Реферат: Локальные сети

ЧАСТЬ 1.

1.1.Введение.

С распространением ЭВМ нетруднопрeдсказать рост в потребности передачи данных.Некотрые приложения, которыенуждаются в системах связи, могут помочь понять основные проблемы, которыесвязаны с сетями связи.

Существует много приложений, требующихудаленного доступа к базам данных.Простыми примерами являются информационные ифинансовые службы, доступные пользователям персональных ЭВМ.

Также существует многоприложений, требующих дистанционного обновления баз данных, которое может сочетатьсяс доступом к данным.Система резервирования авиабилетов, аппаратурыавтоматического подсчета голосов, системы управления инвентаризацией и т.д.являются такими примерами.В приложениях подобного типа имеются множествогеографически распределенных пунктов, в которых требуются входные данные.

Еще одним широко известнымприложением является электронная почта, для людей пользующихся сетью.Такуюпочту можно читать, заносить в файл, направлять другимпользователям, дополняя, быть может, комментариями, или читать находясь вразличных пунктах сети.Очевидно, что такая служба имеет много преимуществ посравнению с традиционной почтой с точки зрения скорости доставки и гибкости.

В промышленности средств связиуделяется большое внимание системам передачи данных на большиерасстояния.Индустрия глобальных сетей (далее ГС) развивается и занимает прочныепозиции.Локальные сети (далее ЛС) являются относительно новой областью средствпередачи данных.В данной курсовой работе рассматриваются на достаточно общемуровне топологии ЛС и протоколы.

Промышленность производства ЛСразвивалась с поразительной быстротой за последние несколько лет.Внедрениелокальных сетей мотивируется в основном повышением эффективности ипроизводительности персонала.Эта цель провозглашается фирмами- поставщикамиЛС, руководством учреждений и разработчиками ЛС.

Использование ЛС позволяет облегчитьдоступ к устройствам оконечного оборудования данных (далее ООД), установленным вучреждении.Эти устройства не только ЭВМ (персональные, мини- и большие ЭВМ), но идругие устройства, обычно используемые в учреждениях, такие, как принтеры, графопостроители и все возрастающеечисло электронных устройств хранения и обработки файлов и баз данных.Локальнаясеть представляет канал и протоколы обмена данными для связи рабочих станций иЭВМ.

В настоящее времямногие организации стремятся придерживаться общепринятых протоколов какрезультата международных усилий, направленных на принятие рекомендуемыхстандартов.Цель этой работы состоит в ознакомлении с этими протоколами, используемымив ЛС.

ЧАСТЬ2.

2.1.Определениелокальных сетей и их основные

характеристики.

Локальные сети составляютодин из быстроразвивающихся секторов промышленности средств связи, ЛС частоназывают сетью для автоматизированногоучреждения.ЛС описывается обычно следующими характеристиками:

— каналы обычно принадлежаторганизации пользователя;

— каналы являются высокоскоростными(1-400 Мбитс).Устройства ООД подключаются в сеть с использованием каналов сменьшей скоростью передачи данных (от 600 битс до 56 кбитс);

— устройства ООД обычно располагаются неподалеку друг от друга, в пределах зданияили территории предприятия;

— каналы имеют более высокоекачество по сравнению с каналами ГС;

— расстояние между рабочимистанциями, подключаемыми к локальной сети, обычно составляет от несколькихсотен до нескольких тысяч футов;

— ЛС передает данные между станциямипользователей ЭВМ (некотрые ЛС передают речевую и видеоинформацию);

— пропускная способность ЛС, как правило, больше, чему глобальной сети;

— канал локальной сети обычнонаходится в монопольной собственности организации, использующей сеть.Телефонныекомпании обычно непричастны к владению или управлению каналами.Однакотелефонные каналы предлагают пользователю ЛС широкий диапазон услуг;

— интенсивность ошибок в ЛСзначительно ниже по сравнению с ГС на базе телефонных каналов.

2.2.Классификация протоколов передачи данных.

Протоколы- это соглашения о том, каккоммуникационные компоненты и ООД взаимодействуют друг с другом.Они могутвключать существующие нормативные предписания, которые предусматриваютиспользование какого-либо соглашения или метода в качестве обязательного илирекомендуемого.

Устройства ООД обмениваются даннымимежду собой с использованием методов, перечисленных на схеме 1.УстройстваАКД, СРП и ОКД также используют эти методы для связи друг с другом иустройствами ООД.

Большинство протоколов, упомянутыхна данном рисунке, называют линейными(канальными)протоколами или протоколами управления каналом (звеном данных) — УК.Они называются так потому, что управляют потоками трафика между станциями наодном физическом канале связи.

Канальные протоколы управляют всемкоммуникационным трафиком в канале.Например, если коммуникационный порт имеетнесколько пользователей, которые имеют к нему доступ, УК отвечает за то, чтобыданные всех пользователей были переданы без ошибок в принимающий узел канала.

Протоколы управления каналом приосуществлении управления каналом связи выполняют строго определенные этапы:

— установление связи.Если АКДимеет физическое соединение с удаленной АКД, УК «квитирует установлениесвязи» с удаленным УК, чтобы гарантировать, что обе системы готовы к обменуданными;

— передача информации.Производитсяобмен данными пользователя по каналу связи между двумя устройствами.УКосуществляет контроль возможных ошибокпередачи и посылает подтверждение обратно передающему устройству;

— окончание связи.УКпрекращает управление каналом; это означает, что данные не могут передаваться дотех пор, пока связь не будет установлена снова.Как правило УК удерживает канал вактивном состоянии, пока пользователи хотят производить обмен данными.

Один из широко распространеннныхподходов к управлению каналом связи относится к использованию протокола первичныйвторичныйили главныйподчиненный.этот метод выделяет в качестве первичного узла вканале одно из устройств ООД, АКД или ОКД.Первичный (главный) узел управляетвсеми остальными станциями, подключенными к каналу, и определяет, когда и какиеустройства могут производить обмен данными.Системы типа первичныйвторичныймогут быть реализованы на основе нескольких специальных технологий, приведенныхна схеме 1.

Второй известный подход реализуетсяна основе равнорангового протокола (или одноуровневого, однорангового).Вэтом методе не предусмотрен первичный узел, а предполагается одинаковый статусвсех узлов канала.Однако узлы могут и не иметь равноправный доступ всеть, поскольку им может быть предварительно присвоен разный приоритет.Тем неменее отсутствие первичного узла обычно обеспечивает равные возможностииспользования сетевых ресурсов.Равноранговые системы часто находят применение влокальных вычислительных сетях, а также в некоторых гибридныхсистемах, показанных на схеме.

Методы обмена данными

(для ООД, АКД, ОКД и СРП )

Первичныйвторичный Гибридный Равноранговый

С опросом Без опроса Безприоритетов С приоритетами

Остановка Непрерывный RTSCTS TDMA ТDM Вставка КонтрольПередача С приори- Передача

и ожидание ARQ регистра несущей маркера тетами маркера

(Скользящие (коллизии) ивремен- (с приори-

окна) ным тами)

квантова-

нием

Непрерывный

ARQ Контроль

несущей

(скользящие (без

окна) коллизий)

Двоичный HDLS(SNRN) Маркерное Маркерное

синхронный HDLC(SABM) кольцо кольцо

(SARM) Маркерная Маркерная

шина шина

SDLC

Cхема 1.

Классификация сетей.

В структуре локальной сети обычноотсутствует главная станция, управляющая трафиком в канале.Так как для ЛСхарактерны небольшие значения времени распространения сигналов, высокие скоростиработы канала и малые значения интенсивности ошибок, не требуется, чтобы влокальной сети использовались сложные протокольные механизмы установлениясоединения, опросавыбора, положительного и отрицательного подтверждения(квитирования).

Рассмотрим в части 3 более подробно протоколы, используемыев ЛС.

2.3.Выбор показателей для оценки ППД в ЛС.

Длятого чтобы выбрать тот, или иной ППД, применяемый в локальной сети нужно выбратькакие-либо показатели, которые помогали бы оценить эффективность примененияименно данного ППД в ЛС с определенной топологией.Это необходимо, чтобыобосновать выбор наиболее подходящего для данного случая протокола.

Так как во многих сетях отсутствуетглавная станция, одним из критериев оценки может быть возможностьдецентрализованного управления.

При передаче данных важным условиемявляется их безошибочность.При наличии конкурирующих станций ( конфликтнойситуации) имеется возможность искажения информации, поэтому следующимпоказателем эффективности можно считать наличие или отсутствие конфликтныхситуаций.

Пользователи локальной сети обычнообладают различной по важности информацией, т.о. пользователи с более важнойинформацией должны иметь право на внеочередную передачу (т.е. более высокийприоритет).Таким образом третьим критерием можно выбрать возможностьприоритетного обслуживания.

