Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
О
Факультет:
ЗІ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2012
Тип роботи:
Лабораторний практикум
Предмет:
Обчислювальна техніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
Української державної академії
залізничного транспорту
ФАКУЛЬТЕТ „ ІНФРАСТРУКТУРА ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ ”
Кафедра „Автоматика, телемеханіка, зв'язок та обчислювальна техніка”
С.П. Євсєєв, В.Є. Сорокін, О.Г.Король
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
з навчальної дисципліни «Системи передачі даних»
для студентів спеціальності «Автоматика і автоматизація на транспорті»
усіх форм навчання
Навчально-практичний посібник
Частина 2
Донецьк 2012
УДК 621.391
ББК 32.96: 68.51 Я73
Євсєєв С.П. Сорокін В.Є. Король О.Г. Лабораторний практикум з дисципліни «Системи передачі даних» Частина 2. – Донецьк: ДонІЗТ, 2012.-107с.
Лабораторний практикум містить лабораторні роботи щодо практичного освоєння розділів дисципліни«Системи передачі даних», присвячені отриманню навичок щодо проектування комп’ютерних мереж, побудови локальних обчислюваних мереж з використанням технології Ethernet, побудови локальних обчислювалних мереж з використанням технологій Token Ring і FDDI, побудови корпоративної мережі з використанням засобів доступу до регіональних мереж, побудови корпоративної мережі з використанням стека протоколів TCP/IP, технологій бездротових мереж (фізичний рівень протоколів IEEE802.11), технологій бездротових мереж (канальний рівень протоколів IEEE 802.11).
Практикум може бути використаний студентами й аспірантами технічних навчальних закладів для організації роботи комп’ютерних мереж у розподілених інформаційних системах на підприємствах та установах.
Лабораторний практикум розглянуто і затверджено на засіданні кафедри «АТЗ і ОТ». Протокол № 1 від 14.09.2012 р.
Рекомендовано до друку на засіданні методичної комісії факультету «Інфраструктура залізничного транспорту». Протокол № 2 від 05.10.2012р.
Рецензент:
доктор технічних наук,
професор кафедри “АТЗ та ОТ” М. М.Чепцов (ДонІЗТ)
© Донецькій інститут залізничного транспорту
Зміст
Вступ …………………………………………………………………………4
Лабораторна робота №1 Проектування комп’ютерних мереж…………...5
Лабораторна робота №2 Побудова локальних обчислювальних мереж з використанням технології Ethernet…………………………………………………………...29
Лабораторна робота №3 Побудова локальних обчислювальних мереж з використанням технологій Token Ring і FDDI…………………………………...43
Лабораторна робота №4 Побудова корпоративної мережі з використанням засобів доступу до регіональних мереж………………………………………….54
Лабораторна робота №5 Побудова корпоративної мережі з використанням стека протоколів TCP/IP…………………………………………………………...62
Лабораторна робота №6 Технології бездротових мереж. Фізичний рівень протоколів IEEE 802.11……………………………………………………………78
Лабораторна робота №7 Технології бездротових мереж. Канальний рівень протоколів IEEE 802.11……………………………………………………………95
Вступ
Розвиток сучасних інформаційних технологій супроводжується збільшенням ролі комунікаційних систем різного призначення та комп’ютерних мереж. Це пояснюється необхідністю більш швидкої передачі інформації, в тому числі й управлінської, для якої важливе значення мають час та оперативність її доставки до користувачів.
Лабораторний практикум з навчальної дисципліни «Системи передачі даних» частина 2, призначений для отримання студентами знань та навичок з практичного застосування комп’ютерних мереж та телекомунікаційних систем для вирішення завдань організації оброблення інформації на об’єкті управління. Особливістю сучасних ІС є розподіленість баз даних та додатків по вузлах мережі, у складі якої працює співробітник пірозділів залізничного транспорту.
Виконання завдань даного лабораторного практикуму щодо роботи користувачів комп’ютерних мереж має на меті виконання наступних завдань:
набуття навичок щодо побудови локальних обчислюваних мереж з використанням технології Ethernet;
вивчення й закріплення на практиці основ побудови локальних обчислювалних мереж з використанням технологій Token Ring і FDDI;
вивчення принципів організації роботи корпоративної мережі з використанням засобів доступу до регіональних мереж;
вивчення принципів організації роботи побудови корпоративної мережі з використанням стека протоколів TCP/IP;
вивчення принципів організації роботи технологій бездротових мереж на фізичному рівені протоколів IEEE802.11;
вивчення принципів організації роботи технологій бездротових мереж на канальному рівені протоколів IEEE 802.11.
