TokenRing, fddi, atm; беспроводные сети Wi-Fi и Bluetooth
Технология с установлением соединения носит название ATM (Asynchronous Transfer Mode асинхронный режим передачи).
Технология ATM продолжает использоваться глубоко в недрах телефонной системы и поныне. Занимается она там передачей IP-пакетов. Поскольку ее использование можно заметить, только очень сильно углубившись в подробности передачи данных, рядовые пользователи даже не подозревают о существовании ATM, а между тем она живет и здравствует.
Виртуальные каналы ATM
Поскольку ATM является технологией, основанной на предварительном соединении, перед посылкой данных необходимо отправить пакет для установки связи. По мере прохождения этого установочного пакета по узлам подсети все маршрутизаторы делают записи в своих внутренних таблицах, отмечая тем самым наличие соединения и резервируя для него определенные ресурсы. Устанавливаемые соединения в терминологии ATM часто называют виртуальными каналами, по аналогии с физическими каналами, имеющимися в телефонной системе. В большинстве сетей ATM также имеются постоянные виртуальные каналы, представляющие собой постоянные соединения между двумя удаленными друг от друга
хостами. Они напоминают выделенные телефонные линии. У каждого соединения (как временного, так и постоянного) есть свой уникальный идентификатор.
Виртуальный
канал показан на рис. После установки
соединения любая из сторон может начать
передачу данных. В основе технологии
ATM лежит идея передачи информации
небольшими пакетами фиксированной
длины, называемых ячейками. Ячейки имеют
размер 53 байта, из которых 5 байт составляют
заголовок, а 48 несут полезную нагрузку
Token Ring .
Token Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркера. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени.
Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит (в результате чего маркер превращается в последовательность начало блока данных), дополняет информацией, которую он хочет передать и, наконец, отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутствует (если только кольцо не обеспечивает раннего освобождения маркера - early token release ), поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий. Если обеспечивается раннее высвобождение маркера, то новый маркер может быть выпущен после завершения передачи блока данных.
Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.
В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет,прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, которые будут рассмотрены дальше, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах.
Система приоритетов
Сети Тоkеn Ring используют сложную систему приоритетов, которая позволяет некоторым станциям с высоким приоритетом, назначенным пользователем, более часто пользоваться сетью. Блоки данных Token Ring содержат два поля, которые управляют приоритетом: поле приоритетов и поле резервирования.
Только станции с приоритетом, который равен или выше величины приоритета, содержащейся в маркере, могут завладеть им. После того, как маркер захвачен и изменен( в результате чего он превратился в информационный блок), только станции, приоритет которых выше приоритета передающей станции, могут зарезервировать маркер для следующего прохода по сети. При генерации следующего маркера в него включается более высокий приоритет данной резервирующей станции. Станции, которые повышают уровень приоритета маркера, должны восстановить предыдущий уровень приоритета после завершения передачи.
Механизмы управления неисправностями
Сети Token Ring используют несколько механизмов обнаружения и компенсации неисправностей в сети. Например, одна станция в сети Token Ring выбирается активным монитором( active monitor ). Эта станция, которой в принципе может быть любая станция сети, действует как централизованный источник синхронизирующей информации для других станций кольца и выполняет разнообразразные функции для поддержания кольца. Одной из таких функций является удаление из кольца постоянно циркулирующих блоков данных. Если устройство, отправившее блок данных, отказало, то этот блок может постоянно циркулировать по кольцу. Это может помешать другим станциям передавать собственные блоки данных и фактически блокирует сеть. Активный монитор может выявлять и удалять такие блоки и генерировать новый маркер.
Звездообразная топология сети IBM Token Ring также способствует повышению общей надежности сети. Т.к. вся информация сети Token Ring просматривется активными MSAU, эти устройства можно запрограммировать так, чтобы они проверяли наличие проблем и при необходимости выборочно удаляли станции из кольца.
