sit-01a (Доклад на тему Сетевые протоколы)

Содержание:

1. История создания…………………………………………………….....2

2. Обозначения IEEE для различных версий технологии Ethernet .........3

3. Технология Ethernet и эталонная модель OSI…………………….…...4

4. МАС-адресация……………………………………….………….……..7

5. Фреймирование на втором уровне…………………………….……….9

6. Структура фрейма Ethernet…………………………...…………….......11

7. Принцип работы сети Ethernet……………………………………..…..14

8. Управление доступом к передающей среде………………………..….14

9. Три топологии сети Ethernet и их МАС-протоколы…………………………………………………….….……...16

10. МАС-подуровень и обнаружение коллизий…………………….….…16

11. Синхронизация в сетях Ethernet……………………………….….……20

12. Межфреймовый зазор и алгоритм возврата………….………….…….22

13. Повторная передача фрейма………………………….………….….….24

14. Обработка ошибок…………………………..…………….……….……25

15. Типы коллизий……………………………………………..……….…...27

16. Ошибки в сетях Ethernet…………………………………...……….......29

17. Автоматическое согласование параметров соединения в сетях Ethernet………………………………………………………………......33

18. Установка канала и согласование дуплексного или полудуплексного режима…………………………………………………………………...36

19. Дуплексный режим в сетях Ethernet………………………………...…37

20. Установка приоритетов…………………………………………………38

1. История создания

Локальными сетями LAN называются высокоскоростные сети передачи данных, характеризуемые низким уровнем ошибок и охватывающие относительно неболь­шую географическую область (до нескольких километре» в диаметре). LAN-сети со­единяют между собой рабочие станции, периферийные устройства, терминалы и другие устройства, находящиеся в одном здании или в некоторой ограниченной географически области.

В настоящее время Ethernet является доминирующей во всем мире технологией локальных сетей LAN. Большая часть потоков данных, передаваемых по сети Internet, начинает свое движение но Ethernet-соединению и заканчивается на нем. Со времени своего появления технология Ethernet развивалась в направлении удовле­творения все большего спроса на высокоскоростные сети LAN. После появления новой передающей среды — оптоволоконного кабеля — технология Ethernet была адаптирована к ней и начала использовать ее преимущества: огромную ширину по­лосы пропускания и низкий уровень ошибок в оптоволоконных каналах. Теперь тот же базовый протокол, по которому в 1973 году данные передавались со скоростью 3 Мбит/с, осуществляет передачу со скоростью 10 Гбит/с.

Успех технологии Ethernet стал результатом ее простоты, надежности, легкости поддержки Ethernet -сетей, способности включать в себя новые технологии, а также невысокой стоимости установки и модернизации. С появлением технологии Gigabit Ethernet то, что начиналось как технология локальных сетей, распространилось на расстояния, соответствующие стандартам городских и даже сетей.

Первоначальная идея технологии Ethernet возникла в связи с необходимостью решить проблему того, как сделать возможным использование двумя или более пользователями одной и той же передающей среды без наложения их сигналов. Эта проблема одновременного доступа нескольких пользователей к общей среде переда­чи изучалась в начале 70-х голов в университете штата Гавайи. Для того чтобы сде­лать возможным для нескольких станций Гавайских островов согласованный доступ к общему диапазону радиочастот в атмосфере, была разработана система, получившая название Alohanet. Первоначальная технология, на которой базируется сегодняш­ний Ethernet, была беспроводной. Эта работа позднее стала основой знаменитого МАС-механизма среды Ethernet, известного как множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD).

Первоначальная версия технологии Ethernet была первой в мире локальной сетью LAN. Она была создана более 30 лет назад Робертом Меткалфом и его коллегами в корпорации XeroX. Первый стандарт Ethernet был опубликован кон­сорциумом компаний Digital Equipment Company, Intel и Xerox (DIX) в 1980 году.