Особливе місце в цих завданнях займають сучасні технології комп’ютерних мереж, серед яких слід виділити локальні та бездротові мережі. Це пояснюється необхідністю використання корпоративної інформації, що міститься в корпоративних базах даних, які можуть розташовуватися як в окремих підрозділах залізничного транспорту, так й за його межами.
Таким чином, комп’ютерні мережі та телекомунікаційні системи стають підґрунтям для підвищення ефективності інструментальної складової та інтелектуалізації процесів прийняття рішень в сучасних умовах високотехнологічного функціонування засрбів зв’язку на залізничному транспорті.
Лабораторна робота № 1
Проектування комп’ютерних мереж
Навчальні питання
1. Загальні компоненти, функції й характеристики комп’ютерних мереж
2. Розрахунки часу подвійного обороту сигналу та скорочення міжкадрового інтервалу повторювача в локальній КС.
Теоретичні відомості
Загальні компоненти, функції й характеристики комп'ютерних мереж
Усі мережі мають деякі загальні компоненти, функції й характеристики (рис. 1). У тому числі:
сервери (servers) - комп'ютери, які надають свої ресурси мережним користувачам;
клієнти (clients) - комп'ютери, які здійснюють доступ до мережних ресурсів, наданим сервером;
середовище (media) - спосіб з'єднання комп'ютерів;
спільно використовувані дані - файли, надані серверами по мережі;
спільно використовувані периферійні пристрої, наприклад принтери, бібліотеки CD-ROM і т.п. - ресурси, надані серверами;
ресурси - файли, принтери та інші елементи, які використовуються в мережі.
Незважаючи на певні подібності, мережі розділяються на два типи: однорангові (peer-to-peer) і на основі сервера (server based) (рис. 2).
Розбіжність між одноранговими мережами й мережами на основі сервера мають принципове значення, оскільки визначають різні можливості цих мереж. Вибір типу мережі залежить від багатьох факторів:
розміру організації,
необхідного рівня безпеки;
виду діяльності;
рівня необхідності адміністративної підтримки;
обсягу мережного трафіка;
потреб мережних користувачів;
фінансових витрат.
В одноранговій мережі всі комп'ютери рівноправні: немає ієрархії серед комп'ютерів і немає виділеного (dedicated) сервера. Як правило, кожний комп'ютер функціонує і як клієнт, і як сервер; інакше кажучи, немає окремого комп'ютера, відповідального за адміністрування всієї мережі. Усі користувачі самостійно вирішують, які дані на своєму комп'ютері зробити загальнодоступними по мережі.
Розміри. Однорангові мережі називають також робочими групами. Робоча група - це невеликий колектив, тому в однорангових мережах найчастіше не більше 10 комп'ютерів.
Вартість. Однорангові мережі відносно прості. Оскільки кожний комп'ютер є одночасно й клієнтом, і сервером, немає необхідності в потужному центральному сервері або сервері з іншими компонентами, обов'язковими для більш складних мереж. Однорангові мережі як звичайно дешевше мереж на основі сервера, але вимагають могутніших (і більш дорогих) комп'ютерів.
Операційні системи. В одноранговій мережі вимоги до продуктивності й до рівня захисту для мережного програмного забезпечення, як правило, нижче, чим у мережах з виділеним сервером. Виділені сервери функціонують винятково як сервери, але не як клієнти або робочі станції (workstation).
У таких операційних системах, як Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows 2000 Professional і Microsoft Windows 95/98/ME, вбудована підтримка однорангових мереж. Тому, щоб установити однорангову мережу, додаткового програмного забезпечення не потрібно.
Реалізація. Однорангова мережа характеризується рядом стандартних розв'язань:
комп'ютери розташовані на робочих місцях користувачів;
користувачі самі виступають у ролі адміністраторів і забезпечують захист інформації;
для об'єднання комп'ютерів у мережу застосовується проста кабельна система.
Доцільність застосування. Однорангова мережа цілком підходить там, де:
кількість користувачів не перевищує 10 людей;
користувачі розміщені компактно;
питання захисту даних некритичне;
у недалекому майбутньому не можна чекати значного розширення відділів організації й, мережі в цілому.
Якщо ці умови виконуються, то, скоріше за все, вибір однорангової мережі буде правильним (чим мережі на основі сервера).
Незважаючи на те, що однорангові мережі цілком задовольняють потреби невеликих відділів, іноді виникають ситуації, коли їх використання може виявитися недоцільним. Висловимо деякі зауваження щодо однорангових мереж, які необхідно мати на увазі, вибираючи тип мережі.
