Технологии локальных сетей Token Ring, FDDI Структура кабельных подсистем Активное оборудование

Технология Token Ring

Метод маркерного доступа

Цели разработчиков технологии: Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с. Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п. Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков. Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Использование кольцевой топологии для реакции на отказ/обрыв

Протоколы FDDI

Элементы сети FDDI

Пример реакции на обрыв

Структура кабельных подсистем Здание офисов Главный коммуникационный центр Подсистемы кампуса Горизонтальные подсистемы Вертикальные подсистемы Горизонтальные подсистемы

Кабельная система этажа Вертикальная подсистема Горизонтальная подсистема Рабочие места RJ-45 UTP Голос, видео Концентратор Кросс Этаж 3 Этаж 2 оптоволокно UTP Данные UTP

Увеличения срока службы. Если все рабочие места уже оснащены розетками для подключения компьютеров, то срок морального старения будет составлять 8-10 лет. Уменьшение стоимости добавления новых пользователей. Стоимость кабельной системы: 5-6% от стоимости сети. Основная доля - работы по прокладке кабеля. Возможность легкого расширения сети из-за модульности. Новая подсеть не оказывает влияние на существующие. Более эффективное обслуживание (поиск и локализация неисправностей). Соединение сегментов с помощью концентраторов - централизация коммуникационного оборудования. Преимущества структурированной кабельной системы

Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем Выбор: ¨ экранированная витая пара ¨ неэкранированная витая пара ¨ коаксиальный кабель ¨ оптоволоконный кабель ¨ беспроводные линии связи Характеристики, учитываемые при выборе: ¨ полоса пропускания ¨ расстояние (затухание) ¨ защищенность данных от несанкционированного доступа ¨ электромагнитная помехозащищенность ¨ стоимость

Характеристики кабеля Перекрестные наводки между витыми парами (Near End Crosstalk, NEXT) Перекрестные наводки между витыми парами представляют собой результат интерференции электромагнитных сигналов, возникающих в двух витых парах. Величина NEXT зависит от частоты передаваемого сигнала - чем выше величина NEXT, тем лучше (для неэкранированной витой пары категории 5 показатель NEXT должен быть не менее 27 Дб при частоте 100 МГц). Затухание (Attenuation). - потеря мощности электрического сигнала при его распространении по кабелю, измеряется в децибелах на метр. Для кабеля категории 5 при частоте 100 МГц затухание не должно превышать 23,6 Дб на 100 м. Импеданс (волновое сопротивление). Импеданс - это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. для коаксиальных кабелей, используемых в стандартах Ethernet, импеданс кабеля должен составлять 50 Ом UTP и 120 Ом STP Ом ¨ Активное сопротивление. Активное сопротивление - это сопротивление постоянному току в электрической цепи. Для неэкранированной витой пары категории 5 активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м. ¨ Емкость - Для кабельных систем категории 5 значение емкости не должно превышать 5,6 нФ на 100 м.

Неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP) Недорогой кабель С ним просто работать Имеется большой опыт использования в телефонных системах (за рубежом) Может использоваться как для передачи голоса, так и данных Удовлетворительная электромагнитная защищенность Стал основным типом кабеля для сетей отделов Поддерживается большей частью сетевых стандартов Волновое сопротивление 100 Ом Категория 3: до 16 МГц Категория 4: до 20 Мгц Категория 5: до 100 Мгц Категория 5+: до Мгц – не стандартизовано Категория 6: до 250 Мгц – не стандартизовано Категория 7 (экран): до 600 Гц – не стандартизоано

Волоконно-оптический кабель Одномодовое волокно ( мкм) - полоса пропускания до нескольких ГГц ¨ Многомодовое волокно (50, 62.5 мкм) - полоса пропускания около 500 МГц Большие расстояния (до 100 – 200 км для одномодового кабеля) Отличная помехозащищенность Не создает помех Используется для передачи данных, видео и голоса Отличная защита от несанкционированного доступа (при отводе резко возрастает затухание сигнала) Дорог сам по себе, высокая стоимость соединения кабеля с разъемом Поддерживается большинством сетевых стандартов. Для горизонтальных подсистем используется пока редко из-за стоимости Внешняя защитная оболочка Оптоволокно Стеклянная оболочка

Активное оборудование физического и канального уровней локальных сетей Сетевые адаптеры - обеспечивают сопряжение узлов сети (компьютеров) с линиями связи. ¨ Повторители (repeaters) - работают на физическом уровне, улучшают физические характеристики сигналов, удлиняют связи в сети ¨ Концентраторы (hubs) - центральными узлы обмена информацией между несколькими конечными станциями сети сегмента сети. Выполняют функции повторителя. ¨ Мосты (bridges) - локализуют трафик внутри сегментов сетей. Передают пакет с порта на порт только тогда, когда МАС-адрес принадлежит этому порту Коммутаторы (switching) мосты - осуществляют одновременную передачу пакетов между всеми парами портов по алгоритму моста

- Устройства, которые на физическом уровне повторяет (и, как правило, улучшает их электрические характеристики: форму, мощность) сигналы, пришедшие на вход одного из портов: на всех остальных портах (Ethernet) К другому повторителю... Концентратор: повторитель + дополнительные функции Повторители (repeaters) и концентраторы (hubs)

Конструктивы коммуникационных устройств Шасси С фиксированным набором портов (Standalone) Стек устройств

Стековые концентраторы

Многосегментные концентраторы Ethernet 1 Ethernet 2 Ethernet 3

Логическая структуризация локальных сетей Преимущества деления сетей на подсети и сегменты: Сегментация уменьшает общий сетевой трафик. Подсети увеличивают гибкость сети. Подсети повышают безопасность данных. Подсети упрощают управление сетью.

Мосты и коммутаторы 2-го уровня Позволяют логически структурировать сеть на сегменты с локализацией трафика Работают на канальном уровне – поддержка любых протоколов сетевого уровня (IP, IPX) Только древовидная топология сети

Мосты (transparent bridge)

Коммутаторы локальных сетей Разделяемая среда: на станцию приходится 10 / N Мбит/с Коммутатор: параллельная обработка потоков от портов на станцию приходится 10 Мбит/с

Структура коммутатора Kalpana

Передача кадров через коммутационную матрицу

Полудуплексный режим работы порта коммутатора – half duplex

Полнодуплексный режим работы порта коммутатора – full duplex Одновременная передача кадров в двух направлениях

100 Мб/с 400 Мб/с Транк

Переполнение буфера порта из-за несбалансированности трафика

Управление потоком в коммутаторах А. В полудуплексном режиме Обратное давление – создание коллизий Агрессивное поведение коммутатора В. В полнодуплексном режиме Команды XON - XOFF

Реализация коммутаторов 1. Коммутационная матрица

Реализация коммутаторов 2. Общая шина

Реализация коммутаторов 3. Разделяемая память

Реализация коммутаторов 4. Комбинированный подход

Применение коммутаторов в рабочих группах

Сеть здания на коммутаторах

Виртуальные локальные сети Virtual LAN, VLAN VLAN1 VLAN2 VLAN3 Цель: построение полностью изолированных подсетей логическими средствами VLAN – домен распространения бродкастов

VLAN на одном коммутаторе Задание VLAN – группировка портов

VLAN на нескольких коммутаторах Проблема задания VLAN на нескольких коммутаторах с помощью группировки портов: сколько VLAN – столько портов для межсоединений

VLAN на нескольких коммутаторах Способы решения проблемы: 1.Группировка MAC-адресов – большой объем ручной работы в крупных сетях 2.Использование меток: Фирменные решения Стандарт IEEE Q/p Заголовок Ethernet Priority N VLAN Data поля Q/p 3 бита 12 бит