Меткалф хотел, чтобы Ethernet стал совместно используемым стандартом, преиму­ществами которого пользовались бы все желающие. Поэтому консорциум DIX сделал новый стандарт открытым, т.е. доступным любой компании. В те времена в компью­терной индустрии такое происходило нечасто. Первые аппаратные и программные продукты, разработанные с использованием стандарта Ethernet поступили на рынок в начале 80-х годов XX в. В то время технология Ethernet позволяла передавать дан­ные со скоростью 10 Мбит/с по толстому (диаметр примерно равен толщине мизин­ца) коаксиальному кабелю па расстояния до 2-х км. Технология Ethernet сразу полу­чила успех и признание.

Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers - IEEE) является профессиональной организацией, определяю­щей сетевые стандарты. В 1985 году комитет стандартов IЕЕЕ по локальным и го­родским сетям опубликовал свои стандарты для сетей LAN. Стандарты IЕЕЕ для LAN-технологий в настоящее время преобладают и являются наиболее известными стандартами локальных сетей но всем мире. Их названия начинаются с номера 802. Основанный на технологии Ethernet стандарт LAN-сетей получил название 802.3. Институт IЕЕЕ хотел обеспечить совместимость и гармоничное взаимодействие своих стандартов с эталонной моделью OSI международной организации ISO. Стан­дарт IЕЕЕ подразделяет канальный уровень модели OSI на два подуровня: управле­ния доступом к среде передачи (MAC) и управления логиче­ским каналом (LLC).

В результате такою подхода в стандарт 802.3 были внесены незначительные изменения по сравнению с первоначальным стандартом Ethernet. Между специ­фикациями DIX Ethernet и 802.3 имеются некоторые различия. Однако эти разли­чия столь незначительны, что любая плата сетевого интерфейса Ethernet (Network Interface Card) может отправлять и получать пакеты и фреймы как стандарта Ethernet, так и 802.3.

По существу спецификации Ethernet и IЕЕЕ 802.3 пред­ставляют собой один и тот же стандарт. Следует, однако, помнить, что официаль­ным стандартом Ethernet IЕЕЕ в настоящее время является 802.3.

В середине 80-х годов 20 века полосы пропускания в 10Мбит/с было более, чем достаточно. Однако к началу 90-х годов ПК стали работать значительно быстрее и ее стало мало. В 1995 году институт IEEE объявил о создании нового стандарта Ethernet- 100Мбит/с. Вслед за этим в 1998-199 гг. последовали стандарты Gigabit Ethernet. В июне 2002 годе институт одобрил стандарты 10Гбит/с. Эти стандарты по прежнему представляют собой модифицированную первоначальную технологию Ethernet.

Все новые стандарты Ethernet в своей основы совместимы с первоначальным стандартом Ethernet. Пакет технологии Ethernet может выйти с адаптера ПК со скоростью 10Мбит/с, помещен маршрутизатором в оптоволоконный канал Ethernet 10Гбит/с и в конечном итоге передан в адаптер Ethernet 100 Мбит/с. До тех пор, пока пакет не покидает сети Ethernet разных типов, он остается неизменным.

Этим объясняется большой успех технологии Ethernet – она легко допускает масштабирование сетей, построенных по этой технологии. Это означает, что полоса пропускания может быть неоднократно расширена без внесения изменений в базовую технологию Ethernet.

2. Обозначения IEEE для различных версий технологии Ethernet.

Термин Ethernet применяется по отношению к всему семейству сетевых технологий, включающему в себя оригинальную технологию Ethernet, технологии Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10Gb Ethernet. Скорости передачи могут рассматривать значения 10, 100, 1000 и 10000 Мбит/с. Две характеристики остаются неизменными во всех версиях: базовой формат фрейма и IEEE-подуровни второго уровня эталонной модели OSI.

В случае, когда технологию Ethernet необходимо расширить для добавления нового типа передающей среды или функций, институт IEEE выпускает новые дополнения к стандарту 802.3. Новые дополнения получают одно или двухбуквенные обозначения.

