10. Локальные вычислительные сети (лвс). Моноканал. Методы доступа к моноканалу. Случайные, детерминированные и комбинированные методы.
ЛВС – группа компьютеров, сосредоточенная на небольшой территории, объединенная одним или несколькими высокоскоростными каналами передачи данных, общем случае, коммуникационная система, принадлежащая одной организации.
Local Area Network – LAN.(смотрим первую тему, там все это описывается).
Моноканал – сеть (или среда передачи), в которой используется узкополосная передача.
Моноканал - конфигурация коммуникационных устройств, при которой несколько устройств разделяют общую среду, хотя в каждый момент времени передачу может вести только одно устройство. Метод доступа регулирует доступ узлов к кабелю (среде передачи) и определяет порядок, по которому узлы получают право доступа к среде.
Методы доступа:
Централизованные. Управление обменом сосредоточенно в одном месте.
- 1. Неустойчивость к отказам центра 2. Малая гибкость управления (центр обычно не может оперативно реагировать на все события в сети).
+ 1. Отсутствие конфликтов. 2. Простота реализации.
Децентрализованные. Вопросами управления, в т.ч. разрешением конфликтов, занимаются все абоненты сети.
+ Высокая устойчивость к отказам и большая гибкость.
Существуют три метода доступа к моноканалу в локальной сети: случайный, детерминированный(маркерный), комбинированный.
«Случайный доступ»
Идея:
Слушай прежде чем говорить. Слушай пока говориш.
В СА есть прием и передача, надо слушать и передавать если никто не говорит, и если информация будет сталкиваться то мы сразу будем узнавать (Коллизия). Если случилась коллизия, надо остановиться, подождать случайную величину и передавать заново.
Допустим скорость 10Мбит/с, если мы достигаем 35% от скорости, сливаются пакеты и происходит коллизия.
Достоинства: малые затраты, относительная простота, маленькая задержка при передаче.
Если трафик большой то этот метод работает не эффективно.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)- множественный доступ с проверкой несущей и обнаружением столкновений.
Такой метод применяется в технологии Ethernet.
«Маркерный(детерминированный) доступ»
Используется Token – ярлычок,бирка.
Приход Token’а означает о том, что можно воспользоваться каналом.
Здесь, коллизий нет, если написано 10Мбит то почти 100% будет скорость передачи.
СА дороже тут и сложнее.
«Комбинированный доступ»
Метод называется CSMA/CA (Carrier Sense Multiply Access with Collision Avaidance(избежание)).
Услышав все заявку(короткую), все СА замолкают на время передачи. Заявка передается случайным методом.
СА- это сетевой адаптер.
11. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (csma/cd). Разновидности сетей Ethernet. Оборудование для организации лвс по технологии Ethernet.
В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый множественный доступ с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод) и является одним из методов случайного доступа. Основными принципами методов случайного доступа является: 1) слушай прежде чем говорить; 2) слушай пока говоришь.
Метод CSMA/CD включает элементы и 1 и 2 принципа, но преобладает 2.
Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, несущей частоты. Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты. Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра.
Кадр данных всегда сопровождается преамбулой, которая нужна для вхождения приемника в побитовый и побайтовый синхронизм с передатчиком. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ (адрес станции источника содержится в исходном кадре). После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу в 9,6 мкс. Эта пауза, называется межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. Механизм прослушивания среды и пауза м/у кадрами не гарантируют от возникновения такой ситуации, когда две или более станций одновременно начинают передавать свои кадры. При этом происходит коллизия (К), т.к. содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации – методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала. Гораздо вероятнее, что К возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше др., но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. Т.е. Коллизия – это следствие распределенного характера сети.
Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии. Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями, станция которая обнаружила коллизию, прерывает передачу своего кадра и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam-последовательностью. После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение случайного интервала времени.
Пауза = L * (интервал отсрочки), где интервал отсрочки равен 512 битовым интервалам (битовый интервал – время м/у появлением двух последовательных бит данных на кабеле). L – целое число, выбранное с равной вероятностью из диапазона [0, 2N], где N – номер повторной попытки передачи данного кадра.
Если 16 последовательных попыток вызывают коллизию, то передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр. Для надежного распознавания коллизий должно выполняться след соотношение: TMIN>=PDV, где TMIN – время передачи кадра минимальной длины, а PDV – время, за кот сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети.
Т.к. в худшем случае сигнал должен пройти дважды м/у наиболее удаленными друг от друга станциями сети (в одну сторону – неискаженный сигнал, а на обратном пути распространяется уже искаженный коллизией сигнал), то это время называют временем двойного оборота.
В зависимости от типа физической среды технология Ethernet имеет различные модификации:
10Base-5 - толстый коаксиальный кабель. Max длина сегмента - 500 метров (без повторителей).
10Base-2 – тонкий коаксиальный кабель. Max длина сегмента - 185 метров (без повторителей).
10Base-T - кабель на основе неэкранированной витой пары. Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние м/у концентратором и конечным узлом - не более 100 м.
10Base-F - волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10Base-T.
Число 10 в указанных выше названиях обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов - 10 Мбит/с.
Слово Base - метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц.
«Оборудование дл организации ЛВС по технологии Ethernet.»
Существуют: мосты Ethernet и Router(Маршрутизотор).