- •1 Роль комп’ютерних мереж в сучасному суспільстві 6
- •2 Основи побудови мереж 26
- •3 Протоколи та архітектура 49
- •1 Роль комп’ютерних мереж в сучасному суспільстві
- •1.1 Еволюція комп’ютерних мереж
- •Конвергенція мереж
- •1.3 Класифікація комп’ютерних мереж
- •1.4 Вимоги до комп’ютерних мереж
- •Надійність км – це інтегральний показник, до складу якого зокрема входять:
- •Контрольні питання
- •2 Основи побудови мереж
- •2.1 Топології комп’ютерних мереж
- •2.2 Комутація каналів і пакетів
- •Комутація пакетів
- •Переваги кп
- •Недоліки кп
- •Пропускна спроможність мереж з кп
- •2.3 Структуризація як засіб побудови великих мереж
- •Фізична структуризація мережі
- •Логічна структуризація мережі
- •Контрольні питання
- •2.5 Завдання
- •3 Протоколи та архітектури
- •3.1 Багаторівневий підхід. Протокол. Інтерфейс. Стек протоколів
- •3.3 Рівні моделі osi
- •Мережевозалежні та мережевонезалежні рівні
- •3.4 Поняття відкритої системи
- •3.5 Стандартні стеки комунікаційних протоколів
- •Стек osi
- •Контрольні питання
- •4 Основи передачі дискретних даних
- •4.1 Типи та апаратура ліній зв’язку
- •Апаратура ліній зв’язку
- •Характеристики ліній зв’язку
- •Пропускна спроможність лінії
- •Зв’язок між пропускною спроможністю лз та її смугою пропущення
- •Завадостійкість і вірогідність
- •10Log (Рвих/Рнав),
- •4.2 Стандарти кабелів
- •Кабелі на основі неекранованої скрученої пари
- •Кабелі на основі екранованої кручений пари
- •Волоконно-оптичні кабелі
- •Коаксіальні кабелі
- •4.3 Аналогова модуляція
- •Методи аналогової модуляції
- •Дискретна модуляція аналогових сигналів
- •4.4 Цифрове кодування
- •Вимоги до методів цифрового кодування
- •Потенційний код без повернення до нуля
- •Метод біполярного кодування з альтернативною інверсією
- •Потенційний код з інверсією при одиниці
- •Біполярний імпульсний код
- •Манчестерський код
- •Потенційний код 2в1q
- •4.5 Логічне кодування
- •Надлишкові коди
- •Скремблювання
- •4.6 Передача даних канального рівня
- •Асинхронна і синхронна передачі
- •Протоколи з гнучким форматом кадру
- •Передача з встановленням та без встановлення з’єднання
- •Виявлення і корекція помилок
- •Методи виявлення помилок
- •Методи відновлення спотворених і загублених кадрів
- •Компресія даних
- •4.8 Контрольні питання
- •4.9 Завдання
- •Потенційного коду 2в1q.
- •Словник часто вживаних термінів
- •Література
- •Навчальне видання
- •Навчальний посібник
- •21021, М. Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, внту
Логічна структуризація мережі
Фізична структуризація (ФС) мережі корисна в багатьох відношеннях, однак у ряді випадків, що зазвичай ставляться до мереж великого й середнього розміру, без логічної структуризації (ЛС) мережі обійтись неможливо. Найважливішою проблемою, яку не можна розв’язати шляхом ФС, залишається проблема перерозподілу переданого трафіка між різними фізичними сегментами мережі [1 4, 17].
У великій мережі
виникає неоднорідність інформаційних
потоків. В одних випадках найінтенсивніший
обмін даними спостерігається між
комп’ютерами, що належать одній
підмережі, і тільки невелика частина
обігів відбувається до ресурсів
комп’ютерів, що перебувають поза
локальними робочими групами. В інших
випадках – навпаки. Але незалежно від
розподілу зовнішнього і внутрішнього
трафіку, для підвищення ефективності
роботи мережі неоднорідність інформаційних
потоків слід враховувати. Мережа
з типовою топологією („шина”, „кільце”,
„зірка”), в якій усі фізичні сегменти
розглядаються як одне поділюване
середовище, виявляється неадекватною
структурі інформаційних потоків у
великій мережі.
Наприклад, у мережі із загальною шиною
взаємодія будь-якої пари комп’ютерів
займає її на весь час обміну, і при
збільшенні кількості комп’ютерів у
мережі шина стає вузьким місцем.
Комп’ютери одного відділу змушені
чекати, коли завершить обмін пара
комп’ютерів іншого відділу. Такий
випадок проілюстровано на рис.
2.12.
Нехай комп’ютер А, щ
Рисунок
2.12
Фізична
структуризація
на основі
концентраторів
Т
Рисунок 2.13
Відмова від єдиного
розділюваного
середовища
Зазначимо, що пропускна здатність ліній зв’язку між відділами не повинна збігатися з пропускною здатністю середовища усередині відділів. Цей факт слід враховувати під час проектування такої мережі.
Розповсюдження трафіка, призначеного для комп’ютерів деякого сегмента мережі, тільки у межах цього сегмента, називається локалізацією трафіка [1].
Логічна структуризація мережі це процес поділу мережі на сегменти з локалізованим трафіком. Для логічної структуризації мережі використаються мости, комутатори, маршрутизатори та шлюзи [1 4].
М
Рисунок
2.14
Логічна
структуризація
мережі за допомогою
моста
Кожен порт моста утворює такий окремий колізійний домен. Проте усі сегменти, що з’єднані мостом утворюють єдину область широкомовлення або єдиний широкомовний домен.
Широкомовний домен (Broadcast domain) це логічна ділянка КМ, в якій кожен пристрій може надсилати дані безпосредньо будь-якому іншому пристрою, використовуючи широкомовну адресу канального рівня моделі OSI.
На рис. 2.14 наведено мережу, яка була отримана із мережі з центральним концентратором (див. рис. 2.12) шляхом його заміни на міст. Отримана таким чином мережа буде мати один великий широкомовний домен і чотири колізійних домена (по одному на кожен порт моста). У випадку хаба мережа мала один широкомовний и колізійний домени. Мережі першого та другого відділів складаються з окремих логічних сегментів, а мережа третього відділу з двох логічних сегментів. Кожен логічний сегмент побудований на базі концентратора та має найпростішу фізичну структуру, утворену відрізками кабелю, що зв’язують комп’ютери з портами концентратора. Якщо користувач комп’ютера А надішле дані користувачу комп’ютера В, який перебуває в одному з ним сегменті, то ці дані будуть повторені лише на тих мережевих інтерфейсах, які відзначені на малюнку заштрихованими кружками [1].
Мости використають для локалізації трафіка апаратні адреси комп’ютерів. Це ускладнює розпізнавання належності того чи іншого комп’ютера до певного логічного сегмента (сама адреса не містить подібної інформації). Тому міст спрощено представляє розподіл мережі на сегменти він запам’ятовує, через який порт на нього надійшов кадр даних від кожного комп’ютера мережі, і потім надсилає кадри, призначені для даного комп’ютера, на цей порт. Точної топології зв’язків між логічними сегментами міст не знає. Через це застосування мостів приводить до значних обмежень на конфігурацію зв’язків мережі сегменти повинні бути з’єднані так, щоб у мережі не утворювалися замкнені контури [1 4].
Комутатор (switch) за принципом обробки кадрів від мосту практично не відрізняється. Єдина відмінність полягає в тому, що він є комунікаційним мультипроцесором, оскільки кожний його порт має спеціалізовану мікросхему, що обробляє кадри за алгоритмом моста незалежно від мікросхем інших портів. Тому загальна продуктивність комутатора зазвичай набагато вище продуктивності традиційного мосту, який має один процесорний блок. Можна сказати, що комутатори це мости нового покоління, які обробляють кадри в паралельному режимі [1, 4, 14].
Обмеження, пов’язані із застосуванням мостів та комутаторів привели до того, що в ряду комунікаційних пристроїв з’явився ще один тип обладнання маршрутизатор (router). Маршрутизатори надійніше та ефективніше ніж мости ізолюють трафік окремих частин мережі один від одного. Вони утворюють логічні сегменти за допомогою явної адресації, оскільки використають не плоські апаратні, а складені числові адреси, в яких є поле номера мережі і всі комп’ютери, у яких значення цього поля однакове, належать одному сегменту або підмережі (subnet) [1, 4, 10, 15].
Крім локалізації трафіка, маршрутизатори виконують й багато інших корисних функцій. Так, маршрутизатори можуть працювати у мережі із замкненими контурами, при цьому вони здійснюють вибір найраціональнішого маршруту з кількох можливих.
Іншою дуже важливою функцією маршрутизаторів є їх здатність зв’язувати в єдину мережу підмережі, побудовані з використанням різних мережевих технологій, наприклад Ethernet та X.25.
Крім перерахованих пристроїв, окремі частини мережі може з’єднувати шлюз (gateway). Основною причиною його використання є необхідність об’єднати мережі з різними типами системного й прикладного програмного забезпечення, а не бажання локалізувати трафік. Проте, шлюз також забезпечує локалізацію трафіка як деякий побічний ефект.
Великі мережі практично ніколи не будуються без логічної структуризації. Для окремих сегментів і підмережі характерні типові однорідні топології базових технологій, і для їх об’єднання завжди використовується обладнання, яке забезпечує локалізацію трафіка.
У таблиці 2.1 наведено кількість колізійних та широкомовних доменів, створюваних різним мережевим обладнанням [14].
Таблиця 2.1 Деякі властивості комунікаційних мережевих пристроїв
Пристрій |
Кількість доменів колізій |
Кількість широкомовних доменів |
Повторювач |
Один |
Один |
Міст |
Багато |
Один |
Маршрутизатор |
Багато |
Багато |
Комутатор |
Багато |
Багато, але може бути сконфігуровано |