extracted_text:
тема 4 вопрос 22
кодирование информации на физическом уровне (логическое и непосредственно для среды
передачи)
Прогресс последних лет в области повышения пропускной способности цифровых каналов связан с
развитием технологии передачи цифровых данных. Здесь нужно решить проблемы синхронизации,
эффективного кодирования и надежной передачи.
Проблема синхронизации состоит в том, что при генерации сигнала длительность элементарной
позиции сигнала и такт их поступления на передающей стороне строго заданы и определяются
тактовой частотой системы передачи.. На приемном конце для правильного восстановления сигнала
необходимо иметь строго такие же параметры тактовой частоы и более того, необходима
синхронизация до отдельного такта тактовой частоты.
Для решения проблемы синхронизации существует два метода передачи данных: синхронный и
асинхронный. Асинхронный метод используется для относительно низкоскоростных каналов
передачи и автономного оборудования. Синхронный метод применяется в скоростных каналах и
базируется на пересылке синхронизующего тактового сигнала по отдельному каналу или путем
совмещения его с передаваемыми данными. При наличии синхронизации приемника и
передатчика можно передавать более длинные последовательности нулей или единиц, без сбоев при
их приеме.
Типичный кадр данных в асинхронном канале начинается со стартового бита, за которым следует 8
битов данных. Завершается такой кадр одним или двумя стопбитами. Стартовый бит имеет
полярность противоположную пассивному состоянию линии и переводит приемник в активное
состояние. Пример передачи такого кадра показан на рис. 16.1
Рис. 16.1 Пример передачи кадра в асинхронном режиме

Начальный и стопбиты на каждый байт данных снижают пропускную способность канала и по этой
причине используются только для низких скоростей обмена. Увеличение же длины блока данных
приводит к ужесточению требований к точности синхронизации. При использовании синхронного
метода передачи необходимы специальные меры для выделения синхронизации из общего потока
данных. Для решения этой задачи обычно используется особые свойства передаваемого кода, из
которого извлекаются синхроимпульсы.
Рассмотрим различные методы кодирования сигналов для передачи сигналов по оптической, либо
проводной линии связи. .
В основном рассмотрим методы кодирования для компьютерных сетей – или как их называют
Ethernet – стандарты 10BaseT и 100 BaseTX и 1GB Ethernet.
2.4.1 Кодирование на физическом уровне
Теория помехоустойчивого кодирования базируется на результатах исследований,
проведённых Шенноном и сформулированных им в виде теоремы:
1. При любой производительности источника сообщений, меньшей, чем пропускная
способность канала, существует такой способ кодирования, который позволяет обеспечить
передачу всей информации, создаваемой источником сообщений, со сколь угодно малой
вероятностью ошибки.
2. Не существует способа кодирования, позволяющего вести передачу информации со
сколь угодно малой вероятностью ошибки, если производительность источника сообщений
больше пропускной способности канала.
Из осмысления данной теоремы можно сделать следующие выводы: 1. Теорема устанавливает теоретический предел возможной эффективной системы при
достоверной передаче информации.
2. Помехи в канале не накладывают ограничения на точность передачи информации.
Ограничения накладываются только на скорость передачи, при которой может быть
достигнута сколь угодно высокая достоверность передачи. Однако при любой конечной
скорости передачи информации вплоть до пропускной способности канала, сколь угодно
малая вероятность ошибки достигается лишь при безграничном увеличении длительности
кодируемых знаков. Таким образом, безошибочная передача, при наличии помех, возможна
лишь теоретически.
3. Обеспечение передачи информации с весьма малой вероятностью ошибки и достаточно
высокой эффективностью возможна при кодировании чрезвычайно длинных
последовательностей знаков. На практике степени достоверности и эффективности
ограничиваются двумя факторами: размером и стоимостью аппаратуры кодирующего и
декодирующего устройства.
Бурный рост теории и практики помехоустойчивого кодирования в последнее время
связан, в первую очередь, с созданием средств вычислительных систем и сетей, высоких
требований к достоверности передачи, обработки и хранения информации в которых
диктуют требования такого кодирования информации, которое обеспечивало бы
возможность обнаружения и исправления ошибок.
В этой связи уместно рассматривать различные уровни кодирования, которые принято
обозначать как кодирование физического и логического уровней.
При кодировании на уровне физического канала используют представление дискретной
информации в виде потенциальных и импульсных кодов, в той или иной степени
приспособленных для передачи их по физическим линиям связи. Для этой цели
необходимо выбрать такой способ кодирования, который одновременно отвечал бы
нескольким требованиям:
 имел бы при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра
результирующего сигнала;
 обеспечивал синхронизацию между передатчиком и приемником;
 обладал низкой стоимостью реализации.
Требования, предъявленные к методам кодирования, являются взаимно противоречивыми,
поэтому каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками по сравнению с
другими [12].
Рассмотрим несколько наиболее распространенных подходов к решению этой проблемы,
которые привели к разработке следующих видов кодов:
 без возврата к нулевому уровню(NRZL Nonreturn to ZeroLevel);
 без возврата к нулю, с инверсией на единицах(NRZINonreturn to Zero Inverted);
 биполярная кодировка AMI;
 псевдотроичная кодировка;
 манчестерская кодировка;
 дифференциальная манчестерская кодировка.
Форматы кодирования сигналов, передаваемых в линию связи, приведены на рис.2.15.
Рис.2.15. Форматы кодирования сигналов.
Наиболее легким способом передачи сигналов является использование двух различных
уровней напряжения. Отсутствие напряжения, например, может использоваться для
представления двоичного нуля, а постоянное положительное напряжение – для представления двоичной единицы.
Уровень напряжения постоянен в течение времени передачи двоичного сигнала и перехода
(возврата) к нулевому уровню напряжения не происходит. Такая кодировка характерна для
метода NRZL.
Разновидностью кодировки NRZ является кодировка NRZI. Данные кодируются как
наличие или отсутствие перехода сигнала в начале времени передачи бита.
Системы кодировки NRZ наиболее просты в реализации и позволяют эффективно
использовать полосу пропускания линии. Основные ограничения кодировки NRZ – наличие
постоянной составляющей и отсутствие возможности синхронизации.
Многоуровневые бинарные кодировки, к которым относятся биполярная кодировка AMI
(Alternate Mark Inversion кодирование с чередованием полярности) и псевдотроичная
кодировка, устраняют некоторые недостатки кодировок NRZ. При кодировке AMI
двоичный ноль представляется отсутствием сигнала, а двоичная единица представляется
положительным или отрицательным импульсом. Каждая единица инициирует переход и по
эти переходам приемник способен восстанавливать синхронность. Одним из преимуществ
метода является отсутствие постоянной составляющей, а полоса частот сигнала,
получающаяся в результате кодирования, значительно меньше, чем при использовании
схемы NRZ.
Все сказанное относится и к псевдотроичной кодировке. В этом случае двоичная единица
представляется отсутствием сигнала, а двоичный ноль – чередующимися положительными
и отрицательными импульсами.
Хотя описание системы кодирования и обеспечивает некоторую синхронизацию, но
кодирование длинных строк нулей и единиц остается проблематичным.
Существует еще одна группа технологий кодирования, устраняющая недостатки NRZ. Для
названия этой группы используется общий термин – двухфазная кодировка. Широкое
распространение получили две технологии этой группы: манчестерская и
дифференциальная манчестерская кодировки.
При манчестерской кодировке в середине периода передачи бита осуществляется переход.
Этот внутрибитовый переход является и данными и механизмом синхронизации. При
дифференциальной манчестерской кодировке внутрибитовый переход служит только для
обеспечения синхронизации. Двоичный ноль представляется наличием перехода в начале
периода передачи бита, а единица – отсутствием.
Общей особенностью двухфазных кодировок является наличие как минимум одного
перехода во время передачи бита, следовательно, это ведет к увеличению необходимой
полосы частот. Однако двухфазная схема имеет и ряд преимуществ, среди которых:
 надежная синхронизация приемника при передаче каждого бита (двухфазная кодировка
иногда называется самосинхронизирующейся);
 сигналы в двухфазной кодировке не имеют постоянной составляющей;
 отсутствие ожидаемого перехода можно использовать для обнаружения возможных
ошибок.
Двухфазное кодирование является достаточно популярным методом в системах передачи
данных. Манчестерская кодировка специфицирована стандартом IEEE 802.3 для
локальных сетей с шинной топологией, использующих метод доступа CSMA/CD (Carrier
Sense Multiple Access/ Collision Detection многоуровневый доступ к среде с обнаружением
конфликтов и детектированием несущей). Дифференциальная манчестерская кодировка
используется в сетях Token Ring.

file_name: тема 4 вопрос 22.docx

title: Лекция "Кодирование информации на физическом уровне "