При большой загрузке сетинужно, чтобы была возможность одновременной передачи несколькими абонентами, т.о. обеспечивается полноеиспользование канала. Это будем считать следующим показателем.

Для того, чтобы полностьюиспользовать дорогостоящие ресурсы сети, пользователь должен иметь возможностьполного использования канала.Так как сети часто достаточно загружены, то однимиз важнейших критериев эффективности использования ППД — возможность работыв загруженных сетях.

ЧАСТЬ3.

3.1.Системы без приоритетов.

3.1.1.Мультиплексная передача с временным разделением

(TDM), или слот.

Мультиплекснаяпередача с временным разделением (TDM) является, возможно, самым простым примеромравноранговых неприоритетных систем.В системе TDM каждой станции выделяетсяинтервал времени (слот) использования канала связи и все интервалыраспределяются поровну между пользователями.Каждый пользователь во время этого интервала времени получает канал в своеполное распоряжение.Метод TDM используется как в ЛС, так и ГС.

3.1.2. Вставка регистра.

В ряде сетей с кольцевой топологиейдля управления трафиком используется метод вставки регистра.Любая станция может вести передачу при условии, чтоканал находится в состоянии покоя.Если во время передачи она получает кадр, онзаписывается в регистр и передается вслед за кадром станции.Этот подходдопускает «подсадку» в кольце нескольких кадров.Вставка регистраявляется развитием метода «слотированного кольца».

3.1.3. Система с контролем несущей ( с коллизиями).

Сети с контролем несущей (сколлизиями) являются еще одним примером равноранговых бесприоритетных систем.Этот метод широко используется в локальных вычислительных сетях.Всети с контролем несущей все станции имеют равное право на использование канала.(Однако можно ввести систему приоритетов наоснове различных времен выдержки для различных устройств).Прежде чем начатьпередачу, требуется, чтобы станции «прослушали» канал иопределили, является ли канал активным (т.е. ведет ли какая-либо другая станция передачу данныхпо каналу).Если канал находится в состоянии покоя, любая станция, имеющая данныедля передачи, может послать свой кадр в канал.Если канал занят, станции должны ждатьзавершения передачи сигнала.

А В

Слушать Слушать

Слушать

С D

D передает

а

А В

С D

б

А В

С D

в

Рис.1.Системы с контролем несущей (с коллизиями)

а

- станции А и Вожидают, контролируя несущую; б — канал свободен, станции А и В пытаютсязахватить его; в — станция А передает, станция В ожидает конца передачи.

Иллюстрацией сети с контролемнесущей (с коллизией) является рис.1.Станции А, В, С и D подключены к шине иликаналу (с горизонтальной топологией) с помощью шинных интерфейсных устройств.Предположим, чтостанции А и В должны передать данные; однако в это время канал используетстанция D, поэтому интерфейсные устройства станций А и В «слушают» и ждут окончания передачи кадра изстанции D.Как только линия переходит в состояние покоя (рис 1 б), станцииА и В пытаются захватить канал.

В сетях с контролем несущейпредусмотрено несколько методов захвата канала.Одним из методов является метод«ненастойчивого» контроля несущей, обеспечивающего всем станциямвозможность начинать передачу немедленно после того, как обнаруживается, что канал свободен (без арбитража передпередачей).В случае если канал занят, станции выжидают случайный период времениперед тем, как снова проверить состояние канала.Другимметодом, который используется в системах с квантованием времени, являетсяметод«р-настойчивого» контроля несущей; он предусматривает длякаждой станции некотрый алгоритм ожидания (р означаетвероятность).Например, станции А и В не начинают немедленно передачу послетого, как контроль обнаружил, что канал перешел в состояние покоя; в этом случаекаждая станция вызывает программу генерации случайного числа — времени ожидания(обычно несколько микросекунд).Если станция обнаруживает, что канал занят, онавыжидает некотрый период времени (слот)и делает новую попытку.Она произведет передачу в освободившийся канал свероятностью р и с вероятностью1-р отложит передачу доследующего слота.Однако, имеется еще один метод — «1-настойчивого»контроля несущей, предусматривающий, что станция начинает передачу сразу же послетого, как обнаруживает, что канал находится в состоянии покоя.Когда возникаетколлизия, перед тем как снова произвестиконтроль канала, станции выжидают в течение случайного периода времени.Этотметод называется «1-настойчивым» потому, что станция производитпередачу с вероятностью 1, когда обнаруживает, что канал свободен.