Например:

- 10BASE2 - IEEE 802.3a

- 10BASE5 - IEEE802.3

- 100BASE-T – 802.3i

- 100BASE-TX – 802.3X

Аббревиатура состоит из следующих частей:

- числа, указывающего скорость передачи в Мбит.;

- слова BASE, указывающего на использование внутриполостной (базовой) сигнализации;

- числа (2 или 5), указывающего максимальную длину сегмента коаксиального кабеля (2 – 200м.);

- одной или более букв алфавите, указывающей на используемый тип передающей среды (F – оптоволоконный кабель; Т- медная витая пара).

Внутриполосная сигнализация представляет собой простейший метод сигнализации. При ее использовании вся полоса пропускания передающей среды используется для передачи полезного сигнала. Сигнал, представляющий данные (уровни напряжения в кабеле UTP или интенсивность светового сигнала в оптоволоконном кабеле), передается непосредственно по передающей среде. Другого специального сигнала (несущего) не требуется. В технологии Ethernet используется базовая сигнализация.

3. Технология Ethernet и эталонная модель OSI.

Стандарты LAN-сетей определяют характеристики физической среды и разъемы, используемые для подсоединения устройств на физическом уровне эталонной модели OSI.

Стандарты LAN также определяют способ коммуникации устройств на канальном уровне. Дополнительно стандарты LAN определяют зависящий от конкретного протокола тип инкапсуляции данных, который позволяет соответствующим образом их обрабатывать по мере продвижения потоков данных между различными уровнями эталонной модели OSI. Несмотря на существенные различия в технологиях нижних уровней, протоколы и средства верхних уровней от них не зависят. Для выполнения этих функций канальный уровень технологий Ethernet имеет два подуровня:

• подуровень управления доступом к среде (Media Access Control - МАС) (802.3). Как указывает само название, МАС-подуровень определяет способ передачи фреймов в физическую передающую среду. На этом подуровне решаются во­просы физической адресации всех устройств, определения сетевой топологии и дисциплины канала;

• подуровень управления логическим каналом (Logical Link Control - LLC) (802.2). Как показывает само название, подуровень LLC отвечает за логическую иден­тификацию различных типов протоколов и последующую инкапсуляцию со­гласно им. Код типа протокола или идентификатор точки доступа к службе (SAP) выполняют логическую идентификацию ресурса. Тип LLC-фрейма, используемый конечной станцией, зависит от того, какой идентификатор ожидается протоколом более высокого уровня (таким, напри­мер, как протокол IР). Хотя IЕЕЕ 802.2 представляет собой стандартный тип инкапсуляции, используются также и другие типы, такие, как Ethernet II (используемый в первую очередь в сетях LAN Ethernet на основе протоколов ТСР/IР

Как показано на рис.1, стандарт IЕЕЕ 802.3 определяет физический уровень (первый уровень) и МАС-часть канального (первого) уровня.

На рис.2 изображены разнообразные технологии первого уровня модели OSI и нижняя половина второго уровня. Первый (физический) уровень эталонной модели OSI описывает интерфейс устройств со средой передачи, сигнализацию, перемещение битовых потоков по среде передачи, компоненты, передающие сигналы в передаю­щую среду, и различные топологии сетей LAN. Физический уровень играет ключе­вую роль в коммуникации между отдельными компьютерами, однако его функций недостаточно для работы сети. Каждая из этих функций имеет свои ограничения. Эти ограничения преодолеваются на втором уровне.

Уровни модели Спецификация LAN

OSI

Рис. 1. Стандарт Ethernet и эталонная модель OSI.

Второй уровень модели OSI: канальный уровень

Первый уровень модели 0SI: физический уровень

Рис.2. Спецификации сетей LAN и эталонная модель OSI.

Как показано в табл.1, для каждого ограничения первого уровня имеется соот­ветствующее решение на втором уровне.

Подуровни LLC и МAС второго уровня являются действующими и полезными соглашениями, которые делают технологию совместимой, а связь между компьюте­рами — возможной. МАС-подуровень управляет физическими компонентами, ко­торые будут использоваться для передачи информации. Как и другие уровни, поду­ровень LLC остается относительно независимым от физического оборудования, ко­торое будет использоваться в процессе коммуникации. Подуровень LLC позволяет поддерживать несколько протоколов третьего уровня, таких, как IР и IРХ, а также различные типы фреймов.