Курс лекции по компьютерным сетям

- множественный доступ с разделением во времени (Time Division Multiple

Access – TDMA);

- множественный доступ с разделением частоты (Frequency Division Multiple

Access – FDMA) или множественный доступ с разделением длины волны

(Wavelength Division Multiple Access – WDMA).

CSMA/CD

Алгоритм множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением

коллизий приведен на рис. 4.5.

[pic]

Рис. 4.1 Алгоритм CSMA/CD

Метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением

коллизий (CSMA/CD) устанавливает следующий порядок: если рабочая станция

хочет воспользоваться сетью для передачи данных, она сначала должна

проверить состояние канала: начинать передачу станция может, если канал

свободен. В процессе передачи станция продолжает прослушивание сети для

обнаружения возможных конфликтов. Если возникает конфликт из-за того, что

два узла попытаются занять канал, то обнаружившая конфликт интерфейсная

плата, выдает в сеть специальный сигнал, и обе станции одновременно

прекращают передачу. Принимающая станция отбрасывает частично принятое

сообщение, а все рабочие станции, желающие передать сообщение, в течение

некоторого, случайно выбранного промежутка времени выжидают, прежде чем

начать сообщение.

Все сетевые интерфейсные платы запрограммированы на разные

псевдослучайные промежутки времени. Если конфликт возникнет во время

повторной передачи сообщения, этот промежуток времени будет увеличен.

Стандарт типа Ethernet определяет сеть с конкуренцией, в которой несколько

рабочих станций должны конкурировать друг с другом за право доступа к сети.

TPMA

Алгоритм множественного доступа с передачей полномочия, или маркера,

приведен на рис. 4.6.

[pic]

Рис. 4.1 Алгоритм TPMA

Метод с передачей маркера – это метод доступа к среде, в котором от

рабочей станции к рабочей станции передается маркер, дающий разрешение на

передачу сообщения. При получении маркера рабочая станция может передавать

сообщение, присоединяя его к маркеру, который переносит это сообщение по

сети. Каждая станция между передающей станцией и принимающей видит это

сообщение, но только станция – адресат принимает его. При этом она создает

новый маркер.

Маркер (token), или полномочие, – уникальная комбинация битов,

позволяющая начать передачу данных.

Каждый узел принимает пакет от предыдущего, восстанавливает уровни

сигналов до номинального уровня и передает дальше. Передаваемый пакет может

содержать данные или являться маркером. Когда рабочей станции необходимо

передать пакет, ее адаптер дожидается поступления маркера, а затем

преобразует его в пакет, содержащий данные, отформатированные по протоколу

соответствующего уровня, и передает результат далее по ЛВС.

Пакет распространяется по ЛВС от адаптера к адаптеру, пока не найдет

своего адресата, который установит в нем определенные биты для

подтверждения того, что данные достигли адресата, и ретранслирует его вновь

в ЛВС. После чего пакет возвращается в узел из которого был отправлен.

Здесь после проверки безошибочной передачи пакета, узел освобождает ЛВС,

выпуская новый маркер. Таким образом, в ЛВС с передачей маркера невозможны

коллизии (конфликты). Метод с передачей маркера в основном используется в

кольцевой топологии.

Данный метод характеризуется следующими достоинствами:

- гарантирует определенное время доставки блоков данных в сети;

- дает возможность предоставления различных приоритетов передачи данных.

Вместе с тем он имеет существенные недостатки:

- в сети возможны потеря маркера, а также появление нескольких маркеров,

при этом сеть прекращает работу;

- включение новой рабочей станции и отключение связаны с изменением адресов

всей системы.

TDMA

Множественный доступ с разделением во времени основан на распределении

времени работы канала между системами (рис.4.7).

Доступ TDMA основан на использовании специального устройства,

называемого тактовым генератором. Этот генератор делит время канала на

повторяющиеся циклы. Каждый из циклов начинается сигналом Разграничителем.

Цикл включает n пронумерованных временных интервалов, называемых ячейками.

Интервалы предоставляются для загрузки в них блоков данных.

[pic]

Рис. 4.1 Структура множественного доступа с разделением во времени

Данный способ позволяет организовать передачу данных с коммутацией

пакетов и с коммутацией каналов.

Первый (простейший) вариант использования интервалов заключается в

том, что их число (n) делается равным количеству абонентских систем,

подключенных к рассматриваемому каналу. Тогда во время цикла каждой системе

предоставляется один интервал, в течение которого она может передавать

данные. При использовании рассмотренного метода доступа часто оказывается,

что в одном и том же цикле одним системам нечего передавать, а другим не

хватает выделенного времени. В результате – неэффективное использование

пропускной способности канала.

Второй, более сложный, но высокоэкономичный вариант заключается в том,

что система получает интервал только тогда, когда у нее возникает

необходимость в передаче данных, например при асинхронном способе передачи.

Для передачи данных система может в каждом цикле получать интервал с одним

и тем же номером. В этом случае передаваемые системой блоки данных

появляются через одинаковые промежутки времени и приходят с одним и тем же

временем запаздывания. Это режим передачи данных с имитацией коммутации

каналов. Способ особенно удобен при передаче речи.

FDMA

Доступ FDMA основан на разделении полосы пропускания канала на группу

полос частот (Рис. 4.8), образующих логические каналы.

Широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос,

разделенных защитными полосами. Размеры узких полос могут быть различными.

При использовании FDMA, именуемого также множественным доступом с

разделением волны WDMA, широкая полоса пропускания канала делится на ряд

узких полос, разделенных защитными полосами. В каждой узкой полосе

создается логический канал. Размеры узких полос могут быть различными.

Передаваемые по логическим каналам сигналы накладываются на разные несущие

и поэтому в частотной области не должны пересекаться. Вместе с этим,

иногда, несмотря на наличие защитных полос, спектральные составляющие

сигнала могут выходить за границы логического канала и вызывать шум в

соседнем логическом канале.

[pic]

Рис. 4.1 Схема выделения логических каналов

В оптических каналах разделение частоты осуществляется направлением в

каждый из них лучей света с различными частотами. Благодаря этому

пропускная способность физического канала увеличивается в несколько раз.

При осуществлении этого мультиплексирования в один световод излучает свет

большое число лазеров (на различных частотах). Через световод излучение

каждого из них проходит независимо от другого. На приемном конце разделение

частот сигналов, прошедших физический канал, осуществляется путем

фильтрации выходных сигналов.

Метод доступа FDMA относительно прост, но для его реализации

необходимы передатчики и приемники, работающие на различных частотах.

Вопросы

1. Что такое топология?

2. Перечислить наиболее используемые типы топологий?

3. Охарактеризовать топологию Общая шина и привести примеры использования

данной топологии.

4. Какие сетевые технологии используют топологию Общая шина?

5. Охарактеризовать топологию Кольцо и привести примеры этой топологии.

6. В каких случаях используют топологию Кольцо?

7. Охарактеризовать топологию Звезда и привести примеры использования этой

топологии.

8. К какой топологии относится сеть при подсоединении всех компьютеров к

общему концентратору?

9. Привести примеры и охарактеризовать древовидную топологию.

10. Что такое ячеистая топология и в каких случаях она используется?

11. Что такое метод доступа и как влияет метод доступа на передачу данных в

сети?

12. Какие существуют методы доступа?

13. Охарактеризовать метод доступа с прослушиванием несущей и разрешением

коллизий.

14. При каком методе доступа обе станции могут одновременно начать передачу

и войти в конфликт?

15. В каких сетевых технологиях используется метод CSMA/CD?

16. Охарактеризовать метод доступа с разделением во времени и перечислить в

каких случаях используется данный метод.

17. Что такое маркер?

18. В каком случае рабочая станция может начать передачу данных при

использовании метода доступа с передачей полномочия?

19. Охарактеризовать метод доступа с передачей полномочия.

20. Охарактеризовать метод множественного доступа с разделением частоты.

21. Какие существуют варианты использования множественного доступа с

разделением во времени?

ЛВС и компоненты ЛВС

Компьютерная сеть состоит из трех основных аппаратных компонент и двух

программных, которые должны работать согласованно. Для корректной работы

устройств в сети их нужно правильно инсталлировать и установить рабочие

параметры.

1 Основные компоненты

Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:

1. Абонентские системы:

- компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы);

- принтеры;

- сканеры и др.

2. Сетевое оборудование:

- сетевые адаптеры;

- концентраторы (хабы);

- мосты;

- маршрутизаторы и др.

3. Коммуникационные каналы:

- кабели;

- разъемы;

- устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Основными программными компонентами сети являются следующие:

1. Сетевые операционные системы, где наиболее известные из них это:

- Windows NT;

- Windows for Workgroups;

- LANtastic;

- NetWare;

- Unix;

- Linux и т.д.

2. Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы):

- клиент сети;

- сетевая карта;

- протокол;

- служба удаленного доступа.

ЛВС (Локальная вычислительная сеть) – это совокупность компьютеров,

каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой

операционной системы и сетевого программного обеспечения.

В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или

нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций файл-

серверов. Каждая рабочая станция и файл-сервер имеют сетевые карты

(адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой.

В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции

активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции

взаимодействовать с файловым сервером.

Компьютеры, входящие в ЛВС клиент – серверной архитектуры, делятся на

два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей,

и файловые серверы, которые, как правило, недоступны для обычных

пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.

Аналогично на файловом сервере запускается сетевое программное

обеспечение, которое позволяет ему взаимодействовать с рабочей станцией и

обеспечить доступ к своим файлам.

2 Рабочие станции

Рабочая станция (workstation) – это абонентская система,

специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые

ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся

следующие службы:

- клиент для сетей;

- служба доступа к файлам и принтерам;

- сетевые протоколы для данного типа сетей;

- сетевая плата;

- контроллер удаленного доступа.

Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального

компьютера следующим:

- наличием сетевой карты (сетевого адаптера) и канала связи;

- на экране во время загрузки ОС появляются дополнительные сообщения,

которые информируют о том, что загружается сетевая операционная

система;

- перед началом работы необходимо сообщить сетевому программному

обеспечению имя пользователя и пароль. Это называется процедурой входа

в сеть;

- после подключения к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые

накопители;

- появляется возможность использования сетевого оборудования, которое

может находиться далеко от рабочего места.

3 Сетевые адаптеры

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое

называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно

вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров

устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая

станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и

получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны

распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за

электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Последние типы сетевых адаптеров поддерживают технологию Plug and Play

(вставляй и работай). Если сетевую карту установить в компьютер, то при

первой загрузке система определит тип адаптера и запросит для него

драйверы.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа

к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

- скорость передачи;

- объем буфера для пакета;

- тип шины;

- быстродействие шины;

- совместимость с различными микропроцессорами;

- использованием прямого доступа к памяти (DMA);

- адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

- конструкция разъема.

4 Файловые серверы

Сервер – это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (диски, принтеры,

каталоги, файлы и т.п.) другим пользователям сети.

Файловый сервер обслуживает рабочие станции. В настоящее время это

обычно быстродействующий ПК на базе процессоров Pentium, работающие с

тактовой частотой 500 Мгц и выше, с объемом ОЗУ 128Мбт или более. Чаще

всего файловый сервер выполняет только эти функции. Но иногда в малых ЛВС

файл–сервер используется еще и в качестве рабочей станции. На файловом

сервере должна стоять сетевая операционная система, а также сетевое

программное обеспечение. К сетевому программному обеспечению сервера

относятся сетевые службы и протоколы, а также средства администрирования

сервера.

Файловые серверы могут контролировать доступ пользователей к различным

частям файловой системы. Это обычно осуществляется разрешением пользователю

присоединить некоторую файловую систему (или каталог) к рабочей станции

пользователя для дальнейшего использования как локального диска.

По мере усложнения возлагаемых на серверы функций и увеличения числа

обслуживаемых ими клиентов происходит все большая специализация серверов.

Существует множество типов серверов.

- Первичный контроллер домена, сервер, на котором хранится база бюджетов

пользователей и поддерживается политика защиты.

- Вторичный контроллер домена, сервер, на котором хранится резервная копия

базы бюджетов пользователей и политики защиты.

- Универсальный сервер, предназначенный для выполнения несложного набора

различных задач обработки данных в локальной сети.

- Сервер базы данных, выполняющий обработку запросов, направляемых базе

данных.

- Proxy сервер, подключающий локальную сеть к сети Internet.

- Web–сервер, предназначенный для работы с web–информацией.

- Файловый сервер, обеспечивающий функционирование распределенных ресурсов,

включая файлы, программное обеспечение.

- Сервер приложений, предназначенный для выполнения прикладных процессов. С

одной стороны, взаимодействует с клиентами, получая задания, а с другой

стороны, работает с базами данных, подбирая данные, необходимые для

обработки.

- Сервер удаленного доступа, обеспечивающий сотрудникам, работающим дома

торговым агентам, служащим филиалов, лицам, находящимся в командировках,

возможность работы с данными сети.

- Телефонный сервер, предназначенный для организации в локальной сети

службы телефонии. Этот сервер выполняет функции речевой почты,

автоматического распределения вызовов, учет стоимости телефонных

разговоров, интерфейса с внешней телефонной сетью. Наряду с телефонией

сервер может также передавать изображения и сообщения факсимильной связи.

- Почтовый сервер, предоставляющий сервис в ответ на запросы, присланные по

электронной почте.

- Сервер доступа, дающий возможность коллективного использования ресурсов

пользователями, оказавшимися вне своих сетей (например, пользователями,

которые находятся в командировках и хотят работать со своими сетями). Для

этого пользователи через коммуникационные сети соединяются с сервером

доступа и последний предоставляет нужные ресурсы, имеющиеся в сети.

- Терминальный сервер, объединяющий группу терминалов, упрощающий

переключения при их перемещении.

- Коммуникационный сервер, выполняющий функции терминального сервера, но

осуществляющий также маршрутизацию данных.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18