extracted_text:
тема 4 вопрос 23
способы коммутации сообщений. маршрутизация в глобальных сетях
Коммутация сообщений в глобальных сетях – процесс пересылки данных, включающий прием,
хранение, выбор исходного направления и дальнейшую передачу сообщений без нарушения их
целостности. Используются в тех случаях, когда не ожидается немедленной реакции на сообщение.
Сообщения передаются между транзитными  компьютерами сети с временной буферизацией их на
дисках каждого компьютера. Сообщениями называются данные, объединенные смысловым
содержанием, имеющие определенную структуру и пригодные для обработки, пересылки или
использования.
Источниками сообщений могут быть голос, изображения, текст, данные. Для передачи звука
традиционно используется телефон, изображений – телевидение, текста – телеграф (телетайп),
данных – вычислительные сети. Установление соединения между отправителем и получателем с
возможностью обмена сообщениями без заметных временных задержек характеризует режим
работы online. При существенных задержках с запоминанием информации в промежуточных узлах
имеем режим offline.
коммутация сообщений  характеризуется тем, что создание физического канала между
оконечными узлами необязательно и пересылка сообщений происходит без нарушения их
целостности. Вместо физического канала имеется виртуальный канал, состоящий из физических
участков, и между участками возможна буферизация сообщения;
Коммутация сообщений. При коммутации сообщений поступающая на узел связи информация
передается в память узла связи, после чего анализируется адрес получателя. В зависимости от
занятости требуемого канала сообщение либо передается в память соседнего узла, либо становится
в очередь для последующей передачи. Таким образом, способ коммутации сообщений обеспечивает
поэтапный характер передачи информации. В этом случае сообщения содержат адресный признак
(заголовок), в соответствии с которым осуществляется автоматическая передача информации в
сети от абонентапередатчика к абонентуприемнику. Все функции согласования работы отдельных
участков сети связи, а также управление передачей сообщений и их соответствующую обработку
выполняют центры (узлы) коммутации сообщений. Основное функциональное назначение центра
коммутации сообщений — обеспечить автоматическую передачу информации от абонента к
абоненту в соответствии с адресным признаком сообщения и требованиями к качеству и надежно
сти связи.
Метод коммутации сообщений обеспечивает независимость работы отдельных участков сети, что
значительно повышает эффективность использования каналов связи при передаче одного и того же
объема информации (которая в этом случае может достигать 80 — 90% от максимального
значения). В системе с коммутацией сообщений происходит сглаживание несогласованности в
пропускной способности каналов и более эффективно реализуется передача многоадресных
сообщений (так как не требуется одновременного освобождения всех каналов между узлом
передатчиком и узломприемником). Передача информации может производиться в любое время,
так как прямая связь абонентов друг с другом необязательна.
К недостаткам метода следует отнести односторонний характер связи между абонентами сети.
Для более полной загрузки каналов и их эффективного использования возможно совместное
применение перечисленных методов коммутации, основой которого служат следующие условия:
использование в одном и том же узле связи аппаратуры для коммутации каналов и для коммутации
сообщений (того или иного способа коммутации в узле осуществляется в зависимости от загрузки
каналов связи);
организация сети с коммутацией каналов для узлов верхних уровней иерархии и коммутации
сообщений для нижних уровней.
Коммутация сообщений Под  коммутацией сообщений  понимается передача единого блока данных между транзитными
компьютерами   сети   с   временной   буферизацией   этого   блока   на   диске   каждого   компьютера   .
Сообщение   в   отличие   от   пакета   имеет   произвольную   длину,   которая   определяется   не
технологическими   соображениями,   а   содержанием   информации,   составляющей   сообщение.
Например, сообщением может быть текстовый документ, файл с кодом программы, электронное
письмо.
Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и
сетью с коммутацией каналов. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске, причем
время хранения может быть достаточно большим, если компьютер загружен другими работами или
сеть временно перегружена.
По такой схеме обычно передаются сообщения, не требующие немедленного ответа, чаще всего
сообщения электронной почты. Режим передачи с промежуточным хранением на диске называется
режимом «хранениеипередача» (storeandforward).
Режим   коммутации   сообщений   разгружает   сеть   для   передачи   трафика,   требующего   быстрого
ответа, например трафика службы WWW или файловой службы.
Количество   транзитных   компьютеров   стараются   по   возможности   уменьшить.   Если   компьютеры
подключены   к   сети   с   коммутацией   пакетов,   то   число   промежуточных   компьютеров   обычно
уменьшается   до   двух.   Например,   пользователь   передает   почтовое   сообщение   своему   серверу
исходящей почты, а тот сразу старается передать сообщение серверу входящей почты адресата. Но
если   компьютеры   связаны   между   собой   телефонной   сетью,   то   часто   используется   несколько
промежуточных серверов, так как прямой доступ к конечному серверу может быть невозможен в
данный момент изза перегрузки телефонной сети (абонент занят) или экономически невыгоден из
за высоких тарифов на дальнюю телефонную связь.
Техника коммутации сообщений появилась в компьютерных сетях раньше техники коммутации
пакетов, но потом была вытеснена последней, как более эффективной по критерию пропускной
способности сети. Запись сообщения на диск занимает достаточно много времени, кроме того,
наличие   дисков   предполагает   специализированные   компьютеры   в   качестве   коммутаторов,   что
удорожает сеть.
Сегодня коммутация сообщений работает только для некоторых не оперативных служб, причем
чаще всего поверх сети с коммутацией пакетов, как служба прикладного уровня.
Типы глобальных сетей
Различают три основных типа глобальных сетей:
1. Сети выделенных каналов
2. Коммутации каналов
3. Коммутации пакетов

Выделенные линии арендуют у компаний, которые владеют каналами дальней связи, или у
телефонных компаний в пределах города. Выделенные линии используют двумя способами:
1. При построения территориальной сети определенной технологии выделенные линии служат для
связи коммутаторов.
2. Соединение выделенными линиями конечных абонентов без установки промежуточных
коммутаторов.

Сети с коммутацией каналов разделяют на аналоговые телефонные сети и цифровые сети с
интеграцией услуг ISDN.

Сети с коммутацией пакетов могут исользовать следующие технологии: X.25, Frame Relay, ATM,
SMDS, TCP/IP. Территориальные сети также разделяют на две категории в зависимости от способа использования
при построении корпоративной сети:
1. Магистральные сети
2. Сети доступа

Магистральные сети(backbone networks) используют для образования одноранговых связей между
крупными локальными сетями.Магистральные сети должны обеспечивать высокую пропускную
способность и быть постоянно доступны.
Сети доступа представляют собой сети, которые используются для связи небольших локальных
сетей или отдельных компьютеров с центральной сетью предприятия. Программные и аппаратные
средства, которые обеспечивают удаленное подключение, называют средствами удаленного
доступа. На стороне клиента это, как правило модем и соответсвующее ПО, на стороне сервера –
сервер удаленного доступа (RAS – Remote Access Service).
Internet изначально строилась как сеть, объединяющая большое количество существующих систем.
С самого начала в ее структуре выделяли магистральную сеть (care backbone network), а сети,
присоединенные к магистрали, рассматривались как автономные системы (autonomous systems,
AS). Магистральная сеть и каждая из автономных систем имели свое собственное
административное управление и собственные протоколы маршрутизации. Необходимо подчеркнуть,
что автономная система и домен имен Internet — это разные понятия, которые служат разным це
лям. Автономная система объединяет сети, в которых под общим административным руководством
одной организации осуществляется маршрутизация, а домен объединяет компьютеры (возможно,
принадлежащие разным сетям), в которых под общим административным руководством одной
организации осуществляется назначение уникальных символьных имен. Естественно, области
действия автономной системы и домена имен могут в частном случае совпадать, если одна орга
низация выполняет обе указанные функции.
Общая схема архитектуры сети Internet показана на рис. 5.25. Далее маршрутизаторы мы будем
называть шлюзами, чтобы оставаться в русле традиционной терминологии Internet.
Шлюзы, которые используются для образования сетей и подсетей внутри автономной системы,
называются внутренними шлюзами (interiorgateways), а шлюзы, с помощью которых автономные
системы присоединяются к магистрали сети, называются внешними шлюзами (exterior gateways).
Магистраль сети также является автономной системой. Все автономные системы имеют
уникальный 16разрядный номер, который выделяется организацией, учредившей новую
автономную систему, InterNIC.
Соответственно протоколы маршрутизации внутри автономных систем называются протоколами
внутренних шлюзов (interior gateway protocol, IGP), а протоколы, определяющие обмен
маршрутной информацией между внешними шлюзами и шлюзами магистральной сети —
протоколами внешних шлюзов (exterior gateway protocol, EGP). Внутри магистральной сети также
допустим любой собственный внутренний протокол IGP.
Внутренние шлюзы могут использовать для внутренней маршрутизации достаточно подробные
графы связей между собой, чтобы выбрать наиболее рациональный маршрут. Однако если
информация такой степени детализации будет храниться во всех маршрутизаторах сети, то
топологические базы данных так разрастутся, что потребуют наличия памяти гигантских размеров,
а время принятия решений о маршрутизации станет неприемлемо большим. Поэтому детальная
топологическая информация остается внутри автономной системы, а автономную систему как
единое целое для остальной части Internet представляют внешние шлюзы, которые сообщают о
внутреннем составе автономной системы минимально необходимые сведения — количество IP
сетей, их адреса и внутреннее расстояние до этих сетей от данного внешнего шлюза.

file_name: тема 4 вопрос 23.docx

информатика

group: Дисциплины

title: Лекция "Коммутация сообщений в глобальных сетях "


