- •Эволюция вычислительных систем и история развития компьютерных сетей.
- •Понятие топологии вычислительной сети. Топологии «шина», «звезда», «кольцо». Комбинированные топологии компьютерной сети.
- •Модель osi и ее применение. Уровни модели osi. Связь уровней модели osi со стеком протоколов операционных систем семейства Windows.
- •Семейство стандартов ieee 802.X.
- •Сетевая архитектура Ethernet, ее основные характеристики. Формат кадра Ethernet.
- •Метод доступа csma/cd. Коллизии и алгоритм их определения.
- •Стандарты Ethernet 100 Мбит/сек.
- •Стандарты Ethernet 1000 Мбит/сек. Перспективы развития технологии Ethernet.
- •Технология Token Ring. Маркерный доступ к среде.
- •Технология fddi. Маркерный доступ к среде.
- •Типы кабелей, используемых при построении вычислительных сетей, и их основные характеристики.
- •Оборудование физического и канального уровня технологии Ethernet.
- •Основные функции и характеристики репитеров и концентраторов. Ограничения, возникающие при использовании концентраторов и необходимость структурирования вычислительной сети.
- •Основные функции и характеристики мостов и коммутаторов.
- •Техническая реализация коммутаторов.
- •Составные сети. Стек tcp/ip. Функции сетевого уровня.
- •Маршрутизаторы, их основные функции и характеристики.
- •Протоколы и алгоритмы маршрутизации. Основные метрики алгоритмов маршрутизации.
- •Структура и основные характеристики оптоволоконных кабелей. Одномодовые и многомодовые оптоволоконные кабели.
- •Локальные сети на основе беспроводных технологий.
- •Спутниковые системы беспроводной связи.
- •Глобальные сети. Обобщенная структура и функции глобальной сети.
- •Сети isdn, x25, Frame Relay.
- •Технология atm.
- •Технологии удаленного доступа.
- •Протоколы электронной почты.
- •Протокол передачи гипертекста http.
- •Нет поддержки распределённости.
- •Протокол службы доменных имен dns.
- •Протокол пересылки файлов ftp.
Основные функции и характеристики мостов и коммутаторов.
Мост (bridge) делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры не выходят за пределы своего сегмента, и злоумышленнику сложнее перехватить их.
Мосты используют для локализации трафика аппаратные адреса компьютеров. Это затрудняет распознавание принадлежности того или иного компьютера к определенному логическому сегменту — сам адрес не содержит подобной информации. Поэтому мост достаточно упрощенно представляет деление сети на сегменты — он запоминает, через какой порт на него поступил кадр данных от каждого компьютера сети, и в дальнейшем передает кадры, предназначенные для данного компьютера, на этот порт. Точной топологии связей между логическими сегментами мост не знает. Из-за этого применение мостов приводит к значительным ограничениям на конфигурацию связей сети — сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры.
Коммутатор (switch) по принципу обработки кадров от моста практически ничем не отличается. Единственное его отличие состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированной микросхемой, которая обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от микросхем других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы — это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.
Ограничения, связанные с применением мостов и коммутаторов — по топологии связей, а также ряд других, — привели к тому, что в ряду коммуникационных устройств появился еще один тип оборудования — маршрутизатор (router1)) Маршрутизаторы более надежно и более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаковое, принадлежат одному сегменту, называемому в данном случае подсетью (subnet).
Техническая реализация коммутаторов.
Для ускорения операций коммутации нужны были специализированные процессоры со специализированными средствами обмена данными, как в первом коммутаторе Kalpana, и они вскоре появились. Сегодня все коммутаторы используют заказные специализированные БИС - ASIC, которые оптимизированы для выполнения основных операций коммутации. Часто в одном коммутаторе используется несколько специализированных БИС, каждая из которых выполняет функционально законченную часть операций. Сравнительно низкая стоимость современных коммутаторов по сравнению с их предшественниками 3-5-летней давности объясняется массовым характером производства основных БИС, на которых каждая компания строит свои коммутаторы.
Кроме процессорных микросхем для успешной неблокирующей работы коммутатору нужно также иметь быстродействующий узел для передачи кадров между процессорными микросхемами портов.
В настоящее время коммутаторы используют в качестве базовой одну из трех схем, на которой строится такой узел обмена:
коммутационная матрица;
разделяемая многовходовая память;
общая шина.
Часто эти три способа взаимодействия комбинируются в одном коммутаторе.
Коммутационная матрица обеспечивает основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов, именно он был реализован в первом промышленном коммутаторе локальных сетей. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора.
В коммутаторах с общей шиной процессоры портов связывают высокоскоростной шиной, используемой в режиме разделения времени.
Коммутаторы с разделяемой памятью.
Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров соединяются с переключаемым выходом этой памяти. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных портов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной для каждого выходного порта. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения пакета. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков процессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора.
Память должна быть достаточно быстродействующей для поддержания скорости переписи данных между N портами коммутатора. Применение общей буферной памяти, гибко распределяемой менеджером между отдельными портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта.