Тенденции сближения ГВС и ЛВС

(проникновение локальных технологий в глобальные)

1. в ГВС упростились методы передачи

2. в ЛВС и ГВС скорости передачи выравниваются

3. результаты оперативного обмена информацией улучшились

4. Типовые структуры вычислительных сетей.

Структура сетей (ТОПОЛОГИЯ) – отображает способ организации физических связей между структурными компонентами сети (компьютеры, станции, коммутаторы…)

Типичная структура ГВС

ЦК – центр коммутации

Т – терминал

КС – канал связи

К – концентратор

М - маршрутизатор

СПД – сеть передачи данных = Магистральная сеть

ТСПД – терминальная сеть доступа

СПД – это ядро, база вычислительной сети, обеспечивает взаимодействие между абонентами сети, в качестве которых могут выступать как отдельные вычислительные системы, так и отдельные пользователи. Все за ее пределами называется абонентами магистральной сети.

СПД – это совокупность центров коммутации, средств вычислительной техники, маршрутизаторов, коммутаторов в зависимости от технологий, и совокупности каналов связи, отличающихся высокой скоростью (прием данных от абонентов; от соседних центров коммутации; их обработка; хранение; передача; определение последующего направления передачи).

Подсеть ЭВМ – совокупность Главных ЭВМ (Host-ЭВМ, Мэйн фреймов). Это совокупность основных информационных ресурсов сети, это высокопроизводительные вычислительные системы.

Обеспечивает доступ абонентов к ресурсам сети и представляет совокупность терминалов (станций) и терминальной сети передачи данных.

ТСПД – Терминальная сеть передачи данных – это совокупность каналов связи, концентраторов или мультиплексоров передачи данных

Имеет древовидную структуру, вершиной дерева является Хост-ЭВМ, или Центр Коммутации

Типовые примеры топологии ЛВС

Общая шина

Технология Ethernet

Достоинства

Простота организации

Дешевизна

Широковещательность передачи

Недостатки

· Низкая надежность

· Невысокая производительность

Звезда

Достоинства

Большая надежность

В К фильтрация данных

Недостатки

Более высокая стоимость

Ограниченность расширения сети

Кольцо

Маркерный метод доступа

Достоинства

Простота организации

Относительная дешевизна

Удобная организация обработки данных

Недостатки

Низкая надежность

Невысокая производительность

5. Методы коммутации в вычислительных сетях.

В вычислительных сетях используют различные способы восстановления связи между абонентами. Существует три способа:

1. Коммутация каналов (цепей) - телефонные сети

2.

Коммутация с промежуточным хранением данных

Коммутация сообщений – более старый способ

3. Коммутация пакетов – более современный способ

Данные методы возникают из-за ограничения средств передачи данных.

Коммутация каналов

Разделяем на 2 класса:

- сеть с динамической (временной) коммутацией

- сети с постоянной коммутацией (выделенный канал связи)

Многие сети используют эти оба способа вместе.

Коммутация каналов предполагает, что между абонентами составляется (как динамический, так и постоянный) физический составной непрерывный канал связи.

Пример:

Достоинства метода:

1) Гарантированная пропускная способность.

2) Непрерывность передачи (синхронность, последовательность передачи данных).

3) Гарантированная доставка данных (при установленном соединении).

Недостатки:

1) Все коммутаторы, составляющие данный канал связи, должны иметь одинаковую пропускную способность (из-за отсутствия промежуточного хранения)

2) Монопольное владение данным соединением всеми каналами связи, которые входят в его состав.

3) Неэффективное использование каналов связи -> Низкая пропускная способность всей сети в целом.

Коммутация сообщений

- это логически функциональный завершенный набор данных, нет ограничения на длину сообщения

Каждое сообщение обязательно имеет заголовок и адрес назначения, все остальное – информация.

За время обработки обрабатывается заголовок, определяется выходной канал связи и следующий коммутатор.

Достоинства:

1) нет монопольного владения каналом связи (в любой момент времени занят только один канал связи)

2) пропускные способности каналов связи могут иметь разные значения (из-за присутствия промежуточного хранения)

Недостатки:

1) длина сообщений не ограничена и существует промежуточное хранение, предполагает, что этих сообщений много, происходит переполнение буфера, из-за чего последующая передача по каналу приостанавливается.

На сегодняшний день данный метод применяется для передачи коротких сообщений, которые не требуют хранения.

Коммутация пакетов

Исходное сообщение разбивается на ряд пакетов с фиксированной максимальной длиной (Ethernet – 1500 байт)

Каждый пакет нумеруется и снабжается заголовком – номер пакета и адреса источника и назначения.

В любой момент времени на разных участках передаются разные пакеты.

Достоинства:

1) из-за разбиения сообщения на пакеты значительно уменьшается время его передачи (разные пакеты передаются на разных участках в один и тот же момент времени)

2) При коммутации пакетов каналы связи могут иметь любое значение пропускных способностей.

3) Малая длина пакета требует малый объем памяти для их хранения.

Недостаток:

1) пакеты передаются как независимый набор данных, они могут передаваться разными маршрутами (разными путями) и в конечный адресат могут придти в разное время, поэтому возможно возникновения потери на линии – это проблема сборки сообщения, которое было разбито на пакеты (этот способ называется дейтаграммным, передача происходит без проверки вышестоящего уровня по OSI, способом передачи пакетов).

Данный метод используется для передачи некритичных данных.

6. Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем. Функции уровней.

Open System Interconnection

Любая система, построенная с общепринятыми стандартами называется открытой системой.

Все уровни могут быть отнесены к одной из двух групп: сетенезависимые и сетезависимые.

Нижние 3 – сетезависимые, протоколы данных уровней тесно связаны с использованием оборудования и технической организации сети.

Верхние 3 – ориентированы на приложения и мало зависят от конкретной реализации сети.

Транспортный – промежуточный и скрывает детали функционирования нижних от верхних.

1)Физический – обеспечение передачи последовательности бит между двумя узлами, которые соединены физической линией. Определяются элементы:

а) характеристики линии связи (пропускная способность, помехазащищенность)

б) методы физического кодирования

в) методы модуляции сигналов

г) типы и виды разъемов

Этот уровень присутствует в любой сети

2)Канальный управляет физическим и обнаруживает ошибки

а) проверяет доступность среды передачи данных

б) реализует механизм коррекции и обнаружения ошибок

в) исправляет ошибки повторной передачи данных

Функция исправления ошибок не обязательна

3)Сетевой служит для образования единой транспортной системы, соединяющей несколько сетей, образуя сквозную линию передачи данных.

а) доставка данных между сетями

б) функции маршрутизации

в) выбор наилучшего пути в соответствии с критерием передачи данных.

г) управление потоком данных для предотвращения перегрузок

д) согласование разных технологий на межсетевом уровне

е) фильтрация трафика

ж) гибкая адресация

4)Транспортный. Обеспечивает вышележащим уровням передачу данных с требуемой надежностью.

а) разборка и сборка сообщений на сегменты определенной длины

б) объединение нескольких сеансов между приложениями в одно транспортное соединение

в) обнаружение и коррекция ошибок на сетевом уровне и восстановление потерянных сегментов

г) назначение приоритетов передаваемым данным

Уровень обеспечивает сквозную передачу данных между двумя модулями сеансового уровня и эта передача является надежной.

5)Сеансовый обеспечивает управление потоками данных:

а) координирует связь между приложениями

б) определяет какая из сторон является активной

в) сообщает каждой из сторон о состоянии другой

г) производит повторную синхронизацию приложений при потере связи

д) следит за выполнением прав доступа в сети

6)Представительный. Обеспечивает независимость нижележащих уровней от форматов данных передаваемых прикладным уровнем

а) безопасность доступа к данным

б) шифрование данных

в) сжатие данных

7)Прикладной – интерфейс между пользователем и остальной частью модели OSI. Представляет из себя набор различных протоколов.

Прохождение данных через уровни модели OSI. Функции уровней (6 вопр.)

Предположим что абонент А формирует сообщение

Центр коммутации имеет только 3 уровня.

Есть сообщения. Оно с начало проходит на 7 уровень, где к нему приписывается заголовок. Затем оно переходит на 6 уровень, где к сообщению добавляется свой заголовок и т.д. Заголовки добавляются до физического уровня.

На втором уровне ЦК из сообщения изымается заголовок который был приписан на втором уровне станции А, затем сообщение передается на 3 уровень, на 3 уровне изымается соответствующий заголовок.

Набор или множество правил и форматов, которые определяют взаимодействие одноимённых уровней для реализации соответствующих функций – называется протоколом.

Правило взаимодействие двух смежных уровней - называется интерфейсом.

Набор протоколов построенных по иерархической многоуровневой схеме – называется стеком. Наиболее популярный стек TCP/IP. В модели TCP/IP 4-ого уровня. I уровень моделей TCP/IP соответствует 1 и 2 уровням модели OSI; II – 3; III – 4; IV – 5,6,7 уровням соответственно.

IV	Прикладной уровень (http, FTP, DNS…)
III	Транспортный, TCP
II	Сетевой, IP
I	Уровень сетевых интерфейсов, уровень доступа к подсетсям

5,6,7	IV
Транспортный (4)	III
Сетевой (3)	II
Физический, (2)	I
канальный уровни (1)

8. Протоколы и функции канального уровня.

Они отвечают за надежную и правильную доставку данных между двумя модулями одного уровня.

Существует 2 метода управления линиями передачи данных:

1. Асинхронные методы передачи, SS-методы (start-stop)

2. Синхронные методы передачи данных – чаще используются на канальном уровне

Асинхронные методы

Каждый байт сопровождается двумя символами (start и stop).

Start

Байт

stop

Start

Байт

stop

Нет четкой связи

Синхронные методы передачи

Каждый бит передается как последовательность непрерывных потоков информации с возможностью определения начала и конца файла, добавляются флаги, синхробайты или синхробиты. Разделяется на 2 подгруппы:

- байт-ориентированные методы передачи

В качестве флага используется специальный символ или набор символов.

Флаг

Кадр

Флаг

Используется протокол (устаревший) – Binary Synchronous Control - BSC

Он обеспечивает передачу через другой протокол, SLIP, Serial Line IP, организовывающий передачу по прямой линии

С0, End

…

C0

…

С0, End = синхробайт

Мы меняем C0 в кадре на любой другой символ, ранее оговоренный, чтобы не менять структуру кадра, были ясны начало и конец кадра.

- бит-ориентированные методы передачи

Наиболее известный протокол в вычислительных сетях – HDLC – High LeveL Data Link Control – высокоуровневое управление линиями связи.

В нем предусмотрено все, потому что реально используемые протоколы являются подмножествами протокола HDLC.

Канальный уровень делится на:

- Media Access Control

- Linc Logical Control

1. LLC1

2. LLC2 – HDLC работает здесь

3. LLC3

Link Access Protocol – LAP

Модем {LAP-B(X25), LAP-M, LAP-F, LAP-D, PPP}

LAP-B – сбалансированный LAP

F – frame relay

D – digital, Интегрированные сети с цифровым обслуживанием

IBM – такой же протокол – SDLC – Synchronous Date Logic Control – не отличается от LLС

Этот стандарт обеспечивает передачу данных различным схемам соединений (двухточечные и множественного доступа)

Этот стандарт поддерживает три режима передачи данных:

1. Режим нормального ответа

Передачи между первичной и вторичной станциями не существует.

Режим оповещения.

2. Режим асинхронного ответа

Вторичная станция может запрашивать передачу данных.

3. асинхронный сбалансированный режим – обычно встречается в Х25- сетях

Нет понятия первичной и вторичной станций, станции равноправны, дуплексный канал связи.

9. Протоколы повторной передачи.

ARQ-методы

Возможен ряд вариантов повторной передачи данных:

1. каждый правильно переданный кадр, который дошел без ошибок, может быть подтвержден специальным кадром подтверждения, положительной квитанцией ASK. S – кадр, [3,4]= 00

2. Подтверждение кадром, речь идет об информационном кадре.
Каждый правильно переданный кадр может быть подтвержден путем ASK, который «вставлен» в информационные кадры, передаваемые по обратному направлению.

3. Использование отрицательного подтверждения – отрицательная квитанция NAК, или S – кадр где [3,4] = 01 *** передающая сторона не будет долго ожидать, если не получает подтверждения, наступает метод 4

4. Использование процедур (механизма) Timeout’а – передающая сторона по истечении некоторого времени повторно передает кадр, для которого истекло время ожидания.

Три метода (протокола) повторной передачи

1. Метод (протокол) с остановками и ожиданием (метод с простоями) – это простейший метод ARQ: в процессе передачи передающая сторона передает кадр и ждет его подтверждения. Если получен «ASK», то передается новый кадр. А если передается «NAK» или истекает Timeout, то происходит повторная передача (этот метод используется в полудуплексных каналах связи)

2. Протокол (метод) с N-возвращениями (N шагов назад)(метод непрерывной передачи)– самый распространенный реально используемый протокол повторной передачи.
Передача производится непрерывно с передающей стороны без ожидания подтверждения. Число N показывает максимальное количество кадров, находящихся в процессе передачи.
Номер этого текущего кадра определяется как: No = i + N, где N – размер окна.
Размер окна оговаривается с помощью ненумерованных кадров в ходе установления соединения.
N = 0..7 или 0..127

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11…

N=5, Текущий кадр - подчеркнут

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11… - на 1 пришел ASK, тогда -

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 – на 4 пришел ASK тогда

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 – на 6 пришел NAK тогда

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 – и так далее

Метод скользящего окна используется не только на канальном уровне, а и в протоколе TCP по своей методике реализации.

3. Метод выборочного повторения (селективного отказа) – реализуется с помощью 4-го типа S-кадров, [3,4] = 11

Метод скользящего окна – когда передвигается постоянно окно N.

Если например, 7 и 6 пришли без ошибки, а 6 с ошибкой, то за нового передают и 6, и 7, и 8.

Размер окна устанавливается на этапе соединения. В ненадежных сетях, когда кадры часто искажаются размер окна необходимо уменьшить. Повторно передается только тот кадр, который пришел с ошибкой. Возникает проблема упорядочивания кадров по номерам.