Вопрос№33 Методы доступа к среде передачи данных. Коллизии

Коллизия (англ. collision — ошибка наложения, столкновения) — в терминологии компьютерных и сетевых технологий, наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.

Причины возникновения

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (Multiply Access, MA).

Этапы доступа к среде

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, которая также называется несущей частотой (carrier-sense). Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты, которая при манчестерском способе кодирования равна 5-10 МГц, в зависимости от последовательности единиц и нулей, передаваемых в данный момент.

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. 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, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу (Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.

Возникновение коллизий

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют защиты от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как 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.

Коллизия — это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. То есть коллизии — это следствие распределенного характера сети.Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD). Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями сети станция, которая обнаружила коллизию, прерывает передачу своего кадра (в произвольном месте, возможно, и не на границе байта) и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam-последовательностью.Четкое распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet.

Билет №34.ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ:

Основные компоненты и типы ЛВС

ЛВС на базе ПК получили в настоящее время широкое распространение из-за небольшой сложности и стоимости. Они используются при автоматизации коммерческой, банковской деятельности, а также для создания распределенных, управляющих и информационно-справочных систем. ЛВС имеют модульную организацию. Их основные компоненты - это

-Серверы - это аппаратно-программные комплексы, которые исполняют функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа.

-Рабочие станции - это компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером.

-Физическая среда передачи данных (сетевой кабель) - это коаксиальные и оптоволоконные

кабели, витые пары проводов, а также беспроводные каналы связи (инфракрасное излучение,

лазеры, радиопередача).Выделяется два основных типа ЛВС: одноранговые (peer-to-peer) ЛВС и ЛВС на основе сервера (server based). Различия между ними имеют принципиальное значение, т. к. определяют разные возможности этих сетей. Выбор типа ЛВС зависит от:

-размеров предприятия;

-необходимого уровня безопасности;

-объема сетевого трафика

-финансовых затрат;

-уровня доступности сетевой административной поддержки.При этом в задачи сетевого администрирования обычно входит:

-управление работой пользователей и защитой данных;

-обеспечение доступа к ресурсам;

-поддержка приложений и данных;

-установка и модернизация прикладного ПО.

В этих сетях все компьютеры равноправны: нет иерархии среди них; нет выделенного сервера. Как правило, каждый ПК функционирует и как рабочая станция (РС), и как сервер, т. е. нет ПК ответственного за администрирование всей сети (рис. 2.2). Все пользователи решают сами, какие данные и ресурсы (каталоги, принтеры, факс-модемы) на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Рабочая группа - это небольшой коллектив, объединенный общей целью и интересами. Поэтому в

одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров. Эти сети относительно просты. Т. к.

каждый ПК является одновременно и РС, и сервером. Нет необходимости в мощном центральном сервере

или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей.

Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных, а стало

быть и более дорогих, ПК. Требование к производительности и к уровню защиты для сетевого ПО в

них также значительно ниже.

В такие операционные системы, как: MS Widows NT for Workstation; MS Widows 95/98, Widows 2000

встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть,

дополнительного ПО не требуется, а для объединения компьютеров применяется простая кабельная

система. Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

-количество пользователей не превышает 10-15 человек;

-пользователи расположены компактно;

-вопросы защиты данных не критичны;

-в обозримом будущем не ожидается расширения фирмы, и, следовательно, увеличения сети.Несмотря на то, что одноранговые сети вполне удовлетворяют потребности небольших фирм, возникают ситуации, когда их использование является неуместным. В этих сетях защита предполагает установку пароля на разделяемый ресурс (например, каталог). Централизованно управлять защитой в одноранговой сети очень сложно, т. к.:

-пользователь устанавливает ее самостоятельно ;

-"общие" ресурсы могут находиться на всех ПК, а не только на центральном сервере.

Такая ситуация - угроза для всей сети; кроме того, некоторые пользователи могут вообще не установить защиту. Если вопросы конфиденциальности являются для фирмы принципиальными, то такие сети применять не рекомендуется. Кроме того, так как в этих ЛВС каждый ПК работает и как РС, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы работать и как пользователи, и как администраторы своего компьютера. При подключении более 10 пользователей одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей используют выделенные серверы Выделенными называются такие серверы, которые функционируют только как сервер (исключая функции РС или клиента). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов.

С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество

серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет

выполняться самым эффективным способом из всех возможных.

Круг задач, которые выполняют серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к

возрастающим потребностям пользователей, серверы в ЛВС стали специализированными. Так, например,

в операционной системе Windows NT Server существуют различные типы серверов (рис. 2.4):

-Файл-серверы и принт-серверы. Они управляют доступом пользователей к файлам и принтерам.

Так, например, для работы с текстовым документом Вы прежде всего запускаете на своем

компьютере (РС) текстовый процессором. Далее требуемый документ текстового процессора,

хранящийся на файл-сервере, загружается в память РС и таким образом Вы можете работать с

этим документом на РС. Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и

данных.

-Серверы приложений (в том числе сервер баз данных, WEB -сервер). На них выполняются

прикладные части клиент серверных приложений (программ). Эти серверы принципиально

отличаются от файл-серверов тем, что при работе с файл-сервером нужный файл или данные

целиком копируются на запрашивающую РС, а при работе с сервером приложений на РС пересылаются только результаты запроса. Например, можно по запросу можно получить только список работников, родившихся в сентябре не загружая при этом в свою РС всю базу данных персонала.

-Почтовые серверы - управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.

-Факс-серверы - управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.

