Міністерство освіти України Національний університет “Львівська політехніка” кафедра автоматики та телемеханіки Звіт Про виконання лабораторної роботи №1 ТОПОЛОГІЯ КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ. БАЗОВІ ТЕХНОЛОГІЇ ЛОКАЛЬНИХ МЕРЕЖ Перевірив Львів-2003р. Мета: ознайомитись з базовими технологіями локальних мере, такими як ETHERNET та TOKEN RING ФІЗИЧНІ ТА ЛОГІЧНІ ТОПОЛОГІЇ ТЕХНОЛОГІЇ ETHERNET. ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА: Ethernet - це самий розповсюджений стандарт локальних мереж. Загальна кількість мереж, що працюють по протоколу Ethernet в даний час налічує декілька мільйонів. Серед великої кількості конфігурацій розрізняють повно зв’язані та неповно зв’язані : Повнозв’язна топологія ( рис.1) відповідає мережі, в якій кожний комп’ютер безпосередньо пов’язан з рештою. Не дивлячись на логічну простоту, цей варіант є громіздким та неефективним. Повно зв’язні топології в великих мережах використовуються рідко, так як для зв’язку N вузлів треба N(N-1)/2 фізичних дуплексних ліній зв’язку, тобто має місце квадратна залежність. Найчастіше цей метод топології використовується в багато шинних комплексах або в мережах, що об’єднують невелику кількість комп’ютерів. Всі інші варіанти базуються на неповно зв’язаних топологіях, коли для обміну даними між двома комп’ютерами може знадобитись проміжна передача даних крізь інші вузли мережі. ФІЗИЧНІ ТА ЛОГІЧНІ ТОПОЛОГІЇ ТЕХНОЛОГІЇ TOKEN RING . ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА: Мережі TOKEN RING (стандарт 802.5), так як мережі ETHERNET, характеризує розділюєте середовище передачі даних, яка вданому випадку складається з відрізків кабелю, що з’єднують всі станції мережі у кільце. Кільце розглядається як загальний розділюючий ресурс, і для доступу до нього потрібно не випадковий алгоритм, як в мережах Ethernet , а детермініруваний, заснований на передачі станціям права на використання кільця в певному порядку. Це право передається за допомогою кадру спеціального формату, наз. маркером або токеном ( token). Технологія Token Ring є більш складнішою ніж Ethernet. Вона володіє властивостями відмовостійкості. В мережі Token Ring використовують процедури контролю роботи мережі, які використовують зворотній зв’язок кільцеподібної структури – останній кадр завжди повертається до станції відправника. В деяких випадках виявлені помилки в роботі мережі виправляються автоматично, наприклад може бути виправлений втрачений маркер. В інших випадках помилки тільки фіксуються, а виправляться вручну обслуговуючим персоналом. Для контролю мережі одна з станцій виконує роль так наз. активного монітора. Активний монітор вибирають під час ініціалізації кільця як станції з максимальним значенням МАС- адреса. Якщо активний монітор виходе з ладу, процедура ініціалізації повторюється та вибирається новий активний монітор. Щоб мережа могла виявити відмову активного монітору, останній у робочому стані кожні 3 сек. генерую спеціальний кадр своєї присутності. Якщо кадр не з’являється в мережі протягом 7 сек., то решта станцій починають процедуру вибору активного монітора. МЕТОД ДОСТУПУ CSMA/CD: В мережах Ethernet використовують метод доступу до середовища передачі даних, наз. методом колективного доступу з упізнаванням несучої та виявлення колізій ( carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Цей метод використовується виключно в мережах з логічною загальною шиною ( до яких відносять радіо мережі, що винайшли цей метод). Всі комп’ютери такої мережі мають безпосередній доступ до загального середовища, тому то вона може бути використана для передачі даних між любими двома вузлами мережі. Одночасно всі комп’ютери мережі мають можливість безпосередньо ( з врахуванням затримки розповсюдження сигналу по фізичному середовищу) отримати дані, які будь-який з комп’ютерів почав передавати в загальне середовище. Простота схеми підключення – один з факторів, що сприяли успіху стандарту Ethernet. Середовище до якого під’єднані всі станції працюють в режимі колективного доступу ( Multiply Access, MA). МАРКЕРНИЙ МЕТОД ДОСТУПУ: В мережах з маркерним методом доступу ( а до них, крім мереж Token Ring, відносять мережі FDDI, а також мережі близькі до стандарту 802.4, -Arc Net, мережі МАР) право на доступ до середовища передається циклічно від станції до станції по логічному кільцю. В мережі Token Ring кільце виникає за допомогою відрізків кабелю, з’єднує сусідні станції. Таким чином, кожна станція пов’язана з попередньою та наступною станціями і може обмінюватися інформацією тільки з ними. Для забезпечення доступу станцій до фізичного середовища по кільцю циркулює кадр спеціального формату, що називається маркером. В мережі Token Ring будь-яка станція завжди безпосередньо отримує дані тільки від однієї станції – тієї яка є попередньою в кільці. Така станція має назву – найближчий активний сусід, що знаходиться вишче по потоку ( даних) – Nearest Active Upstream Neighbor, NAUN. Передавання даних станція виконує своєму найближчому сусіду вниз по потоку даних. Отримавши маркер, станція аналізує його і при відсутності у нього даних для передачі забезпечує його пересування до наступної станції. Станція яка має данні для передачі, при отриманні маркера забирає його з кільця, що дає їй право до фізичного середовища для передачі своїх даних. Потім ця станція видає в кільце кадр даних установленого формату послідовно по бітам. Передані дані проходять по кільцю в одному напрямку від одної станції до іншої. Кадр має адресу призначення та адресу джерела. Всі станції кільця ретранслюють кадр побітно, як повторював. Якщо кадр проходить крізь станцію призначення, то розпізнав свою адресу. Ця станція копіює кадр в свій внутрішній буфер та вставляє в кадр підтвердження прийому. Станція, що видала кадр даних в кільце при зворотному отриманні його з підтвердженням прийому витягує його з кільця і передає в мережу новий маркер, надаючи іншим станціям мережі можливість передачі даних. Такий алгоритм доступу використовується в мережах Token Ring зі швидкістю роботи 4 Мбіт/с, опис в стандарті 802.5. Для різних видів повідомлень, що передає кадр, можуть бути призначені різні пріоритети : від 0 ( низький) до 7 ( найважчий ). Рішення про пріоритет певного кадру приймає передаюча станція. Маркер також завжди має деякий рівень пріоритету. Станція має право взяти переданий їй маркер тільки втому випадку коли пріоритет кадру вижчий або рівний пріоритету маркера. В іншому випадку станція повинна передати маркер наступній по кільцю станції. За наявністю маркера в мережі відповідає активний монітор. Якщо активний монітор не отримує маркер протягом певного часу ( наприклад 2,6 с), то він породжує новий маркер. ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА Token Ring ТА Ethernet: Token Ring: В мережах Token Ring використовується маркерний метод доступу Метод доступу полягає у пріоритетах від 0 ( низький) до 7( найвижчий) Мережі Token Ring працюють на двох швидкостях ( 4 та 16 Мбіт/с), максимальна кількість станцій в кільці – 260, а максимальна довжина кільця – 4 км. Технологія Token Ring володіє елементами відмовостійкості В мережах Token Ring станції об’єднуються в кільце за допомогою концентраторів MSAU Мережа Token Ring може будуватися на основі декількох кілець Ethernet: В мережах Ethernet використовують метод випадкового доступу CSMA/CD Важливим явищем в мережах Ethernet є колізія Максимальна пропускна здатність сегмента Ethernet 14 880 кадр/с, при чому пропускна здатність 5,48 Мбіт/с Максимально можлива пропускна здатність Ethernet 9,75 Мбіт/с В залежності від типу фізичного середовища стандарт ІЕЕЕ 802.3 визначається різними специфікаціями: 10Base-5, 10Base-2, 10Base- T, FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB ФОРМАТ ЗАПИСУ МАС-АДРЕСИ; АДРЕСА ОТРИМУВАЧА ff:ff:ff:ff:ff:ff: На МАС-рівні для ідентифікації мережених інтерфейсів використовують регламентовані стандартом ІЕЕЕ 802.3 6- байтові адреси, що називаються МАС-адресами. Зазвичай МАС-адреса записується у вигляді шести пар шеснацеткових цифр, розділених тере або двокрапками, наприклад 11-А0-17-3D-BC-01. Кожен мережений адаптер має хоча б одну МАС-адресу. Крім окремих інтерфейсів, МАС- адреса може визначати групу інтерфейсів або всі інтерфейси мережі. Перший біт старшого байта адреси визначає чи адреса є індивідуальна чи групова. Якщо перший біт=0, то адреса є індивідуальною ( unicast ), а якщо =1 то це групова адреса ( multicast ). Групова адреса пов’язана тільки з тими інтерфейсами, які сконфігуровані як члени групи, номер котрого вказан в груповій адресі. В окремому випадку групова адреса складається з усіх одиниць тобто має шеснадцяткове представлення 0xFFFFFFFFFFFF, він ідентифікує всі вузли мережі та називається broadcast