extracted_text:
тема 4 вопрос 24
методы доступа Ethernet, кадр и архитектура сетей
Метод доступа сети Ethernet.
Как говорилось выше, в сети данного вида применяется множественный доступ с контролем
несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD). Это объясняется эффективностью
обнаружения и устранения конфликтов и простотой схемных решений нижнего подуровня
канального уровня (так называемого MACуровня  Medium Access Control), а также
возможностью высокой загрузки моноканала и большой нагрузки ЛВС. Верхний подуровень
канального протокола называется LLCуровень (Logical Link Control).
Функции MACуровня определены группой стандартов IEEE802.3, IEEE802.4, IEEE802.5 и
EEE802.6. Согласно этим стандартам второй подуровень формирует полную структуру
кадра и передает этот кадр с помощью средств протокола физического уровня ЭМ. При
этом второй подуровень управляет прослушиванием моноканала, обнаруживанием
конфликтов и восстановлением передачи после ликвидации конфликтов. В ЛВС Ethernet
применены два критерия определения конфликта: минимальная пауза между кадрами и
наложение кадров друг на друга.
Принцип метода CSMA/CD заключается в следующем. Если какоето устройство начинает
передавать пакет, сигнал, воспринимаемым ведущим в настоящий момент передачу
устройством, не будет соответсвовать передаваемой информации. Устройства будут
принимать неразборчивую смесь сигналов. Когда каждый отправитель замечает, что его
пакет конфликтует с другим пакетом, то он сразу же прекращает передачу, чтобы не тратить
бесполезно время сигнала. Так как "окно конфликтов" (время, требующиеся на
распространение сигнала по всем участкам сети) мало, то потерянное время оказывается
небольшим по сравнению с длительностью передачи типичного пакета. Различают
следующие протоколы доступа: ненастойчивые, настойчивые, прогнозируемые,
сегментируемые, приоритетные, бесприоритетные, резервируемые. Такое обилие протоколов
объясняется прежде всего стремлением различных фирм обеспечить максимальную
эффективность использования микроэлектронных средств доступа к моноканалу за счет
более узкой специализации схем и их ориентацию на конкретную технологию производства
блоков доступа. Ненастойчивые методы CSMA/CD удлиняют каждый раз после
конфликта паузу ожидания перед повторной попыткой передать кадр. Удлинение
происходит на определенную детерминированную величину, определяемую счетчиком числа
конфликтов. Настойчивые методы CSMA/CD удлиняют паузу ожидания на случайную
величину, вырабатываемую датчиком случайных чисел. Диапазон чисел определяется
диапазоном станций, подключаенных к моноканалу ЛВС. Прогнозирующие методы
CSMA/CD определяют паузу ожидания в зависимости от предыстории интенсивности
передач кадров в моноканале. Специальный счетчик регистрирует за определенный интервал
времени, задаваемый таймером станции, число кадров, прошедших мимо данного MAC
уровня. На основании показаний этого счетчика устанавливают паузу ожидания перед
передачей кадра и определяют уровень активности данной станции в зависимости от уровня
активности других станций, подключенных к моноканалу. Данный метод имеет
преимущества в случае применения в ЛВС с большим числом станций, имеющих различный
уровень активности. Такой режим отличается существенно несбалансированным трафиком и
осложняет безошибочную работу моноканала. Небольшое общее снижение пропускной
способности компенсируется существенным снижением числа конфликтов. Недостаток
этого метода заключается в повышенной сложности анализатора, который не только слушает
моноканал даже если в памяти FIFO МАСсредства нет информации готовой к передаче, но
и определяет число кадров и конфликтов в единицу времени. Другой существенный
недостаток заключается в том, что снижение пропускной способности существенно влияет
на объем памяти FIFO в МАСсредстве станции. Поэтому иногда метод прогнозирующего
CSMA/CD комбинируют с методом настойчивого CSMA/CD с помощью введения в МАС
средство специального переключателя режима. Этот переключатель в случае переполнения
FIFO в МАСсредство осуществляет переход на алгоритм, реализующий настойчивый метод CSMA/CD, на этап прослушивания моноканала. Такой подход эффективен при применении
длинных кадров и ограниченном объеме памяти FIFO. Сегментируемые методы CSMA/CD
предусматривают деление времени, в течении которого моноканал свободен, на сегменты.
Сегментирование применяют в случае, если необходимо повысить устойчивость
синхронизации взаимодействия процессов. Использование этих сегментов осуществляется
средствами MACуровня различными способами, среди которых наиболее
распространенными являются способы определения преимущества при использовании
свободного сегмента. Из них можно выделить два способа: безусловного и условного
выделения сегмента времени. Безусловное сегментирование заключается в выделении групп
средств MACуровней (MACсредств) с одинаковыми приоритетами. Имеется столько
сегментов, сколько выделено приоритетных групп. Если MACсредства, относящиеся к
первой группе, имеют кадры в очереди памяти FIFO, а другие MACсредства, относящиеся
к более высокой приоритетной группе, таковых кадров не имеют, то MACсредства первой
группы посылают заявочный кадр и информируют о желании захватить моноканал, MAC
средства из групп с более низким приоритетом в ответ на это задерживают свои передачи.
Конфликт возможен с MACсредствами более высокими или равными приоритетами. Если
все сегменты пустые, то любые MACсредства могут передать свой кадр.Условное
сегментирование определяет правила назначения сегмента времени, после того как
произошел конфликт. Считается, что вероятность возникновения конфликта между одними
и теми же источниками несколько раз очень мала. Поэтому MACсредства, имеющие
подготовленный кадр, начинают передачу в свободный моноканал в интервал времени
свободного сегмента. Если происходит конфликт, то при повторной попытке предпочтение
отдается MACсредствам, вступившим в конфликт.Условное сегментирование имеет
преимущества перед безусловным только в том случае, если число конфликтующих пар
невелико. После конфликта конфликтующим станциям выделяется дополнительный
сегмент, в течение которого они выдержат паузу и передадут свою информацию. Поскольку
в конфликте участвуют две станции (вероятность конфликта между несколькими станциями
очень мала), то деление сегментов, выделенных в их распоряжение, производится между
ними в заранее установленном порядке. Для сети Ethernet, как имеющую шинную топологию,
в распоряжение двух станций, предоставляется двойной сегмент времени, и любая из них в
режиме конкуренции может, выдержав паузу захватить сегмент. Остаток остается другой
станции. Выделение сегментов времени для каждого МАСсредства происходит с помощью
внутренних таймеров, входящих обычно в комплект микроЭВМ станции. Таймер
устанавливает интервал времени работы МАСсредства. Причем этот интервал может
произвольно менятся по какомулибо алгоритму. Приоритетные методы CSMA/CD
реализуют приритет того или иного MACсредства в виде времени, в течении котоорого
данное МАСсредство может испльзовать моноканал. Чем выше приоритет, тем большее
время может занимать моноканал МАСсредство. Другим выражением приоритетности
является прерывания кадра более приоритетным устройством. Здесь в каждом кадре должен
имется специальный признак возможности прерывания со стороны более приоритетного
устройства.Элементы бесприоритетных методов CSMA/CD присутствуют во многих
рассмотренных выше методах, например в ненастойчивых, настойчивых, прогнозирующих.
Наиболее часто бесприоритетные методы CSMA/CD обеспечивают динамическое
распределение пропускной способности моноканала с помощью сегментирования и
присваивания сегментов времени в порядке очередности всем МАСсредствам станций ЛВС.
Резервируемые методы CSMA/CD предусматривают передачу кадра только после полного
захвата свободного моноканала. После этого передается специальный короткий кадр,
резервирующий моноканал для передачи кадра. Убедившись в том, что другие станции
воспринимают его как должное и не передают свои резервирующие кадры, МАСсредство
начинает передачу кадра. Этот агоритм может выполнятся эффективно только в том случае,
если допускается снижение загрузки моноканала и на первое место выдвигается требование
повышения надежности работы канала передачи данных. Кроме того, здесь действует
ограничение активности станций ЛВС. Так при увеличении длины кадра до 1500 байт, уменьшении числа активных станций до 64 и скорости передачи кадров до 1 Мбит/с можно
достичь загрузки моноканала порядка 18%. Фактически действенность этого метода по
загрузке моноканала приближается к методам CSMA. Работа этого метода
регламентируется стандартом IEEE802.3.
Обычно каждый блок доступа, реализующий метод CSMA/CD, должен работать в двух
типовых режимах: нормальном и конфликтном. В первом режиме блок доступа передает и
принимает информацию в темпе, определяемой пропускной способностью ЛВС и временем
синхронизации сигналов в манчестерском коде. Во втором режиме в моноканале возникают
конфликты, которые должны обнаруживаться и устранятся аппаратными МАСсредствами. .
Блок доступа, реализующий алгоритм ненастойчивого метода доступа CSMA/CD выполняет
следующие функции: обнаружение конфликтов в моноканале с помощью выносной схемы,
входящей в состав приемника, ответвителя или декодера; блокировку своего передатчика
при обнаружении конфликта; фиксирование заранее заданной прогрессирующей задержки
повторной попытки передачи своей информации после обнаружения конфликта;
разъединение приемник и передатчика. Такой разрыв необходим только в сетях с кольцевым
моноканалом.
Таким образом мы видим, что повышение эффективности пауз ожидания перед повторными
попытками передать кадр, а также снижение времени реакции на конфликт и повышение
общей пропускной способности позволяют подключать до 1000 станций и передавать сотни
кадров в секунду. Необходимо заметить, что метод CSMA/CD используется не только в сети
Ethernet, а также в ряде других сетей, таких как Omninet, GlusterBus, Hyperchannel и других.
Метод настойчивого CSMA/CD более предпочтителен, чем метод ненастойчивого
CSMA/CD. Это объясняется тем, что датчик случайных чисел, определяющий значение
паузы ожидания, лучше защищает от повторного конфликта, нежели простое увеличение
задержки, применяемого в методе ненастойчивого CSMA/CD. Случайность обращения здесь
хорошо увязывается со случайной природой паузы ожидания, в результате чего вероятность
конфликта снижается.
Структура кадра сети Ethernet.
Как уже упоминалось ранее стандартный кадр Ethernet может содержать от 72 до 1526 байт.
Здесь будет рассмотрено назначение полей кадра более детально.
Кадр начинается с преамбулы  специального кода начала кадра. Преамбула может
содержать информация кадров по моноканалу. Затем идут адреса получателя и отправителя.
В поле управления размещается код типа кадра. Далее расположен блок данных. Завершает
кадр проверочная последовательность, устанавливающая искажен кадр или нет.
Структура
Байт
Преамбула кадра
8
Адрес получателя 6
Адрес отправителя 6
Управление
2
Блок данных
461500 Проверочная
4
последовательность
Необходимо заметить, что формирование кадра берет на себя канальный протокол HDLC.
Для сети Ethernet он допускает формирование преамбулы, признаков начала информации,
адресной информации и т. д. любым удобным для пользователя способом. Однако этот
протокол жестко ограничивает формат и структуру поля управления логическим каналом.
Существует несколько способов заполнения поля управления, рассмотрим один из них.
БитI
S N
1 0
1
2 N(S)0
1
1
3 N(S)S M
4 N(S)S M
5 C C C
6 N(R)N(R)M
7 N(R)N(R)M
8 N(R)N(R)M
Информационный кадр ( I ) обозначается нулевым значением первого бита поля
управления. Порядковый номер кадра помещается в трехбитовым поле N(S). Пятый бит
служит для записи признака того, что кадр подвергался искажению вследствие конфликта.
Последние три бита (с шестого по восьмой) содержат номер следующего ожидаемого кадра
N(R) для потока данных с противоположного направления. В моноканальных ЛВС ( к коим
относится Ethernet) приемник получает информацию от средств доступа к моноканалу о
конфликтах и, кроме того, пятый бит с признаком повторения кадра. Поэтому нет
необходимости соблюдать порядок следования кадров для того, чтобы передатчик смог
обнаружить повторение кадров после получения соответсвующих ответов.
Супервизорный кадр ( S ) отличается от информационного тем, что первые два бита поля
управления содержат комбинацию 10. Далее в третьем и четвертом битах содержится
информация о супервизорной функции. Это означает, что комбинация в этих битах ( так
называемых Sбитах ) указывает на один из четырех типов супервизорных кадров. Далее в пятом бите точно также, как и в информационном кадре, содержится признак повторения
кадра ЛВС. В шестом по восьмом битах содержится номер ожидаемого кадра.
Ненумерованный кадр ( N ) отличается от остальных типов кадров тем, что содержит в
первых двух битах комбинацию 11, в третьем, четвертом, шестом, седьмом и восьмом битах
информацию М, классифицирующую тип ненумерованного кадра.
Как видно из рисунка, здесь рассмотрена структура блока управления длиной в один байт,
однако в сети Ethernet используется кадр, длина поля управления которого два байта. При
этом второй байт предназначена для дополнительной информации пользователя, например
значений таймера логического канала. Последний устанавливает определенное время
существование логического канала и после истечения этого времени формирует команду
DISC ( разъединение соединений ). В этом случае могут быть проложены временные
логические каналы в обход неисправных и повышена общая надежность функционирования
каналов.
Форматы кадров Ethernet
В сетях Ethernet могут применяться кадры четырех форматов:
1.
2.
3.
4.
Ethernet II (Ethernet DIX);
Ethernet 802.2;
Ethernet 802.3;
Ethernet SNAP.
На Рис.1 приведены форматы кадров (первая строка  обозначение полей, вторая строка
размеры полей в байтах).
P DASA Type
8
6 6
2
Кадр Ethernet II
Data
461500