-Коммуникационные серверы - управляют потоком данных и почтовых сообщений между данной ЛВС и другими сетями или удаленными пользователями через модем и телефонную линию. Они же обеспечивают доступ к Интернету.

-Сервер служб каталогов - предназначен для поиска, хранения и защиты информации в сети. Windows NT Server объединяет PC в логические группыдомены, система защиты которых наделяет пользователей различными правами доступа к любому сетевому ресурсу.

При этом каждый из серверов может быть реализован как на отдельном компьютере, так и в

небольших по объему ЛВС, быть совмещенным на одном компьютере с каким-либо другим сервером.

Север и ОС работают как единое целое. Без ОС даже самый мощный сервер представляет собой груду

железа. ОС позволяет реализовать потенциал аппаратных ресурсов сервера. К наиболее

распространенным сетевым ОС следует отнести:

-Novell NetWare 4.0 и выше;

-OS/2;

-Unix;

-Windows NT 4.0 и выше.

Последняя обеспечивает симметричную многопроцессорную обработку (системные задачи

распределяются между всеми доступными процессорами), поддерживает множество аппаратных

платформ ( Pentium, R4000, RISE и Digit Alpha), длина имени файла до 225 байт, размер файла и

диска - до 16 эксабайт (миллиард гигабайт).

2.4.Преимущества сетей на основе сервера.

Сравнения двух основных типов ЛВС проведем с точки зрения возможности разделения ресурсов,

защиты данных, возможности резервного копирования, избыточности и аппаратной обеспеченности.

Рассмотрим каждое из этих направлений более подробно.

1.Разделение ресурсов. Сервер спроектирован так, чтобы предоставить доступ к множеству

файлов и принтеров, обеспечивая при этом высокую производительность и защиту.

Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно, что

обеспечивает их поиск и поддержку. (Так, в Widows NT разделение каталогов осуществляется

через File Manager. Чтобы разрешить совместное использование каталога, надо выделить его в меню Disk и выбрать команду Shave As).

2.Защита. Это основной аргумент при выборе ЛВС на основе сервера. Проблемой безопасности может заниматься один администратор: он формирует политику безопасности и применяет ее в отношении каждого пользователя сети. Если в одноранговых сетях возможна защита только на уровне ресурсов, то в ЛВС на основе сервера основной является защита на уровне пользователя.

3.Резервное копирование данных. Поскольку важная информация расположена централизованно, т. е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, то нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование, что повысить надежность ее сохранения.

4.Избыточность. Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени. Поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна, так как легко воспользоваться ее резервной копией.

5.Аппаратное обеспечение. Так как PC не выполняет функций сервера, требования к его

характеристикам зависят от потребностей самого пользователя. Он может иметь, по крайней мере, 486-й процессор и ОЗУ от 8 до 16 Мбайт.

Существуют и комбинированные сети, сочетающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы, т. к. в ней могут функционировать оба типа ОС.Сетевые ОС на основе Novell NetWare или Windows NT Server в этом случае отвечают за совместное использование основных приложений и данных. На рабочих станциях ЛВС устанавливают Windows NT WorkStation или Windows 95/98, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным Комбинированные сети - наиболее распространенный тип ЛВС, но для их правильной и надежной

защиты необходимы определенные знания и навыки планирования. Одноранговые сети и сети на основе

серверов объединяет общая цель - это разделение ресурсов и коллективное их использование. А вот

различия между одноранговыми сетями и ЛВС с выделенными серверами существенно определяют:

-требования к аппаратному обеспечению ЛВС;

-способ поддержки пользователей.

Обратим особое внимание на требования к аппаратным и информационным ресурсам отдельных элементов ЛВС для каждого из рассматриваемых типов организации сетевого взаимодействия

Требования к характеристикам ПК, выполняющего роль сервера ЛВС:

Билет №35.Модель ОSI.

Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию (рис. 1) разработанную Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization - ISO). Эта модель содержит в себе по сути 2 различных модели:

-горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах

-вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.

Уровень 1, физический

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включаютя:

Тип кабелей и разъемов

Разводку контактов в разъемах

Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1

К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса.

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса.

IEEE 802.3 -- Ethernet

IEEE 802.5 -- Token ring

Уровень 2, канальный

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.

Наиболее часто используемые на уровне 2 протоколы включают:

HDLC для последовательных соединений

IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x

Ethernet

Token ring

FDDI

X.25

Frame relay

Уровень 3, сетевой

Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.

Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:

IP - протокол Internet

IPX - протокол межсетевого обмена

X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2)

CLNP - сетевой протокол без организации соединений

Уровень 4, транспортный

Транспортный уровень делит потоки информации на достаточно малые фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень.

Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают:

TCP - протокол управления передачей

NCP - Netware Core Protocol

SPX - упорядоченный обмен пакетами

TP4 - протокол передачи класса 4

Уровень 5, сеансовый

Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами. Протоколы сеансового уровня обычно являются составной частью функций трех верхних уровней модели.

Уровень 6, уровень представления

Уровень представления отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня. Протоколы уровня представления обычно являются составной частью функций трех верхних уровней модели.

Уровень 7, прикладной

Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.

К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся:

FTP - протокол переноса файлов

TFTP - упрощенный протокол переноса файлов

X.400 - электронная почта

Telnet

SMTP - простой протокол почтового обмена

CMIP - общий протокол управления информацией

SNMP - простой протокол управления сетью

NFS - сетевая файловая система

FTAM - метод доступа для переноса файлов

Билет №36 (не нашла)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: