Проектирование локально-вычислительной сети

Протоколы NetWare.

NetWare является операционной системой сети (network operating system -

NOS) и связанной с ней средой обеспечения услуг, разработанной Novell Inc.

и представленной на рынок в начале 1980 гг. В то время сети были небольшими

и преимущественно гомогенными, связь рабочих групп с помощью локальных

сетей была еще новым явлением, а идея о персональном компьютере еще только

начала завоевывать популярность.

В качестве среды NOS, NetWare определяет пять высших уровней эталонной

модели OSI. Она обеспечивает совместное пользование файлами и принтером,

поддержку различных прикладных задач, таких как передача электронной почты

и доступ к базе данных, и другие услуги. Также как и другие NOS, такие как

Network File System (NFS) компании Sun Microsystems Inc. и LAN Manager

компании Microsoft Corporation, NetWare базируется на архитектуре клиент-

сервер (slient-server architecture). В таких архитектурах клиенты (иногда

называемые рабочими станциями) запрашивают у серверов определенные услуги,

такие как доступ к файлам и принтеру.

Основная характеристика системы клиент-сервер заключается в том, что доступ

к отдаленной сети является прозрачным для пользователя. Это достигается с

помощью удаленного вызова процедур (remote procedure calls) - такого

процесса, когда программа местного компьютера, работающая на оборудовании

клиента, отправляет вызов в удаленный сервер. Этот сервер выполняет

указанную процедуру и возвращает запрошенную информацию клиенту местного

компьютера.

Рисунок иллюстрирует в упрощенном виде известные протоколы NetWare и их

связь с эталонной моделью OSI. При наличии соответствующих драйверов,

NetWare может работать с любым протоколом доступа к носителю. На рисунке

2.2.7 перечислены те протоколы доступа к носителю, которые в настоящее

время обеспечиваются драйверами NetWare.

Рис 2.2.7 Протоколы доступа к носителю

[pic]

NetWare работает с Ethenet/IEEE 802.3, Token Ring/IEEE 802.5, Fiber

Distributed Data Interface (FDDI) и ARCnet. NetWare также работает в

синхронных каналах глобальных сетей, использующих Point-to-Point Protocol

(PPP) (Протокол непосредственных соединений).

Сетевой уровень

Internet Packet Exchange (IPX) является оригинальным протоколом сетевого

уровня Novell. Если устройство, с которым необходимо установить связь,

находится в другой сети, IPX прокладывает маршрут для прохождения

информации через любые промежуточные сети, которые могут находиться на пути

к пункту назначения.

Рис 2.2.8 Формат пакета IPX

[pic]

Пакет IPX начинается с 16-битового поля контрольной суммы (checksum),

которое устанавливается на единицы.

16-битовое поле длины (length) определяет длину полной дейтаграммы IPX в

байтах. Пакеты IPX могут быть любой длины, вплоть до размеров максимальной

единицы передачи носителя (MTU). Фрагментация пакетов не применяется.

За полем длины идет 8-битовое поле управления транспортировкой (transport

control), которое обозначает число роутеров, через которые прошел пакет.

Когда значение этого поля доходит до 15, пакет отвергается исходя из

предположения, что могла иметь место маршрутная петля.

8-битовое поле типа пакета (packet type) определяет протокол высшего уровня

для приема информации пакета. Двумя общими значениями этого поля являются

5, которое определяет Sequenced Packet Exchange (SPX) (Упорядоченный обмен

пакетами) и 17, которое определяет NetWare Core Protocol (NCP) (Основной

протокол NetWare).

Информация адреса пункта назначения (destination address) занимает

следующие три поля. Эти поля определяют сеть, главную вычислительную машину

и гнездо (процесс) пункта назначения.

Следом идут три поля адреса источника (source address), определяющих сеть,

главную вычислительную машину и гнездо источника.

За полями пункта назначения и источника следует поле данных (data). Оно

содержит информацию для процессов высших уровней.

Хотя IPX и является производной XNS, он имеет несколько уникальных

характеристик. С точки зрения маршрутизации, наиболее важное различие

заключается в механизмах формирования пакетов данных этих двух протоколов.

Формирование пакета данных - это процесс упаковки информации протокола

высшего уровня и данных в блок данных. Блоки данных являются логическими

группами информации, очень похожими на слова телефонного разговора. XNS

использует стандартное формирование блока данных Ethernet, в то время как

пакеты IPX формируются в блоки данных Ethernet Version 2.0 или IEEE 802.3

без информации IEEE 802.2, которая обычно сопровождает эти блоки данных.

Рис. 2.2.9 Формирование пакета данных

[pic]

Для маршрутизации пакетов в объединенных сетях IPX использует протокол

динамической маршрутизации, называемый Routing Information Protocol (RIP)

(Протокол маршрутной информации).

В дополнение к разнице в механизмах формирования пакетов, Novell также

дополнительно включила в свое семейство протоколов IPX протокол, называемый

Service Adverticement Protocol (SAP) (Протокол объявлений об услугах). SAP

позволяет узлам, обеспечивающим услуги, объявлять о своих адресах и

услугах, которые они обеспечивают.

Novell также поддерживает "Блок адресуемой сети" LU 6.2 компании IBM (LU

6.2 network addressable unit - NAU). LU 6.2 обеспечивает связность по

принципу равноправных систем через среду сообщений IBM. Используя

возможности LU 6.2, которые имеются у NetWare, узлы NetWare могут

обмениваться информацией через сеть IBM. Пакеты NetWare формируются в

пределах пакетов LU 6.2 для передачи через сеть IBM.

Транспортный уровень

Sequenced Packet Exchange (SPX) (Упорядоченный обмен пакетами) является

наиболее часто используемым протоколом транспортного уровня NetWare. Novell

получила этот протокол в результате доработки Sequenced Packet Protocol

(SPP) системы XNS. Как и протокол ТСР (Transmission Control Protocol) и

многие другие протоколы транспортного уровня, SPX является надежным, с

установлением соединения протоколом, который дополняет услуги дейтаграмм,

обеспечиваемые протоколами Уровня 3.

Novell также предлагает поддержку протокола Internet Protocol (IP) в виде

формирования протоколом User Datagram Protocol(UDP)/IP других пакетов

Novell, таких как пакеты SPX/IPX. Для транспортировки через объединенные

сети, базирующиеся на IP, дейтаграммы IPX формируются внутри заголовков

UDP/IP.

Протоколы высших уровней

NetWare поддерживает большое разнообразие протоколов высших уровней;

некоторые из них несколько более популярны, чем другие.

NetWare shell (командный процессор) работает в оборудовании клиентов

(которое часто называется рабочими станциями среди специалистов по NetWare)

и перехватывает обращения прикладных задач к устройству Ввод/Вывод, чтобы

определить, требуют ли они доступ к сети для удовлетворения запроса.

Если это так, то NetWare shell организует пакеты запросов и отправляет их в

программное обеспечение низшего уровня для обработки и передачи по сети.

Если это не так, то они просто передаются в ресурсы местного устройства

Ввода/Вывода.

Прикладные задачи клиента не осведомлены о каких-либо доступах к сети,

необходимых для выполнения обращений прикладных задач. NetWare Remote

Procedure Call (Netware RPC) (Вызов процедуры обращения к отдаленной сети)

является еще одним более общим механизмом переадресации, поддерживаемым

Novell.

Netware Core Protocol (NCP) (Основной протокол NetWare) представляет собой

ряд программ для сервера, предназначенных для удовлетворения запросов

прикладных задач, приходящих, например, из NetWare shell. Услуги,

предоставляемые NCP, включают доступ к файлам, доступ к принтеру,

управление именами, учет использования ресурсов, защиту данных и

синхронизацию файлов.

NetWare также поддерживает спецификацию интерфейса сеансового уровня

Network Basic I/O System (NetBIOS) компаний IBM и Microsoft. Программа

эмуляции NetBIOS, обеспечиваемая NetWare, позволяет программам, написанным

для промышленного, стандартного интерфейса NetBIOS, работать в пределах

системы NetWare.

Услуги прикладного уровня NetWare включают NetWare Message Handling Service

(NetWare MHS) (Услуги по обработке сообщений), Btrieve, NetWare Loadable

Modules (NLM) (Загружаемые модули NetWare) и различные характеристики

связности IBM. NetWare MHS является системой доставки сообщений, которая

обеспечивает транспортировку электронной почты. Btrieve представляет собой

реализацию механизма доступа к базе данных двоичного дерева (btree) Novell.

NLM реализуются как дополнительные модули, которые подключаются к системе

NetWare. В настоящее время компания Novell и третьи участвующие стороны

предоставляют NLM для чередующихся комплектов протоколов (alternate

protocol stacks), услуги связи, услуги доступа к базе данных и много других

услуг.

ГЛАВА 3.

3.1 Расчет полезной пропускной способности сети.

В настоящее время термин Ethernet используется для описания всех локальных

сетей, использующих режим коллективного доступа к среде передачи данных с

опознанием несущей и обнаружением коллизий. Этот метод используется в

сетях, построенных по логической топологии с общей шиной. При такой

топологии все компьютеры локальной сети имеют непосредственный доступ к

физической среде передачи данных (общая шина), поэтому она может быть

использована для обмена данными между двумя любыми узлами сети.

Одновременно (с учетом задержки распространения сигнала по физической

среде) все компьютеры сети имеют возможность получать данные, которые любой

из компьютеров начал передавать на общую шину. Кабель, к которому

подключены все компьютеры, работает в режиме коллективного доступа. В

конкретный момент времени передавать данные на общую шину может только один

компьютер в сети. При этом все компьютеры сети обладают равными правами

доступа к среде. Чтобы упорядочить доступ компьютеров к общей шине,

используется метод коллективного доступа с опознанием несущей и

обнаружением коллизий (CSMA/CD).

Метод состоит из двух частей:

Первая часть - CSMA определяет, каким образом компьютер получает доступ к

среде. Для того чтобы передать данные на общую шину, компьютер сначала

слушает сеть, чтобы определить, не передаются ли в данный момент какие-либо

данные. В стандарте Ethernet признаком свободной линии является «тишина»,

то есть отсутствие несущей. Если рабочая станция обнаруживает несущий

сигнал, то для нее это является признаком занятости шины и передача данных

откладывается, то есть станция переходит в режим ожидания.

В стандарте Fast Ethernet признаком свободного состояния среды является не

отсутствие сигналов на шине, а передача по ней специального Idle-символа

соответствующего избыточного кода.

Когда в сети наступает молчание, станция начинает передачу. Все данные,

передаваемые по сети, формируются в кадрах определенной структуры. Каждый

кадр снабжается уникальным адресом станции назначения и станции

отправителя.

Кроме того, каждый кадр сопровождается 8-байтовой преамбулой - определенным

сигналом, необходимым для синхронизации приемника и передатчика. Все

станции, подключенные к общей шине, определяют факт передачи кадра, но

только та станция, которая узнает свой адрес в заголовках кадра, записывает

его содержимое в свой внутренний буфер, а затем посылает по кабелю кадр-

ответ. Адрес станции- отправителя содержится в исходном кадре, поэтому

станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

По окончании передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать паузу,

называемую межкадровым интервалом (Inter Packet Gap, IPG). Эта пауза

необходима для обеспечения равных прав всем станциям на передачу данных, то

естьто есть для предотвращения монопольного захвата одной станцией общей

шины и для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние. По окончании

паузы станции сети определяют среду как свободную и могут начать передачу

данных. Длительность межкадрового интервала для 10-мегабитного Ethernet

составляет 9,6 мкс, а для 100-мегабитного Fast Ethernet - в 10 раз меньше,

то есть 0,96 мкс. Межкадровый интервал в точности равен времени,

необходимому для передачи 12 байт или 96 бит. Если определить в качестве

единицы измерения временного интервала время, необходимое для передачи

одного бита — битовый интервал (bt), то межкадровый интервал равен 96 bt.

Такой способ определения временных интервалов не зависит от скорости

передачи данных и часто используется в стандарте Ethernet.

При описанном способе коллективного доступа к среде передачи данных

возможна ситуация, когда несколько станций одновременно решат, что шина

является свободной, и начнут передавать по ней свои данные. Такая ситуация

называется коллизией (collision). При этом содержимое кадров сталкивается

на общей шине и происходит искажение информации. В принципе, коллизия- это

нормальная и неизбежная ситуация в сетях Ethernet.

Коллизия возникает не только в том случае, когда две или больше станций

начинают абсолютно одновременно передавать кадр на общую шину, что

практически нереально, но и когда одна станция начинает передачу кадра, а

до другой станции этот кадр еще не успел распространиться, и, решив, что

шина свободна, другая станция также начинает передачу.

Коллизия- это следствие распределенного характера сети. Чем больше диаметр

сети, то есть расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга

станциями, тем больше вероятность возникновения коллизии в такой сети.

Вторая часть метода CSMA/CD – collision detect служит для разрешения

конфликтных ситуаций, возникающих при коллизиях. Все узлы сети должны быть

способны распознать возникающую коллизию. Четкое распознавание коллизий

всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети

Ethernet. Если какая-либо передающая станция не распознает коллизию и

решит, что кадр данных передан ею верно, то этот кадр данных будет утерян.

Из-за наложения сигналов при коллизии информация кадра исказится и он будет

отбракован принимающей станцией (возможно, из- за несовпадения контрольной

суммы).

Скорее всего, искаженная информация будет повторно передана каким- либо

протоколом верхнего уровня, например транспортным или прикладным,

работающим с установлением соединения.

Но повторная передача сообщения протоколами верхних уровней произойдет

через значительно более длительный интервал времени по сравнению с

микросекундными интервалами, которыми оперирует протокол Ethernet. Поэтому

если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети Ethernet, то это

приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети.

Для того чтобы иметь возможность распознать коллизию, каждая станция

прослушивает сеть во время и после передачи пакета. Обнаружение коллизии

основано на сравнении посылаемого станцией сигнала и регистрируемого

сигнала. Если регистрируемый сигнал отличается от передаваемого, то станция

определяет эту ситуацию как коллизию.

При обнаружении коллизии передающей станцией она прерывает процесс передачи

кадра и посылает в сеть специальный 32-битный сигнал, называемый jam-

последовательностью. Назначение этой последовательности -сообщить всем

узлам сети о наличии коллизии.

После возникновения коллизии станция, ее обнаружившая, делает паузу, после

которой предпринимает следующую попытку передать кадр. Пауза [pic] после

коллизии является случайной и выбирается по следующему правилу:

[pic] где

t- интервал отсрочки равный 512bt, что при скорости 100 Мбит/с составит

5.12 мкс.

L- целое случайное число, выбранное из диапазона [[pic]]

N- номер повторной попытки передачи данного кадра.

После первой попытки пауза может либо отсутствовать, либо составлять один

или два интервала отсрочки. После второй попытки пауза может либо

отсутствовать, либо быть равной одному, двум, трем или четырем интервалам

отсрочки. После 10-й попытки интервал, из которого выбирается пауза, не

увеличивается. Таким образом, после десятой попытки передачи кадра

случайная пауза может принимать значения от 0 до 1024 512 bt = 524 288 bt.

Для стандарта Fast Ethernet это соответствует временному диапазону от 0 до

5.24 мс.

Передатчик предпринимает всего 16 последовательных попыток передачи кадра.

Если все попытки завершились неудачно, вызвав коллизию, то передатчик

прекращает попытки передать данный кадр. Для надежного распознания коллизий

необходимо, чтобы коллизия была обнаружена в процессе передачи кадра. В

худшем варианте в конфликт могут вступить две наиболее удаленные друг от

друга станции.

Пусть первая станция, решив, что шина свободна, начинает передачу кадра. До

самой удаленной от нее станции этот кадр дойдет не мгновенно, а через

некоторый промежуток времени t. Если в этот момент времени удаленная

станция, также решив, что шина свободна, начинает передачу своего кадра, то

возникает коллизия. Искаженная информация дойдет до первой станции также

через время t. Поэтому коллизия будет обнаружена первой станцией через

время 2t после начала передачи ею кадра. К моменту обнаружения коллизии

станция не должна закончить передачу кадра.

Отсюда получается простое соотношение между временем, необходимым для

передачи кадра минимальной длины и задержкой сигнала при распространении в

сети:

[pic] где

t- время распространения сигнала по сети Ethernet.

Удвоенное время распространения сигнала называют временем двойного оборота

(Path Delay Value, PDV). Время двойного оборота в сети определяется

максимальной длиной сети, а также устройствами (концентраторами,

повторителями), вносящими задержку в распространение сигнала. Минимальное

время, необходимое для передачи кадра Ethernet, зависит от скорости

передачи и длины кадра. Все параметры протокола Ethernet подобраны таким

образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко

распознавались.

Так, для сетей Fast Ethernet, построенных на витой паре и концентраторе,

максимальное расстояние между станцией и концентратором не должно

превосходить 100м, а между любыми двумя станциями сети должно быть не более

четырех концентраторов (правило четырех хабов).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8