Алгоритм Token Ring, называемый сигнализирующим( beaconing ), выявляет и пытается устранить некоторые неисправности сети. Если какая-нибудь станция обнаружит серьезную проблему в сети (например такую, как обрыв кабеля), она высылает сигнальный блок данных. Сигнальный блок данных указывает домен неисправности, в который входят станция, сообщающая о неисправности, ее ближайший активный сосед, находящийся выше по течению потока информации (NAUN), и все, что находится между ними. Сигнализация инициализирует процесс, называемый автореконфигурацией( autoreconfiguration ), в ходе которого узлы, расположенные в пределах отказавшего домена, автоматически выполняют диагностику, пытаясь реконфигурировать сеть вокруг отказавшей зоны. В физическом плане MSAU может выполнить это с помощью электрической реконфигурации.
FDDI .
Стандарт FDDI определяет 100 Mb/сек. LAN с двойным кольцом и передачей маркера, которая использует в качестве среды передачи волоконно-оптический кабель.
Хотя она работает на более высоких скоростях, FDDI во многом похожа на Token Ring. Oбe сети имеют одинаковые характеристики, включая топологию (кольцевая сеть), технику доступа к носителю (передача маркера), характеристики надежности (например, сигнализация-beaconing), и др.
Одной из наиболее важных характеристик FDDI является то, что она использует световод в качестве передающей среды. Световод обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционной медной проводкой, включая защиту данных (оптоволокно не излучает электрические сигналы, которые можно перехватывать), надежность (оптоволокно устойчиво к электрическим помехам) и скорость (потенциальная пропускная способность световода намного выше, чем у медного кабеля).
FDDI устанавливает два типа используемoгo оптического волокна: одномодовое (иногда называемое мономодовым) и многомодовое. Моды можно представить в виде пучков лучей света, входящего в оптическое волокно под определенным углом. Одномодовое волокно позволяет распространяться через оптическое волокно только одному моду света, в то время как многомодовое волокно позволяет распространяться по оптическому волокну множеству мод света. Т.к. множество мод света, распространяющихся по оптическому кабелю, могут проходить различные расстояния (в зависимости от угла входа), и, следовательно, достигать пункт назначения в разное время (явление, называемое модальной дисперсией), одномодовый световод способен обеспечивать большую полосу пропускания и прогoн кабеля на большие расстояния, чем многомодовые световоды. Благодаря этим характеристикам одномодовые световоды часто используются в качестве основы университетских сетей, в то время как многомодовый световод часто используется для соединения рабочих групп. В многомодовом световоде в качестве генераторов света используются диоды, излучающие свет (LED), в то время как в одномодовом световоде обычно применяются лазеры.
Физические соединения.
FDDI устанавливает применение двойных кольцевых сетей. Трафик по этим кольцам движется в противоположных направлениях. В физическом выражении кольцо состоит из двух или более двухточечных соединений между смежными станциями. Одно из двух колец FDDI называется первичным кольцом, другое-вторичным кольцом. Первичное кольцо используется для передачи данных, в то время как вторичное кольцо обычно является дублирующим.
Станции Класса В или станции, подключаемые к одному кольцу (SAS) подсоединены к одной кольцевой сети; станции класса А или станции, подключаемые к двум кольцам (DAS) подсоединены к обеим кольцевым сетям. SAS подключены к первичному кольцу через концентратор, который обеспечивает связи для множества SAS. Koнцентратор отвечает за то, чтобы отказ или отключение питания в любой из SAS не прерывали кольцо. Это особенно необходимо, когда к кольцу подключен РС или аналогичные устройства, у которых питание часто включается и выключается.
Типы трафика
FDDI поддерживает распределение полосы пропускания сети в масштабе реального времени, что является идеальным для ряда различных типов прикладных задач. FDDI обеспечивает эту поддержку путем обозначения двух типов трафика: синхронного и асинхронного. Синхронный трафик может потреблять часть общей полосы пропускания сети FDDI, равную 100 Mb/сек; остальную часть может потреблять асинхронный трафик. Синхронная полоса пропускания выделяется тем станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Например, наличие такой возможности помогает при передаче голоса и видеоинформации. Другие станции используют остальную часть полосы пропускания асинхронно.
Распределение асинхронной полосы пропускания производится с использованием восьмиуровневой схемы приоритетов. Каждой станции присваивается определенный уровень приоритета пользования асинхронной полосой пропускания. FDDI также разрешает длительные диалоги, когда станции могут временно использовать всю асинхронную полосу пропускания. Механизм приоритетов FDDI может фактически блокировать станции, которые не могут пользоваться синхронной полосой пропускания и имеют слишком низкий приоритет пользования асинхронной полосой пропускания.
Особенности отказоустойчивости.
FDDI характеризуется рядом особенностей отказоустойчивости. Основной особенностью отказоустойчивости является наличие двойной кольцевой сети. Если какая-нибудь станция, подключенная к двойной кольцевой сети, отказывает, или у нее отключается питание, или если поврежден кабель, то двойная кольцевая сеть автоматически свертывается(подгибается внутрь) в одно кольцо.
Ethernet .
Ethernet представляет
собой компьютерную сеть, основанную на
использовании метода CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access with Collision Detection - множественный
доступ с контролем несущей и обнаружением
конфликтов).при передаче электрических
сигналов по соединяющему компьютеры
кабелю. Метод CSMA/CD обеспечивает каждой
станции возможность передачи данных в
сетевой кабель. Прежде, чем начать
передачу данных, станция должна прослушать
средуопределить не используется ли
кабель в данный момент другой станцией.
Если сеть занята, станция повторяет
попытку по истечении случайного интервала
времени. Если же среда свободна, станция
начинает передачу данных. 
Wi - fi .
Принцип работы
Обычно схема Wi-Fi сетисодержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров напрямую . Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0.1 Мбит/с каждые 100 мс. Так что 0.1 Мбит/снаименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID, приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Более подробно с принципом работы можно познакомиться в официальном тексте стандарта.
Преимущества Wi-Fi
Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.
Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов.
Wi-Fi это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру.
Недостатки Wi-Fi
Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы; во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Италия, требуют регистрации всех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.
Высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.
Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан[источник?] даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения.
Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи. Микроволновка или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляют уровень сигнала. Расстояние зависит также от частоты.
Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа, например, в больших многоквартирных домах, где многие жильцы ставят свои точки доступа Wi-Fi.
Неполная совместимость между устройствами разных производителей или неполное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению скорости.
Уменьшение производительности сети во время дождя.
Перегрузка оборудования при передаче небольших пакетов данных из-за присоединения большого количества служебной информации.
Малая пригодность для работы приложений использующих медиа-потоки в реальном времени (например протокол RTP, применяемый в IP-телефонии): качество медийного потока непредсказуемо из-за возможных высоких потерь при передаче данных, обусловленных целым рядом неконтролируемых пользователем факторов (атмосферные помехи, ландшафт и иное, в частности перечисленное выше). Несмотря на данный недостаток, выпускается масса VoIP оборудования на базе устройств 802.11b\g, которое ориентировано в том числе и на корпоративный сегмент: однако в большинстве случаев документация к подобным устройствам содержит оговорку, гласящую, что качество связи определяется устойчивостью и качеством радио канала.
Bluetooth
Технология использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия, либо непосредственно встроенные в устройство, либо подключаемые через свободный порт.
Bluetooth работает на не лицензируемой во всем мире частоте 2.45 Ггц (полоса промышленного, научного и медицинского применения ISM - Industry, Science, Medicine), что позволяет свободно использовать устройства Bluetooth во всем мире. Радиоканал обеспечивает скорость 721Кбит/с и передачу 3 голосовых каналов. Технология использует FHSS - скачкообразную перестройку частоты (1600 скачков/с) с расширением спектра. При работе передатчик переходит с одной рабочей частоты на другую по псевдослучайному алгоритму. Для полнодуплексной передачи используется дуплексный режим с временным разделением (TDD). Поддерживается изохронная и асинхронная передача данных и обеспечивается простая интеграция с TCP/IP. Временные интервалы (Time Slots) развертываются для синхронных пакетов, каждый из которых передается на своей частоте радиосигнала.