Адміністрування. Мережне адміністрування (administration) вирішує ряд завдань, у тому числі:
керування роботою користувачів і захистом даних;
забезпечення доступу до ресурсів;
підтримка додатків і даних;
встановлення та модернізація прикладного програмного забезпечення.
У типовій одноранговій мережі немає системного адміністратора для контролю всієї мережи, не виділяється. Кожний користувач сам адмініструє свій комп'ютер.
Поділювані ресурси. Усі користувачі можуть "поділитися" своїми ресурсами з іншими. До спільно використовуваних ресурсів ставляться каталоги, принтери, факси-модеми й т.п.
Вимоги до сервера. В одноранговій мережі кожний комп'ютер повинен:
більшу частину своїх обчислювальних ресурсів надавати локальному користувачеві (сидячому за своїм комп'ютером);
для підтримки доступу до ресурсів віддаленого користувача (дозволяти звертається до сервера по мережі) підключати додаткові обчислювальні ресурси.
Мережа на основі сервера вимагає могутніших серверів, оскільки вони повинні обробляти запити всіх клієнтів мережі.
Спеціалізовані сервери. Коло завдань, які повинні виконувати сервери, різноманітне та складне. Щоб пристосуватися до зростаючих потреб користувачів, сервери в більших мережах стали спеціалізованими (specialized). Наприклад, у мережі Windows NT існують різні типи серверів (рис. 3).
Рис. 3. Спеціалізовані сервери
Файли-Сервери й прінт-сервери управляють доступом користувачів відповідно файлам і прінтерам. Наприклад, щоб працювати з текстовим процесором, Ви насамперед повинні запустити його на своєму комп'ютері. Документ текстового процесора зберігається на файлі-сервері, завантажується на згадку Вашого комп'ютера, і, таким чином, Ви можете працювати із цим документом на своєму комп'ютері. Інакше кажучи, файл-сервер призначений для збереження файлів і даних.
На серверах додатків виконуються прикладні частини клієнт-серверних додатків, а також перебувають дані, доступні клієнтам. Наприклад, щоб спростити вилучення даних, сервери зберігають більші обсяги інформації в структурованому виді. Ці сервери відрізняються від файл- і прінт-серверів. В останніх файли або дані цілком копіюються на комп'ютер клієнта. А в сервері додатків на комп'ютер клієнта пересилаються тільки результати запиту.
Додаток-Клієнт на віддаленому комп'ютері одержує доступ до даних, збережених на сервері додатків. Однак, замість усієї бази даних на Ваш комп'ютер із сервера завантажуються тільки результати запиту. Наприклад, Ви можете одержати список працівників, які народилися в листопаді.
Поштові сервери управляють передачею електронних повідомлень між користувачами мережі.
Факс-Сервери управляють потоком вхідних і вихідних факсимільних повідомлень через один або кілька факсів-модемів.
Комунікаційні сервери управляють потоком даних і поштових повідомлень між цією мережею й іншими мережами, мейнфреймами або віддаленими користувачами через модем і телефонну лінію.
Служба каталогів призначена для пошуку, збереження й захисту інформації в мережі. Windows NT Server поєднує комп'ютери в логічні групи – домены (domain) – система захисту яких наділяє користувачів різними правами доступу до будь-якого мережного ресурсу.
У розширеній мережі використання серверів різних типів має особливу актуальність. Тому необхідно враховувати всі можливі нюанси, які можуть виявитися при розростанні мережі, для того щоб зміна ролі певного сервера надалі не відбилася на роботі всієї мережі.
Значення програмного забезпечення. Мережний сервер і операційна система працюють як єдине ціле. Без операційної системи навіть наймогутніший сервер являє собою лише купу заліза. А операційна система дозволяє реалізувати потенціал апаратних ресурсів сервера. Деякі системи, наприклад Microsoft Windows NT/2000 Server, були створені спеціально для того, щоб використовувати переваги найбільш передових серверних технологій.
Переваги. Сервер спроектований так, щоб надавати доступ до безлічі файлів і принтерів, забезпечуючи при цьому високу продуктивність і захист. Адміністрування й керування доступом до даних здійснюється централізовано. Ресурси, як правило, розташовані також централізовано, що полегшує їх пошук і підтримку.
Захист. Основним аргументом при виборі мережі на основі сервера є правило захисту даних. У таких мережах, наприклад, як Windows NT/2000 Server, проблемами безпеки може займатися один адміністратор: він формує політику безпеки (security policy) і застосовує її відносно кожного користувача мережі (рис. 4).
Резервне копіювання даних. Оскільки життєво важлива інформація розташована централізовано, тобто зосереджена на одному або декількох серверах, неважко забезпечити її регулярне резервне копіювання (backup).
Рис. 4. Адміністратор управляє захистом мережі Windows NT Server
Надмірність. Завдяки надлишковим системам дані на будь-якому сервері можуть дублюватися в реальному часі, тому у випадку ушкодження основної області збереження даних інформація не буде загублена - легко скористатися резервною копією.
Кількість користувачів. Мережі на основі сервера здатні підтримувати тисячі користувачів. Мережами такого розміру, будь вони одноранговими, було б неможливо керувати.
Захист. Захист заснований на установці пароля на поділюваний ресурс, наприклад на каталог. Централізовано управляти захистом в одноранговій мережі дуже складно, тому що кожний користувач установлює її самостійно, та й "загальні" ресурси можуть перебувати на всіх комп'ютерах, а не тільки на центральному сервері. Така ситуація являє серйозну загрозу для всієї мережі, крім того, деякі користувачі можуть взагалі не встановити захист. Якщо для Вас питання конфіденційності є принциповим, рекомендуємо обрати мережи на основі сервера.
Підготовка користувача. Оскільки в одноранговій мережі кожний комп'ютер функціонує і як клієнт, і як сервер, користувачі повинні мати достатній рівень знань, щоб працювати і як користувачі, і як адміністратори свого комп'ютера.
Вибір типу мережі. Читаючи питання та відповіді, позначайте прийнятну для Вас відповідь. Підрахуйте кількість оцінок на користь того або іншого типу мережі. Вам слід зупинитися на тому, поруч із яким буде більше позначок.
Яка кількість користувачів обслуговує Ваша мережа? Якщо менше 10, то Вам підходить однорангова мережа, більше 10 - на основі сервера.
Є у Вашій мережі ресурси або дані, доступ до яких необхідно обмежити або контролювати? Якщо так, то Вам потрібна мережа на основі сервера, в іншому випадку - однорангова.
Ваш комп'ютер повинен працювати в основному як клієнт або сервер? Якщо тільки як клієнт або тільки як сервер, то Вам потрібна мережа на основі сервера, якщо ж одночасно як сервер і клієнт - однорангова мережа.
Якщо Ваш комп'ютер повинен працювати і як сервер, і як клієнт, імовірно, Ви працюєте в одноранговій мережі, інакше Ваша мережа - на основі сервера. Однак існує безліч мереж на основі сервера, у яких комп'ютери-клієнти розділяють ресурси за принципом однорангової мережі. Подібні комбіновані мережі широко поширені, тому що сьогодні мережні можливості вбудовані в більшість операційних систем.
чи Можуть користувачі у Вашій мережі самостійно займатися мережним адмініструванням і керуванням? Якщо так, то Ваша мережа однорангова, в іншому випадку - на основі сервера.
чи Потрібна Вашої мережі розширений захист даних? Якщо так, то Вам підходить мережа на основі сервера, якщо ні - однорангова.
чи Дозволене Вам розділяти ресурси й управляти мережною політикою Вашого комп'ютера? Якщо так, то Ваша мережа однорангова, в іншому випадку - на основі сервера.
чи Використовуються у Вашій мережі центральні сервери? Якщо так, то Ваша мережа на основі сервера, в іншому випадку - однорангова.
чи є у Вашій мережі головний адміністратор, який управляє всією мережною політикою? Якщо так, то Ваша мережа на основі сервера, якщо ні - однорангова.
чи Має Ваша мережа більш одного сервера? Якщо так, то Вам підходить однорангова мережа або мережа на основі сервера, залежно від інших факторів, якщо ж ні - на основі сервера.
Дайте відповідь на наступні питання, заповнивши пропуски в наступних висловленнях:
В одноранговій мережі кожний комп'ютер може функціонувати і як сервер, і як ...
В одноранговій мережі немає виділених ...
Кожний користувач в одноранговій мережі управляє поділюваними ресурсами свого комп'ютера. Таким чином, кожного користувача можна вважати...
Однорангова мережа цілком підійде, якщо питання ... не в принципі.
Відповіді:
клієнт {client);
серверів {servers};
адміністратором {administrator};
захисту {security}.
Розрахунки часу подвійного оберту сигналу та скорочення межкадрового інтервалу повторювачами в локальній комп'ютерній мережі.
Дотримання всіх численних обмежень, установлених для різних стандартів фізичного рівня мереж Ethernet, буде вам гарантувати коректну роботу мережі (природно, при справному стані всіх елементів фізичного рівня).
Для того, щоб організовувати вірну конфігурацію Ethernet, не потрібно прагнути просто, витримувати саме такі цифри, слід чітко зрозуміти, що всі нижчеперелічені вимоги стосуються довжини мережі або використання повторювачів у мережі, – гранично припустимі значення!
На практиці корисно володіти самою методикою розрахунків мережі Ethernet. А ці умови можуть у ряді випадків і не використовуватися. Але одне з найголовніших незмінних умов, яке слід витримувати завжди в мережі будь-якого Ethernet типу, Tmin > PDV.
При проектуванні мережі частіше намагаються відразу перевіряти обмеження, пов'язані з довжиною окремого сегмента кабелю, а також кількістю повторювачів і загальною довжиною мережі. Правила " 5-4-3" для коаксіальних мереж і " 4-х хабів" для мереж на основі кручених пар і оптоволокна не тільки дають гарантії працездатності мережі, але й залишають великий "запас її міцності".
Наприклад, якщо прорахувати час подвійного оберання в мережі - PDV, що складається з 4-х повторювачів 10 Base-5 і 5-ти сегментів максимальний довжини 500 м, те виявиться, що воно становить 537 бітових інтервалів.
Час передачі кадра мінімальної довжини становить разом із преамбулою 72 байти і рівняється 575 бітовим інтервалам, у стандарті Ethernet залишили 38 бітових інтервалів як запас для надійності. І це при тим, що комітет 802.3 затверджує, що й 4-х додаткових бітових інтервалів цілком достатньо для запасу надійності.
Як видне із цього прикладу, важливо враховувати насправді максимальну довжину самого фізичного сегмента мережі, від цього залежить PDV мережі. Усі інші обмеження 2500 метрів, 1024 вузла вибрані стандартом з певним запасом, тому на них строго рівняти не обов'язково.
Отже, ми повинні визначити реальні причини для коректної роботи мережі Ethernet. Таких причин чотири:
кількість станцій у мережі
не більш 1024;
максимальна довжина кожного фізичного сегмента не більше величини
визначається характеристикою загасання кабелю, який використовується у відповідному стандарті фізичного рівня;
час подвійного обертання сигналу (Path Delay Value, PDV) між двома самими далекими один від іншого станціями мережі
не більш 575 бітових інтервалів;
скорочення міжкадрового інтервалу IPG (Path Variability Value, PVV) при проходженні послідовності кадрів через усі повторювачі повинне бути
не більше, чим 49 бітових інтервалів
Ці правила повинні завжди бути у вас на "замітці" при побудові будь-якої конфігурації мережі Ethernet: три обмеження канального рівня
кількість вузлів не більш 1024;
строга відповідність PDV не більш 575bt;
PVV не більш 49bt
і одне обмеження фізичного рівня: максимальна довжина кабелю в сегменті мережі не більше, ніж певне стандартом значення.
Дотримання цих вимог забезпечує коректність роботи мережі навіть у випадках, коли піднімаються прості загальні правила конфігурування, які визначають максимальна кількість повторювачів і загальну довжину мережі 2500 м.
Перша умова не означає, що потрібно дотримуватися цифри саме 1024, головне - не більше 1024. А насправді, чим менше вузлів у мережі, тем краще.
Чому визначили саме умова 1024. Очевидно, у мережах Ethernet кількість станцій не може бути нескінченною. Тому потрібно й було визначитися, скільки максимально можна підключати вузлів. Виходячи із цього, стандарт Ethernet 802.3 визначив це число – 1024 вузли.
Насправді набагато краще, якщо в мережі присутня менше, чим 1024 вузла. Щоб розібратися, чому це так, нам потрібно визначити такий термін, як домен колізій.
Домен колізій (collision domain) – це частина мережі Ethernet, усі вузли якої розпізнають колізію незалежно від того, у якій частині цієї мережі колізія виникла.
Мережа Ethernet, побудована на повторювачах або концентраторах, завжди утворює один домен колізій.
Домен колізій відповідає одному розділеному середовищу. Якщо ми повернемося, приміром, ієрархічного з'єднання концентраторів в стандарті 10 Base-T, і розглянемо ситуацію, коли, наприклад, зіткнення кадрів відбулося в одному з концентраторів. У цьому випадку, згідно з логікою роботи концентраторів 10 Base-T сигнал колізії пошириться на всіх портах усіх концентраторів.
Але, якщо ж замість концентратора поставити в мережу мости, тоді буде спостерігатися інша картина.
Порт моста, пов'язаний з іншим концентратором, сприйме сигнал колізії, але не передасть його на свої інші порти, тому що це не входить у його обов'язок. Міст, хоча й буде підключений до того середовища колізія, що де виникла, але він просто відробить ситуацію колізії своїми засобами й не дасть про цей знати іншим вузлам у мережі. Тільки більш складне мережне встаткування – мости, комутатори й маршрутизатори - розділяють мережу Ethernet на небагато доменів колізій.
Наприклад, якщо замінимо один концентратор на міст, то колізія виникне через те, що міст намагається передати через свій порт кадр у нижній (по ієрархії) концентратор, зафіксувавши сигнал колізії. При цьому порт призупинить передачу кадра й спробує передати його повторно через випадковий інтервал часу. Якщо цей же порт під час виникнення колізії видалив кадр, то він просто відкине отриманий початок кадру, і буде очікувати нижній концентратор, коли передає через вузол, не зробить повторну спробу передачі. Потім у випадку успішного закінчення прийняття даного кадра у свій буфер, міст передасть його на свій інший порт згідно із власною таблицею просування, наприклад на того, який з'єднується з верхнім концентратором.
Таким чином, для інших сегментів мережі, підключених до інших портів моста, усі ці події залишаться просто невідомими. Комутатори ще більш удосконалять процеси передачі кадрів, з їхнім використанням кадри можуть одночасно й передаватися в мережу й видалятись із мережі. Роботу комутаторів ми розглянемо трохи пізніше. Поки просто слід запам'ятати, що саме мости, комутатори, маршрутизатори, можуть розділяти мережу на незначну кількість доменів колізій.
У цьому випадку в мережі будуть знаходитись два домена колізій. Усі вузли, які утворюють один домен колізій, працюють синхронно, як єдина розподілена електронна схема. Це те, що стосується умови обмеження кількості станцій у мережі.
Фізичний зміст обмеження затримки поширення сигналу по мережі Path Delay Value, PDV ми вже пояснювали – дотримання цієї вимоги забезпечує своєчасне виявлення колізій.
Вимога на мінімальну міжкадрову відстань Path Variability Value, PVV пов'язане з тим, що при проходженні кадра через повторювач ця відстань зменшується. Кожний пакет, прийнятий повторювачем, рассинхронизується для виключення викривлення сигналів, накопленых при проходженні послідовності імпульсів по кабелю й через інтерфейсні схеми. Процес рассинхронизації звичайно збільшує довжину преамбули, яка зменшує міжкадровий інтервал.
При проходженні кадрів через кілька повторювачів міжкадровый інтервал може зменьшуватися настільки, що мережним адаптерам в останньому сегменті бракуватиме часу на обробку попереднього кадра, у результаті чого кадр буде просто загублений.
Тому сумарне зменшення межкадрового інтервалу більш ніж на 49 бітових інтервалів не допускається. Чому 49 bt? Якщо при відправленні кадрів кінцеві вузли забезпечують початкову міжкадровоу відстань в 96 бітових інтервалів, то після проходження повторювача вона повинна бути не меншь, ніж на 47 бітових інтервалів.
Отже, тепер нам зрозуміло, що при відомій передбаченій кількості вузлів мережі й використовуваному виді кабелю, для відомої максимальної довжини фізичного сегмента нам залишається тільки визначити ймовірні PDV і PVV.
Для коректної конфігурації мережі Ethernet недостатньо витримати умову довжини мережі не менше 2500 м. Цю умова саме можна й порушити, якщо ви при цьому доведете, що у вас у мережі час подвійного оберту сигналу не більше 575 bt.
Розрахунки PDV
Для спрощення розрахунків звичайно використовуються довідкові дані стандарту IEEE – початку для розрахунків загального значення PVV усієї проектованої мережі. Це значення затримок поширення сигналів у повторювачах, прийомо-передавачів і різних фізичних середовищах, тому вони використовуються при розрахунках значення PDV для всіх фізичних стандартів мереж Ethernet. Ці дані наведенны в таблиці.
Тип
сегмента
База лівого сегмента
База
проміжного
сегмента
База
правого сегмента
Затримка середовища на 1 м
Максимальна довжина
сегмента
1
2
3
4
5
6
10 Base-5
11.8
46.5
169.5
0.0866
500
10 Base-2
11.8
46.5
169.5
0.1026
185
10 Base-T
15.3
42.0
165.0
0.113
100
10 Base-FB
-
24.0
-
0.1
2000
10 Base-FL
12.3
33.5
156.5
0.1
2000
FOIRL
7.8
29.0
152.0
0.1
1000
AUI
(>2 м)
0
0
0
0.1026
2+48
Давайте, зараз пояснемо термінологію, використану в цій таблиці, на прикладі такої мережі.
Відразу відзначимо, що наведені в дані, у ній, включають відразу кілька етапів проходження сигналу.