Кадр Ethernet 802.2/LLC
FCS
4
PSFD DASA Length
DSAP
SSAP
Control
Data
FCS
7 1
6 6
2
1
1
1/2
43/421497/1496
4

Кадр Ethernet 802.3 (“Raw”) PSFD DASA Length
7 1
6 6
2
Data
461500

Кадр Ethernet SNAP
FCS
4
PSFD DASA Length
DSAP
(0xAA)
SSAP
(0xAA)
Control
(0x03)
PROTID
Data
FCS
7 1
6 6
2
1
1
1
5
381492
4
Рис. 1 Форматы кадров Ethernet
Поле P (Preamble, преамбула) состоит из семи байт 10101010 и используется для
синхронизации. Преамбула кадра Ethernet II содержит также полет SFD;
Поле SFD (Start of Frame Delimiter, разделитель начала кадра) имеет значение
10101011 и указывает на то, что следующий байт принадлежит заглавию кадра.
Поле DA (Destination Address, адрес назначения) содержит адрес одного из трех
типов:
1.
2.
3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
индивидуальный (unicast) адрес – первый бит старшего байта равняется 0,
указывает на единственного получателя (являет собой его MACадресу); уникальность
адресов обеспечивают производители сетевого оборудования: во втором и третьем байте
сохраняется номер фирмыизготовителя, а другие заполняются изготовителем; некоторые
сетевые адаптеры позволяют устанавливать для них произвольный MACадресу;
широковещательный (broadcast) адрес – состоит из всех единиц
(0xFFFFFFFFFFFF), указывает на то, что данный кадр должен быть получен всеми узлами
сети;
групповой (multicast) адрес – первый бит старшего байта равняется 1, в
других битах сохраняется номер группы узлов, для которых назначенный дан кадр.
Поле SA(Source Address, адрес источника) содержит MACадресу отправителя
кадра (всегда индивидуальный адрес);
Поле Type (тип) указывает на протокол верхнего уровня, чьи данные передаются в
кадре (фактически, выполняет функции полей DSAP и SSAP из заглавия кадра LLC);
Поле Length (длина) содержит размер поля Data (в байтах);
Поле Data (данные) содержит данные, переданные протоколом верхнего уровня;
Поле FCS (Frame Check Sequence, контрольная последовательность кадра)
содержит контрольную сумму кадра, вычисленную по алгоритму CRC32;
9.
10.
Поля DSAP, SSAP и Control составляют заглавие LLCкадру.
Поле PROTID (идентификатор протокола) позволяет использовать кадры Ethernet
для передачи данных больше широкого множества протоколов верхнего уровня. Это поле
состоит из двух подполей: трехбайтового OUI (Organizationally Unique Identifier,
организационно уникальный идентификатор), что хранит номер организации, которая контролирует кодов протоколов во втором (двухбайтовому) подполе Type (тип). IEEE
присвоен OUI = 0x00000.

file_name: тема 4 вопрос 24.docx

intro:
Как говорилось выше, в сети данного вида применяется множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD). Это объясняется эффективностью обнаружения и устранения конфликтов и простотой схемных решений нижнего подуровня канального уровня (так называемого MAC-уровня - Medium Access Control), а также возможностью высокой загрузки моноканала и большой нагрузки ЛВС. Верхний подуровень канального протокола называется LLC-уровень (Logical Link Control).
Функции MAC-уровня определены группой стандартов IEEE802.3, IEEE802.4, IEEE802.5 и EEE802.6. Согласно этим стандартам второй подуровень формирует полную структуру кадра и передает этот кадр с помощью средств протокола физического уровня ЭМ.

title: Лекция "Метод доступа сети Ethernet"


extracted_text:
тема 4 вопрос 25
сравнение Ethernet fast ethernet gigabit и 10gigabit ethernet
Fast EtherNet
IEEE 802.3u
Все отличия FastEtherNet и EtherNet сосредоточены на физическом уровне. Уровни MAC и LLC
вFastEtherNet остались без изменения.
Для технологии Fast Ethernet разработаны различные варианты физического уровня, отличающиеся не
только типом кабеля и электрическими параметрами импульсов, как это сделано в технологии 10 Мб/с
Ethernet, но и способом кодирования сигналов, и количеством используемых в кабеле проводников.
Организация физического уровня технологии EtherNet является более сложной, чем классический
Ethernet.
Физический уровень включает три элемента:
Уровень согласования нужен для того, чтобы уровень MAC, рассчитанный на интерфейс
AUI мог работать с физическим уровнем через интерфейс MII
Независимый от среди интерфейс (MediaIndependentInterface, MII) поддерживает
независимый от используемой физической среды способ обмена данными между MACподуровнем и
подуровнем PHY. Интерфейс MII располагается между MACподуровнем и подуровнями кодирования
сигнала, которых в стандарте FastEthernetтри  FX, TX и T4.
Устройство физического уровня (PhysicalLayerDevice, PHY) обеспечивает кодирование
данных, поступающих от MACподуровня для передачи их по кабелю определенного типа,
синхронизацию передаваемых по кабелю данных, а также прием и декодирование данных в узле
приемнике.
Поскольку одной из целей разработки было обеспечение максимальной преемственности, было принято
решение увеличить скорость за счет сокращения до 10 нс битового интервала (против100 нс в Ethernet).
При этом максимально допустимое время оборота сигнала составило 2,6 мкс, поэтому максимальный
диаметр сегмента Fast Ethernet составляет 205 м.
Спецификации физической среды Fast Ethernet
100BASETX  задействована витая пара категории 5, фактически используются только
две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до
100 м.
100BASET4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все
четыре пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Максимальная длина сегмента 100
метров. Практически не используется.
100BASET2 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы только
две пары проводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в
противоположных направления по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Мбит/с.
Практически не используется.





 











100BASESX — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно (2 жилы).
Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения
коллизий) или 2000 метров в полном дуплексе.
100BASEFX — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная
длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков.
100BASEFX WDM стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная
длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков.
Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются одной
латинской буквой: T (передатчик 1550 нм, приемник 1310нм) или R (передатчик 1310нм, приемник
1550нм). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны пер едатчик на 1310 нм, а
с другой —на 1550 нм.
Gigabit Ethernet
Основное новшество состояло в десятикратном (по сравнению с Fast Ethernet) уменьшении
длительности битового интервала– до 1 нс.
В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия
GigabitEtherNetдля разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25м. Для увеличения
длины сегмента до 200м изменили:
Минимальный размер кадра был увеличен с 64 до 512 байт;
Соответственно время оборота увеличено до 4095 битовых интервалов.
GMII интерфейс. Среданезависимый интерфейс GMII (gigabit media independent interface) обеспечивает
взаимодействие между уровнем MAC и физическим уровнем.
GMII интерфейс является расширением интерфейса MII и может поддерживать скорости 10, 100 и 1000
Мбит/с. Он имеет отдельные 8 битные приемник и передатчик, и может поддерживать как
полудуплексный, так и дуплексный режимы.
Спецификации физической среды Gigabit Ethernet
1000BASET, IEEE 802.3ab —использует витую пару категорий 5e. В передаче данных
участвуют все 4 пары со скоростью 250 Мбит/с по одной паре. Используется метод кодирования PAM5,
частота основной гармоники 62,5 МГц.
1000BASETX, использует раздельную приёмопередачу (2 пары на передачу, 2 пары на
приём, по каждой паре данные передаются со скоростью 500 Мбит/с), кабеля 6 категории. На основе
данного стандарта практически не было создано продуктов, хотя 1000BASETX использует более
простой протокол, чем стандарт 1000BASET
1000BASESX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно.
Длина сегмента до 550 метров.
1000BASELX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое или многомодовое
оптоволокно. Длина сегмента до 5000 метров.
1000BASELX10, IEEE 802.3ah  стандарт, использующий одномодовое оптоволокно.
Дальность прохождения сигнала без повторителя до 10 километров.
1000BASECX — стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий
твинаксиальный кабель с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASET и сейчас
не используется.
1000BASELX WDM  расширение стандарта LX, позволяющее по одному оптическому
волокну одномодового кабеля передавать сигнал до 40км. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются 






длиной волны передатчика и маркируются одной латинской буквой T (передатчик 1550 нм, приемник
1310нм) или R(передатчик 1310нм, приемник 1550 нм).
1000BASEZX не стандартизированный, однако использующееся расширение стандарта
LX. Позволяет передавать сигнал на расстояние до 80 км по одномодовому оптоволокну.
1000BASELH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно.
Дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.
10Gigabit Ethernet
Строение физического интерфейса вполне типично, он состоит из трех уровней: PCS (Physical Coding
Sublayer), отвечающий за управление передаваемыми битовыми последовательностями, PMA (Physical
Medium Attachment) преобразование группы кодов в последовательный поток бит и обратно, плюс
синхронизация, и PMD (Physical Media Dependent), преобразующий биты в оптические сигналы.
Традиционно, они выполнены логически независимыми друг от друга частями.
Спецификации физической среды 10Gigabit Ethernet
10GBASESR  Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до
300метров), используется многомодовое оптоволокно.
10GBASELR и 10GBASEER  эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 (80)
километров соответственно. 10GBASELR использует лазеры 1310 нм, а 10GBASEER лазеры 1550 нм.
10GBASELX4 использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от
240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну, IEEE 802.3 Clause 48 PCSи технологию «грубый»
WDM. Данная спецификация позволяет поддерживать два типа оптоволокна. При использовании
многомодового оптоволокна длина участка может достигать до 300 м, при скорости 10 Гбит/с, а при
использовании одномодового оптоволокна расстояние увеличивается до 10 километров. Это
достигается использованием 4х лазерных источников, работающих на уникальных длинах волн в
диапазоне 1300 нм.
10GBASELRM (Long Reach Multimode) также известный как IEEE 802.3aq, использует
IEEE 802.3 Clause 49 64B/66BPCSи 1310 нм лазерные излучатели. Это обеспечивает передачу данных,
используя многомодовый оптический кабель, со скоростью 10.3125 Гбит/с. 10GBASELRM
поддерживает расстояния в 220 метров, при использовании многомодового оптического кабеля
10GBASEZR. Некоторые производители создали сменные интерфейсные устройства,
для работы на расстоянии до 80 км. Так как эти устройства не определены стандартом IEEE 802.3ae,,
изготовители создали свою спецификацию 10GBASEZR, описанную в спецификации OC192/STM64
SDH/SONET.
Сравнение Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit и 10Gigabit Ethernet . Применение GE и 10GE.
Gigabit Ethernet
Основой гигабитного Ethernet является стандарт IEEE 802.3z, который был утвержден в 1998
году. Однако в июне 1999 года к нему вышло дополнение  стандарт гигабитного Ethernet по
медной витой паре 1000BaseT. 57. 10 Гигабит Ethernet
Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN,
MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в
следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.
∙ 10GBASECX4 — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров),
используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.
∙ 10GBASESR — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в
зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает
расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км).
∙ 10GBASELX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300
метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при
использовании одномодового оптоволокна.
∙ 10GBASET, IEEE 802.3an2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует
экранированную витую пару. Расстояния — до 100 метров.
Стандарт 10 Гигабит Ethernet ещё слишком молод, поэтому потребуется время, чтобы понять, какие из
вышеперечисленных стандартов передающих сред будут реально востребованы на рынке.
Сравнение Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit и 10Gigabit Ethernet . Применение GE и 10GE.
∙ Потребности в высокоскоростной и в то же время недорогой технологии для подключения к сети
мощных рабочих станций привели в начале 90х годов к созданию инициативной группы, которая
занялась поисками нового Ethernet  такой же простой и эффективной технологии, но работающей на
скорости 100 Мбит/с.
∙ 1995 год: комитет 802.3 утвердил стандарт Fast Ethernet, почти полностью повторяющий технологию
Ethernet 10 Мбит/с, а специально созданный комитет 802.12 утвердил стандарт технологии l00VG
AnyLAN, которая сохраняла формат кадра Ethernet, но существенно изменяла метод доступа.
∙ Технология Fast Ethernet сохранила в неприкосновенности метод доступа CSMA/CD, оставив в нем
тот же алгоритм и те же временные параметры в битовых интервалах (сам битовый интервал
уменьшился в 10 раз). Все отличия Fast Ethernet от Ethernet проявляются на физическом уровне.
∙ Стандарты l00BaseTX/FX могут работать в полнодуплексном режиме.
∙ Максимальный диаметр сети Fast Ethernet равен приблизительно 200 м, а более точные значения
зависят от спецификации физической среды. В домене коллизий Fast Ethernet допускается не более
одного повторителя класса I (позволяющего транслировать коды 4В/5В в коды 8В/6Т и обратно) и не
более двух повторителей класса II (не позволяющих выполнять трансляцию кодов).
∙ Технология Fast Ethernet при работе на витой паре позволяет за счет процедуры автопереговоров двум
портам выбирать наиболее эффективный режим работы  скорость 10 Мбит/с или 100 Мбит/с, а также
полудуплексный или полнодуплексный режим. ∙ В технологии l00VGAnyLAN арбитром, решающим вопрос о предоставлении станциям доступа к
разделяемой среде, является концентратор, поддерживающий метод Demand Priority  приоритетные
требования. Метод Demand Priority оперирует с двумя уровнями приоритетов, выставляемыми
станциями, причем приоритет станции, долго не получающей обслуживания, повышается динамически.
∙ Концентраторы VG могут объединяться в иерархию, причем порядок доступа к среде не зависит от
того, к концентратору какого уровня подключена станция, а зависит только от приоритета кадра и
времени подачи заявки на обслуживание.
∙ Технология l00VGAnyLAN поддерживает кабель UTP категории 3, причем для обеспечения скорости
100 Мбит/с передает данные одновременно по 4м парам. Имеется также физический стандарт для
кабеля UTP категории 5, кабеля STP Type 1 и волоконнооптического кабеля.

file_name: тема 4 вопрос 25.docx

title: Лекция "Сравнение Ethernet "


extracted_text:
тема 4 вопрос 26
метод доступа token ring, кадр и архитектура сетей. обеспечение отказоустойчивости сети
Применяется для топологии "Кольцо". Это более сложный метод, чем Ethernet т. к. имеет свойство
отказоустойчивости. Метод Token Ring активно продвигается фирмой IBM.
При этом методе доступа используется посылка маркера для обеспечения равного доступа к сети каждого
ПК. Каждый ПК не может посылать данные пока он не получит маркер. Причем не может быть
одновременная посылка данных в сеть от двух ПК.
Отказоустойчивость обеспечивается тем, что посланный кадр всегда возвращается на ПКотправитель,
имея в себе признак подтверждения того, что кадр принят.
Для контроля сети один из ПК выполняет роль активного монитора.
Если произошел отказ активного монитора, то остальные ПК начинают процедуру выбора нового
активного монитора.
Все ПК в кольце ретранслируют кадр. Если кадр попал на ПКназначения, то кадр копируется в буфер
этого ПК.
Для связи между ПК в кольце применяются концентраторы типа MAU и MSAU.

Сети Token Ring в качестве среды передачи данных используют витую пару и оптоволокно. Они могут
работать на двух скоростях 4 или 16 Мбит/сек.
Максимальное количество ПК в такой сети – 260. Максимальная длина кольца – 4 км.
Метод доступа Token Ring
Метод доступа «маркерное кольцо» (Token Ring) разработан компанией IBM и остается одной из
основных технологий локальных сетей, хотя уже и не столь популярной, как Ethernet. Скорость передачи
данных в старых версиях маркерных сетей равна 4 Мбит/с или 16 Мбит/с, а в новых скоростных сетях
100 Мбит/с. Метод передачи данных в маркерном кольце использует топологию физической звезды в
сочетании с логикой кольцевой топологии. Несмотря на то, что каждый узел подключается к
центральному концентратору, пакет перемещается от узла к узлу так, будто начальная и конечная точки
отсутствуют. Каждый узел соединяется с другими при помощи модуля множественного доступа
(Multistation Access Unit, MAU). MAU  это специализированный концентратор, обеспечивающий передачу
пакета по замкнутой цепочке компьютеров. Поскольку пакеты движутся по кольцу, на рабочих станциях
или в модуле MAU отсутствуют терминаторы.
Маркер  специальный фрейм, который непрерывно передается по кольцу для определения момента,
когда некоторый узел может отправить пакет. Этот фрейм имеет длину 24 бита и состоит из трех 8
битных полей: признака начала (SD), поля управления доступом (АС) и признака конца (ED). Признак
начала  это комбинация сигналов, отличных от любых других сигналов сети, что предотвращает
ошибочную интерпретацию поля. Он выглядит как сигнал отсутствия данных. Эта уникальная комбинация
восьми разрядов может распознаваться только как признак начала фрейма (SOF).
оле управления доступом (8битное) указывает на то, прикреплен ли к маркеру фрейм, содержащий
данные, то есть это поле определяет, несет ли фрейм данные или он свободен для использования
некоторым узлом. Признак конца также представляет собой уникальным образом закодированный сигнал
отсутствия данных. Его восемь разрядов представляют сигнал, который невозможно спутать с признаком
начала или интерпретировать как данные. Эта часть маркера определяет, должен ли узел еще передавать
последующие фреймы (идентификатор последнего фрейма). Также она содержит информацию об
ошибках, обнаруженных другими станциями.
В большинстве реализаций в кольце может быть только один маркер, хотя спецификации IEЕЕ разрешают
применение двух маркеров в сетях, работающих с частотой 16 Мбит/с и выше. Прежде чем некоторый узел
начнет передачу, он должен перехватить маркер. Пока активный узел не закончит работу, ни один другой узел не может захватить маркер и передавать данные. Станция, захватившая маркер, создает фрейм,
имеющий признак начала и поле управления доступом в начале этого фрейма. Признак конца помещается
в конце данного фрейма. Полученный фрейм посылается по кольцу и передается до тех пор, пока не
достигнет целевого узла. Целевой узел изменяет значения двух разрядов, указывая на то, что фрейм
достиг пункта назначения, и что данные были прочитаны. Затем целевой узел помещает фрейм обратно в
сеть, где тот передается по кольцу до тех пор, пока передающая станция не получит этот фрейм и не
проверит факт его получения. После этого передающая станция формирует следующий фрейм с маркером
и инкапсулированными данными или же создает маркер без данных, возвращая маркер в кольцо для того,
чтобы другая станция могла его использовать.
На рис. 3.3 показан фрейм маркерного кольца с полями маркера, добавленными к полям данных. Первые
16 разрядов занимают поля признака начала и управления доступом. Затем следует поле управления
фреймом. Это поле идентифицирует фрейм как фрейм данных или как фрейм, предназначенный для
управления сетью (например, как фрейм, содержащий коды сетевых ошибок). Следующие два поля имеют
длину 16 или 48 бит и используются для адресации. Первое поле содержит адрес узла назначения, а второе
 адрес исходного узла. Далее идет поле данных маршрутизации (RIF), имеющее длину 144 бита или
меньшую. Это поле содержит исходные данные маршрутизации, которые могут использоваться на Сетевом
уровне модели OSI.
Следующие три поля  поле целевой точки доступа к службе (DSAP), поле исходной точки доступа к
службе (SSAP) и поле управления (CTRL)  имеют такие же функции и размер, как и во фреймах 802.3 и
Ethernet II. Поле DSAP определяет точку SAP узла назначения, а поле SSAP указывает, от какой точки
доступа данный фрейм был послан, например Novell или TCP/IP. 8 или 16битное поле управления
определяет, содержит фрейм данные или информацию для управления ошибками. Поле данных следует за
полем управления. Оно содержит данные или коды ошибок, используемые для управления сетью. Поле
данных не имеет предопределенного размера. 32битное поле контрольной суммы (FCS) применяется для
проверки целостности всего фрейма. Как и во фрейме Ethernet, в нем используется алгоритм контроля с
избыточным кодированием (CRC), позволяющий гарантировать правильность передачи и получения
сигнала. Контрольная сумма в полученном фрейме должна совпадать с посланным значением.
Последняя часть маркера  признак конца  следует за полем контрольной суммы фрейма. Это поле
содержит информацию, сообщающую принимающему узлу о достижении конца фрейма. Также поле
указывает на то, будет ли послан следующий фрейм из исходного узла или же данный фрейм последний.
Кроме того, данное поле может содержать информацию о том, что другие станции обнаружили ошибки во
фрейме. Если фрейм содержит ошибку, он удаляется из сети и затем посылается заново передающим
узлом.
Последнее поле во фрейме маркерного кольца представляет собой 8битное поле состояния фрейма. Два
разряда этого поля особенно важны для передающего узла: разряд распознавания адреса указывает на то,
что целевой узел "увидел" свой адрес, содержащийся во фрейме; разряд копирования фрейма определяет,
скопировал ли целевой узел посланный фрейм или же при этом были ошибки.
В каждом маркерном кольце один узел выполняет функции монитора активности или диспетчера. Обычно
эти задачи выполняет первая станция, обнаруженная после запуска сети. Диспетчер отвечает за
синхронизацию пакетов в сети и за генерацию нового фрейма маркера в случае возникновения проблем.
Через интервалы в несколько секунд диспетчер рассылает широковещательный фрейм подуровня MAC,
свидетельствующий о работоспособности диспетчера. Широковещательный фрейм или пакет адресуется всем узлам сети. Другие узлы рабочих станций являются резервными диспетчерами. Периодически они
генерируют широковещательные фреймы, называемые фреймами наличия резервных диспетчеров,
подтверждающие работоспособность узлов и их способность заменить активный диспетчер в случае его
отказа.
Широковещательный фрейм формируется на Канальном уровне модели OSI, и его поле назначения
заполняется двоичными единицами. Широковещательный пакет формируется на Сетевом уровне модели
OSI в сетях, использующих протокол IP. Его адрес назначения равен 255.255.255.255. Помимо
широковещательных, существуют однонаправленные пакеты, которые передаются только целевому узлу,
для которого предназначен конкретный пакет. Кроме того, бывают многоабонентские пакеты, которые
отправитель рассылает нескольким целевым узлам, при этом каждый из этих узлов получает копию
пакета.
Если широковещательные посылки от активного или резервных диспетчеров отсутствуют, кольцо
переходит в состояние "испускания маяка". Это состояние начинается с того момента, когда некоторый
узел генерирует так называемый фрейм маяка, указывающий на обнаружение некоторой ошибки. Кольцо
пытается автоматически устранить ошибку, например, назначая новый активный диспетчер в том случае,
если исходный диспетчер вышел из строя. После перехода в состояние испускания маяка передача
маркеров с данными прекращается до момента ликвидации проблемы.
Маркерные кольца являются весьма надежной топологией и поэтому они иногда используются в особо
важных конфигурациях. Одним из преимуществ маркерного кольца по сравнению с сетями Ethernet
является то, что в них редко возникают "широковещательный шторм" или конфликты между рабочими
станциями. Широковещательный шторм иногда случается в сетях Ethernet, когда большое количество
компьютеров или устройств одновременно пытаются передавать данные или же когда компьютеры или
устройства "зацикливаются" на передаче. Также в сетях Ethernet возникают сетевые конфликты, когда
неисправный сетевой адаптер продолжает передачу широковещательных пакетов, несмотря на занятость
сети. Такие проблемы редко встречаются в маркерных сетях, поскольку в каждый момент времени только
один узел может передавать данные.

file_name: тема 4 вопрос 26.docx

intro: Метод доступа «маркерное кольцо» (Token Ring) разработан компанией IBM и остается одной из основных технологий локальных сетей, хотя уже и не столь популярной, как Ethernet. Скорость передачи данных в старых версиях маркерных сетей равна 4 Мбит/с или 16 Мбит/с, а в новых скоростных сетях - 100 Мбит/с. Метод передачи данных в маркерном кольце использует топологию физической звезды в сочетании с логикой кольцевой топологии. Несмотря на то, что каждый узел подключается к центральному концентратору, пакет перемещается от узла к узлу так, будто начальная и конечная точки отсутствуют. Каждый узел соединяется с другими при помощи модуля множественного доступа (Multistation Access Unit, MAU). MAU - это специализированный концентратор, обеспечивающий передачу пакета по замкнутой цепочке компьютеров. Поскольку пакеты движутся по кольцу, на рабочих станциях или в модуле MAU отсутствуют терминаторы.

title: Лекция "Метод доступа token ring, кадр и архитектура сетей"


extracted_text:
тема 4 вопрос 27
характеристика стека протоколов TCP/IP
Структура стека TCP/IP. Краткая характеристика протоколов
Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI,
то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням
модели OSI достаточно условно.
Структура протоколов TCP/IP приведена на рисунке Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня.
Рис. Стек TCP/IP
Самый нижний ( уровень IV ) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот
уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты
физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet,
100VGAnyLAN, для глобальных сетей  протоколы соединений "точкаточка" SLIP и PPP, протоколы
территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также специальная
спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального
уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро
включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC, определяющего метод
инкапсуляции пакетов IP в ее кадры.
Следующий уровень ( уровень III )  это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается
передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей,
территориальных сетей, линий специальной связи и т. п.
В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется
протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях,
состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными
связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя
наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи.
Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла
назначения, но старается это сделать.
К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и
модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP
(Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых
управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен
для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом  источником пакета. С
помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении
времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах
параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п.
Следующий уровень ( уровень II ) называется основным. На этом уровне функционируют протокол
управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP
(User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между
удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP
обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только
функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.
Верхний уровень ( уровень I ) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных
стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного
уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов
FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и
многие другие. Остановимся несколько подробнее на некоторых из них.
Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для
того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с
установлением соединений  TCP. Кроме пересылки файлов протокол FTP предлагает и другие услуги.
Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной,
например, он может распечатать содержимое ее каталогов. Наконец, FTP выполняет аутентификацию
пользователей. Прежде, чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи
должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным каталогам FTPархивов Internet
парольная аутентификация не требуется, и ее обходят за счет использования для такого доступа
предопределенного имени пользователя Anonymous.
В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако
он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все
возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол  простейший протокол
пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу
файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без
установления соединения  UDP.
Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и
терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного
компьютера. При использовании сервиса telnet пользователь фактически управляет удаленным
компьютером так же, как и локальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хорошей
защиты. Поэтому серверы telnet всегда используют как минимум аутентификацию по паролю, а иногда и
более мощные средства защиты, например, систему Kerberos.
Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) используется для организации сетевого
управления. Изначально протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления
маршрутизаторами Internet, которые традиционно часто называют также шлюзами. С ростом
популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым коммуникационным
оборудованием  концентраторами, мостами, сетевыми адаптерами и т.д. и т.п. Проблема управления в
протоколе SNMP разделяется на две задачи.
Первая задача связана с передачей информации. Протоколы передачи управляющей информации
определяют процедуру взаимодействия SNMPагента, работающего в управляемом оборудовании, и
SNMPмонитора, работающего на компьютере администратора, который часто называют также
консолью управления. Протоколы передачи определяют форматы сообщений, которыми обмениваются
агенты и монитор.
Вторая задача связана с контролируемыми переменными, характеризующими состояние управляемого
устройства. Стандарты регламентируют, какие данные должны сохраняться и накапливаться в
устройствах, имена этих данных и синтаксис этих имен. В стандарте SNMP определена спецификация
информационной базы данных управления сетью. Эта спецификация, известная как база данных MIB
(Management Information Base), определяет те элементы данных, которые управляемое устройство
должно сохранять, и допустимые операции над ними.
8. Общая характеристика стека протоколов TCP/IP. Основные протоколы сетевого и транспортного
уровней.
Модель OSI имеет исключительно теоретическую направленность, а ее практическая реализация
популярности не получила, зато мировое признание имеет модель TCP/IP, которая имеет 3 уровня,
представленные ниже.
Межсетевой уровень определяет официальный формат пакета и протокол, называемый IP (Internet
Protocol). Задачей межсетевого протокола является доставка IPпакетов к пунктам назначения.
Основными аспектами здесь являются адресация компьютеров, выбор маршрута пакета и недопущение
закупорки транспортных артерий. Поэтому можно утверждать, что межсетевой уровень модели TCP/IP
функционально близок сетевому уровню модели OSI. Транспортный уровень создан для того, чтобы одноуровневые сущности на приемных и передающих
компьютерах могли поддерживать связь, подобно связи при транспортном уровне модели OSI. На этом
уровне описаны два протокола.
TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей), является надежным протоколом
с установлением соединений, позволяющим без ошибок доставлять байтовый поток с одной машины на
любую другую машину объединенной сети. Он разбивает входной поток байтов на отдельные
сообщения и передает их межсетевому уровню. В пункте назначения получающий TCPпроцесс
собирает из полученных сообщений выходной поток. Кроме того, TCP осуществляет управление
потоком, чтобы быстрый отправитель не перегрузил информацией медленного получателя.
UDP (User Data Protocol – пользовательский протокол данных), является ненадежным протоколом без
установления соединения, не использующим последовательное управление потоком протокола TCP, а
предоставляющим свое собственное. Он также широко используется в одноразовых клиентсерверных
запросах и приложениях, в которых оперативность важнее аккуратности, например при передаче речи и
видео.
Прикладной уровень. содержит все протоколы высокого уровня и по функционалу соответствует
одноименному уровню модели OSI. Главной задачей протоколов и служб данного уровня является
формирование потока (stream) данных, который будет переправляться нижележащему транспортному
уровню для нарезания его на сегменты.
Протокол IP находится на межсетевом уровне стека протоколов TCP/IP и обеспечивает передачу
блоков данных, называемых пакетами, от отправителя к получателям, где отправители и получатели яв
ляются компьютерами, идентифицируемыми адресами фиксированной длины (IPадресами). Протокол
IP обеспечивает при необходимости также фрагментацию и сборку пакетов для передачи данных через
сети блоками малого размера.
Протокол IP является ненадежным протоколом без установления соединения. Это означает, что
протокол IP не подтверждает доставку данных, не контролирует целостность полученных данных и не
производит операцию квитирования (от англ. handshaking) – обмена служебными сообщениями,
подтверждающими установку соединения с узлом назначения и его готовность к приему данных.
Протокол IP обрабатывает каждый пакет как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими
другими пакетами в сети. После того как пакет отправляется в сеть, его дальнейшая судьба никак не
контролируется отправителем (на уровне протокола IP). Если пакет не может быть доставлен, он
уничтожается. Гарантию правильной передачи данных предоставляют протоколы вышестоящего
уровня (например, протокол TCP), которые имеют для этого необходимые механизмы.
Одна из основных задач, решаемых протоколом IP, – маршрутизация пакетов, то есть определение пути
следования пакета от одного узла сети к другому на основании адреса получателя. Маршрутизатором,
или шлюзом, называется узел сети с несколькими IPинтерфейсами, подключенными к разным IPсетям,
который осуществляется на основе решения задачи маршрутизации (перенаправление пакетов из одной
сети в другую для доставки от отправителя к получателю). Хостами называются узлы IPсети, не
являющиеся маршрутизаторами. Обычно хост имеет один IPинтерфейс (например, связанный с сетевой
картой Ethernet или с модемом), хотя может иметь и несколько [13].
Главная задача транспортного уровня заключается в передаче данных между прикладными процессами.
Эту задачу решают протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол
пользовательских дейтаграмм UDP (User Datagram Protocol). Протоколы TCP и UDP имеют много
общего. Тот и другой обеспечивают интерфейс с вышележащим прикладным уровнем, передавая
данные, поступающие на входной интерфейс хоста, соответствующему приложению. При этом оба
протокола используют концепции «порт» и «сокет». Оба они также поддерживают интерфейс с
нижележащим сетевым уровнем IP, упаковывая свои пакеты в IPпакеты.
Процедура приема протоколами TCP и UDP данных, поступающих от нескольких различных
прикладных служб, называется мультиплексированием. Обратная процедура – процедура
распределения протоколами TCP и UDP поступающих от сетевого уровня пакетов между набором
высокоуровневых служб – называется демультиплексированием.
TCP протокол. Информация, поступающая к протоколу TCP от протоколов более высокого уровня,
рассматривается протоколом TCP как неструктурированный поток байтов. Поступающие данные буферизуются средствами TCP. Для передачи на сетевой уровень из буфера «вырезается» некоторая
непрерывная часть данных, которая называется сегментом, и снабжается заголовком.
Основным отличием протокола TCP от UDP является то, что на протокол TCP возложена
дополнительная задача – обеспечить надежную доставку сообщений, используя в качестве основы
протокол IP.
TCPпротокол решает задачу обеспечения надежного обмена данными путем установления между
компьютерами логических соединений, благодаря которым TCP следит, чтобы передаваемые сегменты
не были потеряны, не были продуб¬лированы и пришли к получателю в том порядке, в котором были
отправлены.
При установлении логического соединения модули TCP договариваются между собой о параметрах
процедуры обмена данными. В протоколе TCP каждая сто¬рона соединения посылает противополож
ной стороне следующие параметры: 1) максимальный размер сегмента, который она готова принимать;
2) максимальный объем данных (возможно несколько сегментов), которые она разрешает другой
стороне передавать в свою сторону, даже если та еще не по¬лучила квитанцию на предыдущую порцию
данных; 3) начальный порядковый номер байта, с которого она начинает отсчет потока данных в рамках
этого соединения.
Таким образом, из всего вышеизложенного о двух протоколах транспортно¬го уровня стека TCP/IP
следует, что на один из них – TCP – возложена сложная и очень важная задача обеспечения надежной
передачи данных через ненадежную сеть.
С другой стороны, функциональная простота протокола UDP обусловливает простоту алгоритма его
работы, компактность и высокую скорость. Поэто¬му те приложения, в которых реализован собст
венный, достаточно надежный механизм обмена сообщениями, основанный на установлении
соединения, пред¬почитают использовать для непосредственной передачи данных по сети менее
надежные, но более быстрые средства транспортировки, в качестве которых по отношению к
протоколу TCP и выступает протокол UDP.
Протокол UDP может быть использован и в том случае, когда хорошее качество линий связи
обеспе¬чивает достаточный уровень надежности и без применения дополнительных приемов (например,
установление логического соединения и квитирования пере¬даваемых пакетов (подтверждение
получения)). Заметим, что, поскольку протокол TCP основан на ло¬гических соединениях, он не
годится для широковещательной и групповой рассылки, в отличие от протокола UDP.

file_name: тема 4 вопрос 27.docx

intro: Самый нижний ( уровень IV ) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений "точка-точка" SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC, определяющего метод инкапсуляции пакетов IP в ее кадры.

title: Лекция "Характеристика стека протоколов TCP/IP"


extracted_text:
тема 4 вопрос 28
адресация в сети Internet . Примеры. Глобальная адресация в TCP/IP
3.2.4. Адресация в сети Интернет
Основным протоколом сети Интернет является сетевой протокол TCP/IP. Каждый компьютер, в сети
TCP/IP (подключенный к сети Интернет), имеет свой уникальный IPадрес или IP – номер. Адреса в
Интернете могут быть представлены как последовательностью цифр, так и именем, построенным по
определенным правилам. Компьютеры при пересылке информации используют цифровые адреса, а
пользователи в работе с Интернетом используют в основном имена.
Цифровые адреса в Интернете состоят из четырех чисел, каждое из которых не превышает двухсот
пятидесяти шести. При записи числа отделяются точками, например: 195.63.77.21. Такой способ
нумерации позволяет иметь в сети более четырех миллиардов компьютеров.
Для отдельного компьютера или локальной сети, которые впервые подключаются к сети Интернет,
специальная организация, занимающейся администрированием доменных имен, присваивает IP –
номера.
Первоначально в сети Internet применялись IP – номера, но когда количество компьютеров в сети стало
больше чем 1000, то был принят метод связи имен и IP – номеров, который называется сервер имени
домена (Domain Name Server, DNS). Сервер DNS поддерживает список имен локальных сетей и
компьютеров и соответствующих им IP – номеров.
В Интернете применяется так называемая доменная система имен. Каждый уровень в такой системе
называется доменом. Типичное имя домена состоит из нескольких частей, расположенных в
определенном порядке и разделенных точками. Домены отделяются друг от друга точками, например:
www.lessonstva.info или tva.jino.ru.
В Интернете доменная система имен использует принцип последовательных уточнений также как и в
обычных почтовых адресах  страна, город, улица и дом, в который следует доставить письмо.
Домен верхнего уровня располагается в имени правее, а домен нижнего уровня  левее. В нашем
примере домены верхнего уровня info и ru указывают на то, что речь идет о принадлежности сайта
www.lessonstva.info к тематическому домену верхнего уровня info, а сайта tva.jino.ru к российской (ru)
части Интернета. Но в России множество пользователей Интернета, и следующий уровень определяет
организацию, которой принадлежит данный адрес. В нашем случае это компания jino.
Интернетадрес этой компании  jino.ru. Все компьютеры, подключенные к Интернету в этой компании,
объединяются в группу, имеющую такой адрес. Имя отдельного компьютера или сети каждая компания
выбирает для себя самостоятельно, а затем регистрирует его в той организации Интернет, которая
обеспечивает подключение.
Это имя в пределах домена верхнего уровня должно быть уникальным. Далее следует имя хоста tva,
таким образом, полное имя домена третьего уровня: tva.jino.ru. В имени может быть любое число
доменов, но чаще всего используются имена с количеством доменов от трех до пяти
Доменная система образования адресов гарантирует, что во всем Интернете больше не найдется
другого компьютера с таким же адресом. Для доменов нижних уровней можно использовать любые
адреса, но для доменов самого верхнего уровня существует соглашение.
В системе адресов Интернета приняты домены, представленные географическими регионами. Они
имеют имя, состоящее из двух букв, например:
Украина  ua
Франция  fr; Канада  са;
США  us;
Россия  ru.
Существуют и домены, разделенные по тематическим признакам, например:
Учебные заведения  edu.
Правительственные учреждения  gov.
Коммерческие организации  com.
В последнее время добавлены новые зоны, например: biz, info, in, .cn и так далее
При работе в Internet используются не доменные имена, а универсальные указатели ресурсов,
называемые URL (Universal Resource Locator). URL  это адрес любого ресурса (документа, файла) в
Internet, он указывает, с помощью какого протокола следует к нему обращаться, какую программу
следует запустить на сервере и к какому конкретному файлу следует обратиться на сервере. Общий вид
URL: протокол://хосткомпьютер/имя файла (например: http://www.lessonstva.info/book.html).
Регистрация домена осуществляется в выбранной пользователем зоне ua, ru, com, net, info и так далее. В
зависимости от назначения сайта выбирается его зона регистрации. Для регистрации сайта желательно
выбрать домен второго уровня, например lessonstva.info, хотя можно работать и с доменом третьего
уровня, например tva.jino.ru.
Домен второго уровня регистрируется у регистратора – организации занимающейся
администрированием доменных имен, например http://www.imhoster.net/domain.htm. Домен третьего
уровня приобретается, как правило, вместе с хостингом у хостинговой компании. Имя сайта выбирают
исходя из вида деятельности, названия компании или фамилии владельца сайта.
5.9. Адресация в TCP/IP (в Internet).
Различают два типа адресов. На канальном уровне используют адреса, называемые физическими. Это
шестибайтовые адреса сетевых плат, присваиваемые изготовителем контроллеров (каждый
изготовитель вместе с лицензией на изготовление получает уникальный диапазон адресов). На сетевом
уровне используют сетевые адреса, иначе называемые виртуальными, или логическими. Эти адреса
имеют иерархическую структуру, для них существуют цифровое и буквенное выражения.
Узлы в Internet имеют адрес и имя. Адрес  уникальная совокупность чисел: адреса сети и компьютера
(хоста  узла в cети), которая указывает их местоположение. Имя характеризует пользователя. Оно
составляется в соответствии с доменной системой имен. Соответствие между IPадресом и IPименем
хоста устанавливается специальной службой директорий. В Internet это DNS (Domain Name Service), в
ISO  стандарт X.500.
IPимя, называемое также доменным именем,  удобное для человека название узла или сети. Имя
отражает иерархическое построение глобальных сетей и потому состоит из нескольких частей
(аналогично обычным почтовым адресам). Корень иеарахии обозначает либо страну, либо отрасль
знаний, например: ru  Россия, us  США, de  Германия, uk  Великобритания, edu  наука и
образование, com  коммерческие организации, org  некоммерческие организации, gov
правительственные организации, mil  военные ведомства, net  служба поддержки Internet и т.д. Корень
занимает в IPимени правую позицию, левее записываются локальные части адреса и, наконец, перед
символом @ указывается имя почтового ящика пользователя. Так, запись norenkov@rk6.bmstu.ru
расшифровывается, как пользователь norenkov в подразделении rk6 организации bmstu в стране ru. В
1997 г. число используемых доменных имен в сети Internet превысило один миллион.
IPадрес  32битовое слово, записываемое в виде четырех частей (побайтно), разделенных точками.
Каждые подсеть и узел в подсети получают свои номера, причем для сети (подсети) может
использоваться от одного до трех старших байтов, а оставшиеся байты  для номера узла. Какая часть
IPадреса относится к сети, определяется ее маской, выделяющей соответствующие биты в IPадресе. Например, для некоторой сети маска может быть 255.0.0.0, а для ее подсети  255.255.0.0 и т.д. Тем
самым описывается иерархия сетей.
Номера при включении нового хоста выдает организация, предоставляющая телекоммуникационные
услуги и называемая провайдером. Провайдер, в частности, обеспечивает включение IPадреса и
соответствующего ему IPимени в сервер службы адресов DNS. Это означает запись данных о хосте в
DIB (Directory Information Base) локального узла DNS.
При маршрутизации имя переводится в адрес с помощью серверов DNS (Domain Name Service).
Поскольку маршрутизация в сети осуществляется по IPадресам, то перевод указанного пользователем
IPимени в IPадрес с помощью DNS обязателен.
Сценарий работы с DNS иллюстрирует рис. 5.4.
Рис. 5.4. Определение IPадреса с помощью DNSсервера
Маршрутизация в Internet организована по иерархическому принципу, имеются уровни ЛВС
(корпоративных сетей), маршрутных доменов (RD  Routing Domains), в каждом из которых
используются единые протоколы и алгоритмы маршрутизации, административных доменов (AD),
каждый из которых соответствует некоторой ассоциации и имеет единое управляющее начало. В RD
имеются внешние маршрутизаторы для связи с другими RD или с AD. Обращение из некоторого узла к
Internet (например, из wwwcdl.bmstu.ru по адресу http:// www.eevl.ac.uk) происходит к местному
серверу (bmstu), и если там сведений об адресе назначения нет, то происходит переход к серверу
следующего, более высокого уровня (ru) и далее по иерархии вниз до получения IPадреса хоста
назначения. В местном DNS сервере могут быть сведения об IPадресах хостов из удаленных доменов,
если к ним происходят достаточно частые обращения из данного домена.
Корневых серверов в Internet в 1995 г. было всего семь. Число уровней может быть большим. В каждой
зоне (поддереве) сервер дублируется, его содержимое реплицируется через определенные промежутки
времени.
IPадреса: сети и узлы
IPадрес представляет собой 32разрядный номер, который уникально идентифицирует узел
(компьютер или устройство, например, принтер или маршрутизатор) в сети TCP/IP.
IPадреса обычно представлены в виде 4х разрядов, разделенных точками, например 192.168.123.132.
Чтобы понять использование масок подсетей для распознавания узлов, сетей и подсетей, обратите
внимание на IPадрес в двоичном обозначении.
Например, в виде разрядов, разделенных точками, IPадрес 192.168.123.132 – это (в двоичном
обозначении) 32разрядный номер 110000000101000111101110000100. Такой номер сложно
интерпретировать, поэтому разбейте его на четыре части по восемь двоичных знаков.
Эти 8разрядные секции называются «октеты». Тогда данный IPадрес будет иметь вид:
11000000.10101000.01111011.10000100. Этот номер ненамного понятнее, поэтому в большинстве
случаев следует преобразовывать двоичный адрес в формат разделенных точками разрядов
(192.168.123.132). Десятичные числа, разделенные точками, и есть октеты, преобразованные из
двоичного в десятичное обозначение. Чтобы глобальная сеть TCP/IP работала эффективно как совокупность сетей, маршрутизаторы,
обеспечивающие обмен пакетами данных между сетями, не знают точного расположения узла, для
которого предназначен пакет. Маршрутизаторы знают только, к какой сети принадлежит узел, и
используют сведения, хранящиеся в таблицах маршрутизации, чтобы доставить пакет в сеть узла
назначения. Как только пакет доставлен в необходимую сеть, он доставляется в соответствующий узел.
Для осуществления этого процесса IPадрес состоит из двух частей. Первая часть IPадреса обозначает
адрес сети, последняя часть – адрес узла. Если рассмотреть IPадрес 192.168.123.132 и разбить его на
эти две части, то получится следующее:
   192.168.123.    Сеть
              .132 узел
или
   192.168.123.0 –  адрес сети.
   0.0.0.132 –  адрес узла.
Маска подсети
Следующий элемент, необходимый для работы протокола TCP/IP, – это маска подсети. Протокол
TCP/IP использует маску подсети, чтобы определить, в какой сети находится узел: в локальной подсети
или удаленной сети.
В протоколе TCP/IP части IPадреса, используемые в качестве адреса сети и узла, не зафиксированы,
следовательно, указанные выше адреса сети и узла невозможно определить без наличия дополнительных
сведений. Данные сведения можно получить из другого 32разрядного номера под названием «маска
подсети». В этом примере маской подсети является 255.255.255.0. Значение этого номера понятно, если
знать, что число 255 в двоичном обозначении соответствует числу 11111111; таким образом, маской
подсети является номер:
   11111111.11111111.11111111.0000000
Расположив следующим образом IPадрес и маску подсети, можно выделить составляющие сети и узла:
   11000000.10101000.01111011.10000100 –  IPадрес (192.168.123.132)
   11111111.11111111.11111111.00000000 –  маска подсети (255.255.255.0)
Первые 24 разряда (число единиц в маске подсети) распознаются как адрес сети, а последние 8
разрядов (число оставшихся нолей в маске подсети) – адрес узла. Таким образом, получаем следующее:
   11000000.10101000.01111011.00000000 –  адрес сети (192.168.123.0)
   00000000.00000000.00000000.10000100 –  адрес узла (000.000.000.132)
Из данного примера с использованием маски подсети 255.255.255.0 видно, что код сети 192.168.123.0, а
адрес узла 0.0.0.132. Когда пакет с конечным адресом 192.168.123.132 доставляется в сеть
192.168.123.0 (из локальной подсети или удаленной сети), компьютер получит его из сети и обработает.
Почти все десятичные маски подсети преобразовываются в двоичные числа, представленные единицами
слева и нолями справа. Вот еще некоторые распространенные маски подсети:
   Десятичные                 Двоичные
   255.255.255.192         1111111.11111111.1111111.11000000
   255.255.255.224         1111111.11111111.1111111.11100000
Internet RFC 1878 (доступен на http://www.internic.net) описывает действующие подсети и маски
подсетей, используемые в сетевых протоколах TCP/IP.
Классы сетей
Интернетадреса распределяются организацией InterNIC (http://www.internic.net), которая
администрирует Интернет. Эти IPадреса распределены по классам. Наиболее распространены классы 


A, B и C. Классы D и E существуют, но обычно не используются конечными пользователями. Каждый из
классов адресов имеет свою маску подсети по умолчанию. Определить класс IPадреса можно по его
первому октету. Ниже описаны интернетадреса классов A, B и C с примером адреса для каждого
класса.
Сети класса A по умолчанию используют маску подсети 255.0.0.0 и имеют значения от 0
до 127 в первом октете. Адрес 10.52.36.11 является адресом класса A. Первым октетом является число
10, входящее в диапазон от 1 до 126 включительно.
Сети класса B по умолчанию используют маску подсети 255.255.0.0 и имеют в первом
октете значение от 128 до 191. Адрес 172.16.52.63 является адресом класса B. Первым октетом
является число 172, входящее в диапазон от 128 до 191 включительно.
Сети класса C по умолчанию используют маску подсети 255.255.255.0 и имеют в первом
октете значение от 192 до 223. Адрес 192.168.123.132 является адресом класса C. В первом октете
число 192, которое находится между 192 и 223 включительно.
В некоторых случаях значение маски подсети по умолчанию не соответствует потребностям
организации изза физической топологии сети или потому, что количество сетей (или узлов) не
соответствует ограничениям маски подсети по умолчанию. В следующем разделе рассказывается, как
можно распределить сети с помощью масок подсети.
Подсети
TCP/IPсеть класса A, B или C может еще быть разбита на подсети системным администратором.
Образование подсетей может быть необходимо при согласовании логической структуры адреса
Интернета (абстрактный мир IPадресов и подсетей) с физическими сетями, используемыми в реальном
мире.
Системный администратор, выделивший блок IPадресов, возможно, администрирует сети,
организованные не соответствующим для них образом. Например, имеется глобальная сеть с 150 узлами
в трех сетях (в разных городах), соединенных маршрутизатором TCP/IP. У каждой из этих трех сетей
50 узлов. Выделяем сеть класса C 192.168.123.0. (Для примера, на самом деле этот адрес из серии, не
размещенной в Интернете.) Это значит, что адреса с 192.168.123.1 по 192.168.123.254 можно
использовать для этих 150 узлов.
Два адреса, которые нельзя использовать в данном примере, – 192.168.123.0 и 192.168.123.255, так как
двоичные адреса с составляющей узла из одних единиц и нолей недопустимы. Адрес с 0 недопустим,
поскольку он используется для определения сети без указания узла. Адрес с числом 255 (в двоичном
обозначении адрес узла, состоящий из одних единиц) используется для доставки сообщения на каждый
узел сети. Следует просто запомнить, что первый и последний адрес в любой сети и подсети не может
быть присвоен отдельному узлу.
Теперь осталось дать IPадреса 254 узлам. Это несложно, если все 150 компьютеров являются частью
одной сети. Однако в данном примере 150 компьютеров работают в трех отдельных физических сетях.
Вместо запроса на большее количество адресных блоков для каждой сети сеть разбивается на подсети,
что позволяет использовать один блок адресов в нескольких физических сетях.
В данном случае сеть разбивается на четыре подсети с помощью маски подсети, которая увеличивает
адрес сети и уменьшает возможный диапазон адресов узлов. Другими словами, мы «одалживаем»
несколько разрядов, обычно используемых для адреса узла, и используем их для составляющей сети в
адресе. Маска подсети 255.255.255.192 позволяет создать четыре сети с 62 узлами в каждой. Это
возможно, поскольку в двоичном обозначении 255.255.255.192 – то же самое, что и
1111111.11111111.1111111.11000000. Первые две цифры последнего октета становятся адресами сети,
поэтому появляются дополнительные сети 00000000 (0), 01000000 (64), 10000000 (128) и 11000000
(192). (Некоторые администраторы применяют только две из этих подсетей, используя номер
255.255.255.192 в качестве маски подсети. Для получения дополнительной информации по этому
вопросу см. RFC 1878.) В этих четырех сетях последние 6 двоичных цифр можно использовать в
качестве адресов узлов.
Использование маски подсети 255.255.255.192 преобразует сеть 192.168.123.0 в четыре сети: 192.168.123.0, 192.168.123.64, 192.168.123.128 и 192.168.123.192. Эти четыре сети будут иметь
следующие действующие адреса узлов:
   192.168.123.162
   192.168.123.65126
   192.168.123.129190
   192.168.123.193254
Не забывайте, что двоичные адреса узлов с одними только единицами и нолями недействительны,
поэтому нельзя использовать адреса со следующими числами в последнем октете: 0, 63, 64, 127, 128,
191, 192 или 255.

file_name: тема 4 вопрос 28.docx

intro:
В Интернете доменная система имен использует принцип последовательных уточнений также как и в обычных почтовых адресах - страна, город, улица и дом, в который следует доставить письмо.

Домен верхнего уровня располагается в имени правее, а домен нижнего уровня - левее. В нашем примере домены верхнего уровня info и ru указывают на то, что речь идет о принадлежности сайта www.lessons-tva.info к тематическому домену верхнего уровня info, а сайта tva.jino.ru к российской (ru) части Интернета. Но в России множество пользователей Интернета, и следующий уровень определяет организацию, которой принадлежит данный адрес. В нашем случае это компания jino.

title: Лекция "Адресация в сети Интернет"