-
Функционирование глобальных сетей. Проблемы связывания узлов глобальной гетерогенной сети. Стек протоколов TCP/IP, включая протоколы: IP, ARP, ICMP, IGMP, RIP, TCP, UDP, SNMP, SMTP, POP3, IMAP, HTTP, FTP. Протоколы и алгоритмы функционирования файлообменных сетей и сетей моментального обмена сообщениями
Функционирование глобальных сетей. Проблемы связывания узлов глобальной гетерогенной сети. Стек протоколов TCP/IP, включая протоколы: IP, ARP, ICMP, IGMP, RIP, TCP, UDP, SNMP, SMTP, POP3, IMAP, HTTP, FTP. Протоколы и алгоритмы функционирования файлообменных сетей и сетей моментального обмена сообщениями.
Функционирование глобальных сетей
Под термином Internetпонимается, во-первых, способ организации информационного обмена, основанный на применении семейства протоколов TCP/IP, во-вторых, глобальное сообщество мировых ИТС, которые используют TCP/IP для обмена данными.
Пятиуровневая архитектура управления в сетях Internet
Стек протоколов TCP/IP набор сетевых протоколов передачи данных, используемых в сетях, включая сеть интернет. Название TCP/IP происходит из двух наиболее важных протоколов семейства Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP), которые были разработаны и описаны первыми в данном стандарте. Основополагающим протоколом интернета является Internet Protocol (IP). Этот протокол, собственно, и реализует распространение информации по IP-сети. Его значение как технологической основы сети Internet очень велико. Протокол IP осуществляет передачу информации от узла к узлу сети в виде дискретных блоков-пакетов. При этом IP не несет ответственности за надежность доставки информации, целостность или сохранение порядка потока пакетов. Эту задачу решают два других протокола TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей данных) и UDP (User Datagram Protocol, диаграммный протокол передачи данных. Протоколы работают друг с другом в стеке это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает поверх нижнего, используя механизмы инкапсуляции. Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.
TCP и UDP реализуют различные режимы доставки данных. ТСР протокол с установлением соединения, а UDP дейтаграммный протокол (без установления соединения).
Выше, над транспортными протоколами ТСР или UDP, лежат протоколы, реализующие те или иные прикладные службы, такие, как обмен файлами (File Transfer Protocol, FTP) и сообщениями электронной почты (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP), обеспечивающие терминальный доступ к удаленным серверам (TELNET).
Таким образом, иерархию управления в TCP/IP-сетях обычно представляют в виде пятиуровневой концептуальной модели.
Модель TCP/IP отличается от эталонной модели OSI отсутствием двух уровней Представления и Сеансового, потому что на практике два этих уровня не являются ярко выраженными и фактически не используются.
Физический уровень описывает среду передачи. (Пример: коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно или радиоканал)
Канальный уровень описывает, каким образом передаются данные через физический уровень, на том или ином отрезке. (Примеры:Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet)
Сетевой уровень и есть сам протокол IP. Его главная задача маршрутизация и адресация. Вторая важная задача данного уровня, сокрытие аппаратно-программных особенностей среды передачи данных.
Транспортный уровень протоколы данного уровня решают проблему доставки данных. TCP осуществляет гарантированную доставку. UDP, нет.
Прикладной уровень данный уровень содержит протоколы сетевых приложений.
Пример:
HTTP на TCP-порт 80 или 8080
FTP на TCP-порт 20 (для передачи данных) и 21 (для управляющих команд)
SSH на TCP-порт 22
запросы DNS на порт UDP (реже TCP) 53
Протоколы и алгоритмы функционирования файлообменных сетей и сетей моментального обмена сообщениями.
Файлообменная сеть собирательное название одноранговых компьютерных сетей для совместного использования файлов, основанных на равноправии участвующих в обмене файлами, то есть каждый участник одновременно является и клиентом, и сервером. Бывают централизованные и децентрализованные сети.