Наприклад, затримки, які вносять у мережу повторювачі, складаються із затримки вхідного трансивера, затримки блоку повторення й затримки вихідного трансивера. Але в таблиці всі ці затримки представлено однієї величиною, названою базою сегмента. А для того, щоб не потрібно було два рази становити затримки, внесені кабелем, у таблиці даються подвоєні величини затримок для кожного типу кабелю.
Лівим сегментом називається сегмент, у якому починається шлях сигналу від виходу передавача кінцевого вузла.
Потім сигнал проходить через проміжні сегменти й доходить до приймача найбільш вилученого вузла найбільш вилученого сегмента, який називається правим.
Саме тут у найбільш поганому випадку відбувається зіткнення кадрів і виникає колізія.
З кожним сегментом зв'язана своя постійна затримка, ця затримка в таблиці називається базою. Ця база залежить тільки від типу сегмента й від положення сегмента на шляху сигналу (лівий, проміжний або правий). Крім цього, з кожним сегментом пов'язана затримка поширення сигналу уздовж кабелю сегмента, який залежить від довжини сегмента й обчислюється шляхом множення часу поширення сигналу на один метр кабелю (у бітових інтервалах) на довжину кабелю в метрах.
Отже, загальне значення PDV – це сума базових і змінних затримок усіх сегментів мережі.
Тому що лівий і правий сегмент мають різні величини базової затримки, то у випадку різних типів сегментів на вилучених краях мережі необхідно виконати розрахунки двічі: один раз прийняти як лівий сегмент одного типу, а в другий раз – сегмент іншого типу, а результатом уважати максимальне значення PDV.
У нашім прикладі крайні сегменти мережі належать до стандарту 10 Base-T. Тому подвійний розрахунок не потрібен, але якби вони були сегментами різного типу, то в першому випадку потрібно було б прийняти в якості лівий сегмент між станцією й концентратором 1, а в другому вважати лівим сегмент між станцією й концентратором 5.
Розрахуємо значення PDV для нашого прикладу.
Лівий сегмент 1: 15,3 (база) + 100 ( 0,113 = 26,6.
Проміжний сегмент 2: 33,5 + 1000 ( 0,1= 133,5.
Проміжний сегмент 3: 24 + 500 ( 0,1 = 74.
Проміжний сегмент 4: 24+ 500 ( 0,1 = 74.
Проміжний сегмент 5: 24+ 600 ( 0,1 = 84.
Правий сегмент 6: 165 + 100 ( 0,113 = 176,3.
Сума всіх складових дає значення PDV, рівне 568.4.
Тому що значення PDV менше максимально припустимої величини 575, те ця мережа проходить по величині максимально можливої затримки обертання сигналу. Незважаючи на те, що її загальна довжина більше 2500 метрів! От і доказ, що обмеження 2500 м не основне при проектуванні мереж.
Розрахунки PVV
Для розрахунків PVV також можна скористатися значеннями максимальних величин зменшення мiжкадрового інтервалу при проходженні повторювачів різних фізичних середовищ, рекомендованими IEEE і наведеними в таблиці нижче.
Тип сегмента
Передавальний сегмент
Проміжний сегмент
10 Base-5 або 10 Base-2
16
11
10 Base-FB
-
2
10 Base-FL
10.5
8
10 Base-T
10.5
8
Згідно із цими даними розрахуємо значення PVV для нашого прикладу.
Лівий сегмент 1 ( 10 Base-T: скорочення в 10,5 bt.
Проміжний сегмент 2 ( 10 Base- FL: 8 bt.
Проміжний сегмент 3 ( 10 Base- FB: 2 bt.
Проміжний сегмент 4 ( 10 Base- FB: 2 bt.
Проміжний сегмент 5 ( 10 Base- FB: 2 bt.
Сума цих величин дає значення PVV, що дорівнює 24,5 що меньш граничного значення в 49 бітових інтервалу!
У результаті наведена в прикладі мережа відповідає стандартам Ethernet по всіх параметрах, пов'язаних і з довжинами сегментів, і з кількістю повторювачів.
Методика розрахунків, аналізу й побудови конфігурації мережі
Fast Ethernet
Тепер слід попрацювати з довідковими даними, які визначені стандартом IEEE 802.3u, і навчитися розраховувати вірність виконання умови надійного розпізнавання колізій тепер уже для мереж Fast Ethernet. Хоча зараз нам буде набагато простіше, оскільки з основним підходом до розрахунків конфігурації мережі ми вже знайомі. Але для початку ми повинні визначити ті вимоги, якими обмежуються принципи побудови 100Мб мереж Fast Ethernet.
Якщо говорити про мережне встаткування, то, крім кабелів, для встановлення Fast Ethernet будуть потрібні адаптери для робочих станцій і серверів, концентратори 100Base і, можливо, деяка кількість комутаторів 100Base.