Метод «р-настойчивого»контроля разработан с двоякой целью: во-первых, уменьшить время пребыванияканала в состоянии покоя, чтообеспечивается методом «1-настойчивого» контроля несущей, и, во-вторых,уменьшить вероятность коллизий, на что направлен метод «ненастойчивогоконтроля»Однако величина р должна быть выбрана достаточнонебольшой, чтобы обеспечить приемлимые эксплутационные характеристики.Это можетпоказаться удивительным, но многие поставщики и рабочие группы по стандартизации оказываютпредпочтение методу «1-настойчивого» контроля.

Продолжая рассматривать системы сконтролем несущей, будем считать, что станция А на рис. 1в захватываетканал до того, как станция В имеетвозможность закончить свое ожидание в течение случайно выбранного времени.Поистечении этого времени она «прослушивает» канал и определяет, что Аначала передачу данных и захватила канал.Следовательно, в условиях занятостиканала необходимо придерживаться одногоиз трех методов пока он не освободился

Так как требуется некотороевремя, чтобы данные, переданные станцией А, достигли станции В, станция В может ине знать, что в канале распределяется сигнал.В этой ситуации канал В можетпередавать свой кадр, даже если предположить, что станция А захватила канал.Этапроблема называется окном коллизии.Окно коллизии — это фактор задержкираспространения сигнала и расстояния между двумя конкурирующими станциями.Например, если А и В отстоят друг от другана расстоянии <st1:metricconverter ProductID=«1 км» w:st=«on»>1 км</st1:metricconverter>, сигналустанции А потребуется примерно 4,2мкс, чтобы достичь станции В.За это время Вимеет возможность начать передачу, что приводит к коллизии со станцией А.

Сети с контролем несущей обычнореализуются в локальных сетях, потому что окно коллизии увеличивается по мереувеличения длины глобального канала.В протяженном канале возникает большеколлизий и уменьшается пропускная способность сети.Обычно большая задержкараспространения (большая задержка до того момента, когда некоторая станцияузнает о том, что другая станция ведет передачу) вызывает большую вероятностьколлизий.Большая длина кадров может уменьшить эффект длительной задержки.

В случае коллизии станции имеютвозможность определить искаженные данные.Каждая станция способна одновременновести передачу и «слушать».Когда происходит наложение двух сигналов, вуровне напряжения в канале возникают аномалии, которые обнаруживаютсястанциями, участвующими в коллизии.Эти станции прекращают передачу и послеслучайного времени ожидания пытаются снова захватить канал.Случайность времениожидания является определенной гарантией того, что коллизия не повторится, таккак мало вероятно, что в конкурирующих станциях будет сгенерировано одинаковоеслучайное время ожидания.

Сети с контролем несущей обобщены втабл.1.

Условие Ненастойчивый р-настойчивый 1-настойчивый

Канал Передать немедленно Передать с вероятностью Передать

свободен р, отложить с вероятностью немедленно

1- р

Канал Случайное время Передать с вероятностью Непрерывно

занят ожидания и р, отложить свероятностью контролировать

контроль 1 - р несущую

Коллизия Повторно передать Повторно передать Повторно

после случайного после случайного передать после

времени ожидания времени ожидания случайного

времени

ожидания

Таблица1. Сети с контролемнесущей.

3.1.4. Передача маркера.

Передача маркера — это еще одинметод, широко используемый дляреализации равноранговых неприоритетных и приоритетных систем.Приоритетныесистемы будут рассмотрены позднее.Этотметод применяется во многих локальных сетях.Некотрые системы с передачеймаркера реализованы на основе горизонтальной шинной топологии, другие — наоснове кольцевой топологии.

Маркерное кольцо.

Кольцеваятопология иллюстрируется на рис.2.

Е Е

А D A D

Свободен Занят

B C B C

а б

Рис.2 Маркерное кольцо

а

- маркер (свободный) циркулирует по кольцу; б — станция А захватывает кольцо; кольцевое интерфейсное устройство (КИУ)

Станции подключаются к кольцу спомощью кольцевого интерфейсного устройства (КИУ).Каждое КИУ отвечает законтроль данных, проходящих через него, а также за функции усиления-формирования

еще рефераты

Еще работы по компьютерным сетям

Реферат по компьютерным сетям

Проектирование локальной вычислительной сети

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Построение verilog-модели ber-тестера для проверки каналов связи телекоммуникационных систем

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Защита компьютера от атак через интернет

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Модемные протоколы

29 Августа 2013