Адаптери, необхідні для організації мережі 100Base, називаються адаптерами Ethernet 10/100 Мбіт/с. Вони здатні самостійно відрізняти швидкість 10 Мбіт/с від 100 Мбіт/с.
У мережах Fast Ethernet будь-яке джерело кадрів даних для мережі: мережний адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль керування мережею та ін. – відносять до певної категорії встаткування, яке називається – DTE (Data Terminal Equipment).
Кожний кадр, який виробляє такий пристрій для поділюваного сегмента, - це новий кадр. Так, наприклад, якщо міст (комутатор) передає через свій вихідний порт кадр, який зробив у свій час від до нього мережного адаптера, то для сегмента мережі, до якого підключений цей вихідний порт, цей кадр є новим.
Порт повторювача не є DTE, тому що він просто повторює на виході, те, що одержує на вході, тобто повторює вже в сегменті кадр що з’явився.
У частині 1-й методичних рекомендацій, ми визначили чотири основні правила коректної конфігурації Ethernet 802.3:
кількість вузлів – не більш 1024;
максимальна довжина кабелю в сегменті визначена відповідною специфікацією;
час подвійного обертання сигналу (PDV) між двома самими вилученими один від іншого станціями мережі не більше 575 бітових інтервалів;
скорочення міжкадрового інтервалу IPG (PVV) при проходженні послідовності кадрів через усі повторювачі повинне бути не більш 49 бітових інтервалів.
Для мережі Fast Ethernet із протоколами MAC рівня Ethernet виконання умови – PDV мережі не більш 575 бітових інтервалу залишається в силі. Умова – PVV не більше, чим 49 бітових інтервалів – виконується завжди, оскільки в мережах Fast Ethernet використовується невелика кількість повторювачів, які вносять затримки поширення в мережу. А що стосується вимог фізичного рівня – це для мережі Fast Ethernet окреме питання.
Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:
обмеження на максимальні довжини сегментів, які з'єднують пристрої – джерела кадрів (з'єднання DTE- DTE);
Обмеження на максимальні довжини сегментів, які з'єднують пристрої-джерела кадрів (DTE) з портом повторювача;
обмеження на загальний максимальний діаметр мережі;
обмеження на максимальне число повторювачів і максимальну довжину сегмента, який з'єднує повторювачі.
У типовій конфігурації мережі Fast Ethernet кілька пристроїв - джерел кадрів (DTE) – підключається до портів повторювача та утворюється мережа топології зірка.
З'єднання DTE-DTE у поділюваних сегментах не зустрічаються (помніть, коли ми пояснювали, чому з'єднання петля повторювачів не припустиме), а от для мостів/комутаторів і маршрутизаторів такі з'єднання є нормою – коли мережний адаптер прямо з'єднаний з портом одного із цих пристроїв, або ці пристрої з'єднуються один з одним.
Специфікація IEEE 802.3u визначає наступні максимальні значення сегментів, що з'єднують джерела приладів кадрів ( DTE-DTE)
Стандарт
Тип кабелю
Максимальна довжина сегмента
100 Base-TX
Category 5 UTP
100 метрів
100 Base-FX
багатожильне оптоволокно
62.5/125 мкм
412 метрів (напівдуплекс)
2 км (повний дуплекс)
100 Base-T4
Category 3,4 або 5 UTP
100 метрів
Тепер розглянемо використання повторювачів у мережах Fast Ethernet.
Повторювачі Fast Ethernet поділяються на два класи. Повторювачі класу I підтримують усі типи логічного кодування даних: як 4В/5В, так і 8В/6Т. Повторювачі класу II підтримують тільки який-небудь один тип логічного кодування – або 4В/5В, або 8В/6Т.
Рис. 6. Приклад мережі на основі повторювачів класу I
Таким чином, повторювачі класу I дозволяють виконувати передачу логічних кодів з бітовою швидкістю 100 Мбіт/с, а повторювачам класу II ця операція недоступна. Тому повторювачі класу I можуть мати порти всіх трьох типів фізичного рівня Fast Ethernet: 100 Base-TX (100 м), 100 Base-FX (412 або 2000 м) і 100 Base-T4 (100 м).
Повторювачі класу II мають або всі порти 100 Base-T4, або порти 100 Base- TX і 100 Base- FX, тому що останні обидва використовують той самий логічний код 4В/5В.
В одному домені колізій допускається наявність тільки одного повторювача класу I.
Це пов'язане з тим, що такий повторювач вносить більшу затримку при поширенні сигналів через необхідність передачі різних систем
27.01.2017 02:01-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора