Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Комп’ютерна мережа технології Ethernet масштабу будинку
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІКТА
Факультет:
Комп'ютерна інженерія
Кафедра:
Кафедра ЕПМС
Інформація про роботу
Рік:
2016
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Комп’ютерні мережі та комунікації
Група:
КІ 3
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра ЕОМ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи
з курсу:
«Комп’ютерні мережі»
на тему:
«Комп’ютерна мережа технології Ethernet масштабу будинку»
АНОТАЦІЯ
В курсовій роботі розроблено план побудови мережі з використанням стандарту 10 Base-5, також проведено оцінку працездатності комп’ютерної мережі згідно 4 основних умов і проведено грошову оцінку мережі.
ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ
Завданням даної курсової роботи є розробка плану побудови мережі з наступним стандартом: 10 Base – 5. Також потрібно забезпечити 4 основні умови для яких мережа Ethernet, що складається з сегментів різних фізичних середовищ, має працювати коректно:
1. Кількість станцій в мережі не більше 1024;
2.Максимальна довжина кожного фізичного сегмента не більша величини дозволеної стандартом;
3. Час подвійного обертання сигналу (Path Delay Value, PDV) між двома найвіддаленішими одна від одної станціями в мережі не повинен перевищувати 575 бітових інтервалів;
4. Скорочення міжкадрового інтервалу IPG (Path Variability Value, PVV) при проходженні кадрів через всі повторювачі не повинно бути більшим ніж 49 бітових інтервалів. Оскільки при відправленні кадрів кінцеві вузли забезпечують початкову міжкадрову відстань в 96 бітових інтервалів, то після проходження повторювача вона повинна бути не менша ніж 96 – 49 = 47 бітових інтервалів.
Також потрібно обрахувати вартість побудованої мережі.
ЗМІСТ
ВСТУП……………………………………………………………………………..5
1. ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ…………………………………….6
2. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ…………………………………………………...7
2.1. Основні елементи LAN-технологій…………………………………..7
2.2. Кабельні системи………………………………………………………8
2.3. Комунікаційні мережні засоби………………...……………………..9
2.4. Особливості мережної технології Ethernet……………………...….15
2.4.1. Етапи розвитку технології Ethernet………………………...15
2.4.2. Формати кадрів технології Ethernet………………………..18
2.4.3. Правила побудови мереж Ethernet стандарту 10 Base.........19
3. ОПИС ПРОЕКТУ МЕРЕЖІ………………………………………….……….22
4. ОБРАХУНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ МЕРЕЖІ……………………………..27
4.1. Обрахунок PDV (Path Delay Value)…………………………………27 4.2. Розрахунок PVV (Path Variability Value)……………………………28
5.Розрахунок вартості мережі….……………………………………………….30
5.1 Вибір обладнання для мережі………………………………………..30
5.2 Розрахунки вартості мережі………………………………………….35
6.ВИСНОВКИ……………………………………………………………………36
7. СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ………………………………...37
ВСТУП
З року в рік комп’ютерна промисловість пропонує нові пристрої та нові технології, що сприяють подальшому ширшому впровадженню комп’ютерних та інформаційних засобів в наше життя, до яких відносяться і комп’ютерні мережі.
Зокрема, локальна комп’ютерна мережа - це комунікаційна система, яка дозволяє користувачам комп’ютерів обмінюватися інформацією, спільно використовувати прикладні програми, передавати файли між комп'ютерами, розділяти доступ і спільно використовувати ресурси комп'ютерів, а також таких пристроїв, підключених до мережі, як принтери, плотери, диски, модеми, приводи CD-ROM та ін.. Постійне зростання можливостей і продуктивності комп'ютерів обумовило зростання вимог до ефективності функціонування мереж.
Для локальних мереж, як правило, прокладається спеціалізована кабельна система і положення можливих точок підключення абонентів визначається цією кабельною системою.
Для побудови локальних зв'язків між комп'ютерами використовуються різні види кабельних систем, мережні адаптери, концентратори-повторювачі, мости, комутатори і маршрутизатори, а також пристрої передачі даних на значні відстані – модеми. Існують ряд стандартів мережних технологій, різні мережні операційні системи. Таким чином, при побудові конкретної локальної мережі дуже важливо зробити правильний вибір з огляду на усі вихідні умови та впливаючі фактори.
Запропоноване рішення повинно відповідати конкретним умовам застосування. Вибір типу мережі залежить від багатьох факторів: масштабів підприємства, необхідного рівня безпеки, виду діяльності організації, рівня адміністративної підтримки, обсягу мережного трафіку, потреб мережних користувачів, фінансових витрат та ін. І навіть після розробки варіантів мереж, які відповідають конкретними вимогам, необхідно зробити вибір між ними, давши об'єктивну оцінку за багатьма критеріями.
1. ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ
В таблиці 1.1. наведені вихідні дані для проектування.
Таблиця 1.1 Вихідні дані для проектування.
Стандарти можливих технологій
Кількість поверхів
Габарити поверху
Кількість
кімнат на поверсі
Кількість комп’ютерів в кімнаті
10 Base-5
3
16*13
4
3*7
1*5
2. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
2.1. Основні елементи LAN-технологій.
В даній курсовій роботі представлена мережа, яка спроектована за топологією «загальна шина».
Рис.2.1 Топологія «Загальна шина»
Усі комп'ютери підключаються до одного кабелю. На його кінцях повинні бути розташовані термінатори (“заглушки”). Їхня наявність для мереж Ethernet обов’язкова. За такою топологією будуються 10 Мегабітні мережі Ethernet (10Base-2 і 10Base-5). Як правило використовуються коаксіальні кабелі. Це пасивна топологія, яка ґрунтується на використанні одного загального каналу зв'язку і колективного використання його в режимі розподілу часу. Порушення кабелю між термінаторами, або кожного з двох термінаторів, приводить до виходу з ладу ділянки мережі між цими термінаторами (тобто сегмента мережі). Відключення кожного з підключених пристроїв на роботу мережі не впливає. Несправність каналу зв'язку виводить з ладу всю мережу.
Усі комп'ютери в мережі “слухають” несучий сигнал і не беруть участі в обміні даними між двома комп’ютерами, які спілкуються. Пропускна здатність такої мережі знижується із збільшенням інформаційного навантаження а також при збільшенні кількості підключених комп’ютерів.
Для об'єднання окремих сегментів шини можуть використовуватися активні пристрої - повторювачі (repeaters) з окремим джерелом живлення.
2.2 Кабельні системи.
У таблиці 2.1 представлені основні категорії та класи кабелів.
Таблиця 2.1 Категорії та класи кабелів
Частота, МГц
Швидкість передавання, Мбіт/с
Клас, категорія
Менше 1
1
16
20
100
100
200
600
До 20 Кбіт/с
1
16
20
100
1000
більше 1 Гбіт/с
1,А
2,В
3,С
4
5,Д
5+
6,Е
7,F
В мережі, яка була спроектована в курсовій роботі використовується коаксіальний кабель, який складається із центрального провідника (одно- або багатожильного), покритого шаром полімерного ізолятора, поверх якого розташований інший провідник - екран. Екран являє собою плетіння з мідного проводу або фольги, обгорнених навколо ізолятора. У високоякісних кабелях присутні і плетіння і фольга. Коаксіальний кабель забезпечує більш високу завадостійкість у порівнянні із скрученою парою, але він значно дорожчий. Існують різні види коаксіальних кабелів. При установці мережі необхідно вибирати кабель у точній відповідності із специфікацією на обладнання.
За техніко-експлуатаційними характеристиками розрізняють широко- та вузькосмугові коаксіальні кабелі. Широкосмугові коаксіальні кабелі мають швидкість передавання сигналу 300-500 Мбіт/с, загасання сигналу на частоті 100 МГц – до 7 Дб на 100 м. Погонна затримка поширення сигналів – 2-5 нс/м. Вузькосмугові коаксіальні кабелі мають швидкість передавання до 50 Мбіт/с, загасання сигналів на частоті 10 МГц - 4 Дб на 100м , а інші параметри аналогічні. Довжина коаксіального кабелю в мережі переважно визначається загасанням сигналу. Якщо сигнал загасає дуже сильно, то використовують повторювач, який його поновлює.
2.3 Комунікаційні мережні засоби.
Для побудови найпростішої односегментної мережі досить мати мережні адаптери і кабель відповідного типу. Але навіть у цьому простому випадку часто використовуються додаткові пристрої - повторювачі сигналів (repeaters), які дозволяють подолати обмеження на максимальну довжину кабельного сегмента.
Основна функція повторювача - одержавши дані на одному із своїх портів негайно перенаправляти (forward) їх на інші порти. У процесі передачі даних на інші порти дані формуються заново, щоб виключити будь-які відхилення, що могли виникнути під час руху сигналу від джерела.
Повторювачі також можуть виконувати функцію, названу "поділ". Якщо визначено велику кількість колізій, що відбуваються на одному з портів повторювача, останній робить висновок, що відбулася аварія на сегменті, підключеному до цього порту, і ізолює такий сегмент від іншої мережі. Функція “поділ”, таким чином, запобігає поширенню помилок в одному сегменті на всю мережу.
Багатопортовий повторювач часто називають концентратором (hub, concentrator), тому що даний пристрій реалізує не тільки функцію повторення сигналів, але і функції об'єднання комп'ютерів та окремих сегментів в мережу. Практично в усіх сучасних мережних стандартах концентратор є необхідним елементом.
Концентратори утворюють з окремих фізичних відрізків кабелю загальне середовище передачі даних - логічний сегмент. Логічний сегмент також називають доменом колізій.
Конструкцію концентраторів визначає їх область застосування. Концентратори робочих груп найчастіше випускаються як пристрої з фіксованою кількістю портів, корпоративні концентратори – як модульні пристрої на основі шасі, а концентратори відділів можуть мати стекову конструкцію . Такий розподіл не є жорстким і в якості корпоративного концентратор може використовуватись, наприклад, модульний концентратор.
При використанні повторювачів максимальна довжина мережі складає 2500 метрів. Для подолання цього обмеження потрібні інші пристрої, так звані мости (bridge). Мости мають багато відмінностей від повторювачів. Повторювачі передають усі мережні пакети, а мости тільки ті, які потрібні в конкретному сегменті. Якщо пакет не треба передавати в інший сегмент, він фільтрується. Для мостів існують численні алгоритми (правила) передачі і фільтрації пакетів. Мінімальною вимогою є фільтрація пакетів за адресою одержувача.
Іншою важливою відмінністю мостів від повторювачів є те, що сегменти, підключені до повторювача, утворюють одне передаюче середовище, яке розділяється, а сегменти, підключені до кожного порту моста утворюють своє окреме середовище .
При використанні моста користувачі одного сегмента розділяють смугу перепускання, а користувачі різних сегментів використовують незалежні середовища. Отже, міст забезпечує переваги як з погляду розширення мережі, так і забезпечення більшої смуги перепускання для кожного користувача.
Мости не залежать від протоколу і передають пакети порту, до якого підключений адресат. Усі пакети буферизуються перед їхнім пересиланням у порт адресата. Буферизація пакетів (store-and-forward) приводить до виникнення затримки в порівнянні з комутацією на ходу. Мости можуть забезпечувати продуктивність, рівну пропускній здатності середовища, однак внутрішнє блокування трохи знижує швидкість їхньої роботи.
Наприкінці 80-х років почалося широке поширення мереж на основі кабелю “скручена пара”. Нова технологія 10Base-T стала дуже популярною і привела до трансформації топології мереж від шинної магістралі до організації з'єднань типу "зірка". Вимоги до повторювачів і мостів для таких мереж істотно змінилися в порівнянні з простими двопортовими пристроями для мереж із шинною топологією. Сучасні мости і повторювачі це складні багатопортові пристрої. Мости дозволяють сегментувати мережі на менші частини, у яких загальне середовище передавання розділяє невелике число користувачів.
Зменшення числа вузлів в мережі називається сегментацією. Вона здійснюється за рахунок поділу великої мережі на менші частини - сегменти. Оскільки користувачам, як правило, необхідно мати доступ до ресурсів всіх сегментів, потрібні механізми забезпечення міжсегментного обміну з досить високою швидкістю. Пристрої, які називаються комутаторами, надають такі можливості.
Комутатори подібно мостам і маршрутизаторам здатні сегментувати мережі. Як і багатопортові мости, комутатори передають пакети між портами на основі адреси одержувача, яка включена до кожного пакета. Реалізація комутаторів звичайно відрізняється від мостів у частині можливості організації одночасних з'єднань між будь-якими парами портів пристрою - це значно розширює сумарну пропускну здатність мережі. Більше того, мости у відповідності із стандартом IEEE 802.1d, повинні прийняти весь пакет до того моменту, як він почне передаватись адресату, а комутатори можуть почати передачу пакета, не прийнявши його повністю.
Технологія комутації сегментів Ethernet була запропонована фірмою Kalpana у 1990 році у відповідь на зростаючі потреби у підвищенні пропускної здатності зв'язків високопродуктивних серверів із сегментами робочих станцій.
Віртуальні з'єднання. Комутатор Ethernet підтримує внутрішню таблицю, яка зв'язує порти з адресами підключених до них пристроїв. Цю таблицю адміністратор мережі може створити самостійно або задати її автоматичне створення засобами комутатора.
MAC-адреса
Номер порта
A
1
B
2
C
3
D
4
Використовуючи таблицю адрес і адресу одержувача, що міститься в пакеті, комутатор організує віртуальне з'єднання порту відправника з портом одержувача і передає пакет через це з'єднання. На Рис.2.2 вузол А посилає пакет вузлу D. Знайшовши адресу одержувача у своїй внутрішній таблиці, комутатор передає пакет у порт 4.
Рис.2.2 Віртуальне з’єднання
Віртуальне з'єднання між портами комутатора зберігається на час передачі одного пакета, тобто для кожного пакета віртуальне з'єднання організується знову на основі адреси, що міститься в даному пакеті.
Оскільки пакет передається тільки в той порт, до якого підключений адресат, інші користувачі (у нашому прикладі - B і C) не отримають цей пакет. Таким чином, комутатори забезпечують засоби безпеки, недоступні для стандартних повторювачів Ethernet.
Рис.2.3 Одночасні з’єднання
Одночасні з'єднання. У комутаторах Ethernet передача даних між будь – якими парами портів відбувається незалежно і, отже, для кожного віртуального з'єднання виділяється вся смуга перепускання каналу. Наприклад, комутатор 10 Mбіт/с на Рис.2.3 забезпечує одночасну передачу пакета з A в D і з порту B порт C зі смугою 10 Mбіт/с для кожного з'єднання.
Оскільки для кожного з'єднання дається смуга 10 Mбіт/с, сумарна перепускна здатність комутатора в наведеному прикладі складає 20 Mбіт/с. Якщо дані передаються між великим числом пар портів, інтегральна смуга відповідно розширюється. Наприклад, 24 портовий комутатор Ethernet може забезпечувати інтегральну пропускну здатність до 120 Mбіт/с при одночасній організації 12 з'єднань зі смугою 10 Mбіт/с для кожного з них. Теоретично, інтегральна смуга комутатора росте пропорційно числу портів. Однак, в реальності швидкість пересилання пакетів, що вимірюється в Mбіт/с, менша ніж сумарна смуга пар портів за рахунок так званого внутрішнього блокування. Для комутаторів високого класу блокування незначно знижує інтегральну перепускну смугу пристрою.
Комутатор Ethernet 10Mбіт/с може забезпечити високу перепускну здатність за умови організації одночасних з'єднань між усіма парами портів. Однак, реально трафік звичайно являє собою ситуацію "один до багатьох" (наприклад, безліч користувачів мережі звертається до ресурсів одного сервера). У таких випадках перепускна здатність комутатора в нашому прикладі не буде перевищувати 10 Mбіт/с і комутатор не забезпечить істотної переваги в порівнянні зі звичайним концентратором (повторювачем) з точки зору режиму, що розглядається.
На Рис.2.4 три вузли A, B і D передають дані вузлу C. Комутатор зберігає пакети від вузлів A і B у своїй пам'яті доти, доки не завершиться передача пакета з вузла D. Після завершення передачі цього пакета комутатор починає передавати пакети від вузлів А та В, які зберігаються в пам’яті.
Рис.2.4 Варіант блокування
У даному випадку перепускна здатність комутатора визначається смугою каналу C (у даному випадку 10 Mбіт/с). Описана в даному прикладі ситуація є іншим варіантом блокування.
Маршрутизатор (router) дозволяє організовувати в мережі надлишкові зв'язки, які утворюють петлі. Це стає можливим тому, що маршрутизатор приймає рішення про передачу пакетів на підставі більш повної інформації про зв'язки у мережі, ніж міст чи комутатор. Маршрутизатор має у своєму розпорядженні базу топологічної інформації, яка містить дані про те, наприклад, між якими підмережами деякої мережі існують зв'язки і в якому стані (працездатному чи ні) вони знаходяться. Маючи таку інформацію, маршрутизатор може вибрати один з декількох можливих маршрутів доставки пакета адресату. У даному випадку під маршрутом розуміють проходження пакетом послідовності з декількох маршрутизаторів. На відміну від моста/комутатора, який не володіє інформацією про те, як зв'язані сегменти мережі за межами його портів, маршрутизатор аналізує всі існуючі зв'язки підмереж, тому він може вибрати оптимальний за деяким критерієм маршрут при наявності декількох альтернативних маршрутів. Рішення про вибір того чи іншого маршруту приймається кожним маршрутизатором, через який проходить пакет.
При побудові складної мережі можуть бути корисні всі типи комунікаційних пристроїв: і концентратори, і мости, і комутатори, і маршрутизатори (мережні адаптери виключені з цього списку тому, що вони необхідні завжди). Найчастіше окремий комунікаційний пристрій виконує тільки одну основну функцію, представляючи собою або повторювач, або міст, або комутатор, або маршрутизатор. Але це не завжди зручно, тому що в деяких випадках більш раціонально мати в одному корпусі багатофункціональний пристрій, який може об’єднати ці базові функції і тим самим дозволяє розроблювачу мережі використовувати його більш гнучко.
2.4 Особливості мережної технології Ethernet.
2.4.1 Етапи розвитку технології Ethernet.
Ethernet - це найпоширеніший на сьогоднішній день стандарт локальних мереж. Загальна кількість мереж, що працюють за протоколом Ethernet у теперішній час, оцінюється в 5 мільйонів, а кількість комп'ютерів з установленими мережними адаптерами Ethernet — у 50 мільйонів.
Коли говорять про Ethernet то під цим, звичайно, розуміють будь-який із варіантів цієї технології. У більш вузькому розумінні Ethernet — це мережний стандарт, впроваджений на експериментальній мережі Ethernet Network, яку фірма Xerox розробила й реалізувала в 1975 році. Метод доступу було випробувано ще раніше. У другій половині 60-х років у радіомережі Гавайського університету Aloha використовувалися різні варіанти конкурентного доступу до загального передаючого середовища (CSMA/CD). B 1980 році фірми DЕС, Intel та Xerox спільно розробили й опублікували стандарт Ethernet версії II для мережі, побудованої на основі коаксіального кабелю, який став останньою версією фірмового стандарту Ethernet. Тому фірмову версію стандарту Ethernet називають стандартом Ethernet DIX або Ethernet II.
Дещо пізніше на його основі з’явився стандарт IEEE 802.3. За першими літерами назв цих фірм утворено скорочення DIX, що фігурує в описі цієї технології. Слово Ether (ефір) в назві технології означає різноманіття можливих середовищ передачі. Перші версії – Ethernet v1.0 і Ethernet v2.0 застосовувались тільки для коаксіального кабелю, стандарт IEEE 802.3 розглядає і інші варіанти середовищ передачі – виту пару і оптоволокно. У стандарті IEEE 802.3 розрізняють рівні MAC і LLC , в оригінальному Ethernet обидва ці рівні об'єднані в єдиний канальний рівень.
У Ethernet DIX визначається протокол тестування конфігурації (Ethernet Configuration Test Protocol), що відсутній у IEEE 802.3. Трохи відрізняється і формат кадру, хоча мінімальні і максимальні розміри кадрів у цих стандартах збігаються. Часто для того, щоб відрізнити Ethernet, визначений стандартом IEEE, і фірмовий Ethernet DIX, перший називають технологією 802.3, а за фірмовим залишають назву Ethernet без додаткових позначень.
У залежності від типу фізичного середовища стандарт IEEE 802.3 має
різні модифікації - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, 10Base-FB.
Технологія Fast Ethernet є еволюційним розвитком класичної технології Ethernet. 10-мегабітний Ethernet влаштовував більшість користувачів протягом близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня перепускна здатність. Якщо для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 чи 80386 із шинами ISA (швидкість обміну 8 Мбайт/с) чи EISA (32 Мбайт/с) перепускна здатність сегмента Ethernet складала 1/8 чи 1/32 каналу "пам'ять - диск", то це добре узгоджувалося із співвідношенням обсягів обміну локальними і зовнішніми даними для комп'ютера. В теперішній час в потужних клієнтських станціях із процесорами Pentium ( або аналогами інших фірм) і шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-Мегабітного Ethernet стали працювати з перевантаженням, швидкість реакції серверів на них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більше знижуючи номінальну перепускну здатність.
У 1992 році група виробників мережного устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet як SynOptics, 3Com та ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка узагальнила б досягнення окремих компаній в області Ethernet-спадкоємного високошвидкісного стандарту. Нова технологія отримала назву Fast Ethernet.
Одночасно почалися роботи в інституті IEEE зі стандартизації нової технології - там була сформована дослідницька група з вивчення технічного потенціалу високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE розглянула 100-Мегабітні рішення, запропоновані різними виробниками. Поряд із пропозиціями Fast Ethernet Alliance ця група розглянула також і іншу високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&T.
У центрі дискусій була проблема збереження конкурентного методу доступу (CSMA/CD). Пропозиція по Fast Ethernet зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадковість і погодженість мереж 10Base-T і 100Base-T. Коаліція HP і AT&T, що мала підтримку набагато меншого числа виробників у мережній індустрії, ніж Fast Ethernet Alliance, запропонувала зовсім новий метод доступу, названий Demand Priority. Він істотно змінював картину поведінки вузлів у мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.
У травні 1995 року комітет IEEE прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3u, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3.
Відмінності Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (Рис.2.1). Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній можуть використовуватись три варіанти кабельних систем : оптоволокно, 2-х парна скручена пари категорії 5 і 4-х парна скручена пара категорії 3, причому в порівнянні з варіантами фізичної реалізації Ethernet (а їх нараховується шість), тут відмінності кожного варіанта від інших глибша - міняється і кількість провідників, і методи кодування. А тому, що фізичні варіанти Fast Ethernet створювалися одночасно, а не еволюційно, як для мереж Ethernet, то існувала можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня, які не змінюються від варіанта до варіанта, а також підрівні, специфічні для кожного варіанту .
Основними перевагами технології Fast Ethernet є: - збільшення перепускної здатності сегментів мережі до 100 Мбіт/c; - збереження методу конкурентного (випадкового ) доступу Ethernet; - збереження зіркоподібної топології мереж і підтримка традиційних середовищ передачі даних (скрученої пари й оптоволоконного кабеля).
Зазначені властивості дозволяють здійснювати поступовий перехід від мереж 10Base-T (найбільш популярного на сьогоднішній день варіанту Ethernet) до швидкісних мереж, які зберігають спадковість з добре знайомою технологією: Fast Ethernet не вимагає суттєвого перенавчання персоналу і заміни устаткування у всіх вузлах мережі, а також кабельної системи.
Офіційний стандарт 100Base-T (802.3u) встановив три різних специфікації для фізичного рівня (у термінах семирівневої моделі OSI) з підтримкою таких кабельних систем: 100Base-TX для двохпарного кабеля на неекранованій скрученій парі UTP категорії 5, або екранованій скрученій парі STP Type 1; 100Base-T4 для чотирьохпарного кабеля на неекранованій скрученій парі UTP категорії 3, 4 або 5; 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабелю.
2.4.2 Формати кадрів технології Ethernet.
Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. На Рис.2.5 приведений формат MAC-кадру Ethernet, а також часові параметри його передачі по мережі для швидкості 10 Мбіт/сек і для швидкості 100 Мбіт/сек. У кадрах стандарту Ethernet-II (чи Ethernet DIX), опублікованого компаніями Xerox, Intel і Digital ще до появи стандарту IEEE 802.3, замість двобайтового поля L (довжина поля даних) використовується двобайтовое поле T (тип кадру). Значення поля типу кадру завжди більше 1518 байт, що дозволяє легко розрізнити ці два різних формати кадрів Ethernet DIX і IEEE 802.3. Усі часові параметри передачі кадрів Fast Ethernet у 10 разів менше відповідних параметрів технології 10-Мегабітного Ethernet: міжбітовий інтервал складає 10 нс замість 100 нс, а міжкадровий інтервал - 0.96 мкс замість 9.6 мкс відповідно.
Рис.2.5 Формат MAC-кадру та час його передачі
2.4.3 Правила побудови мереж Ethernet стандарту 10 Base.
Історично склалося так, що основна маса мереж Ethernet створювалась за технологіями 10Base-2 та 10Base-T. На сьогоднішній день основними є мережі, побудовані на базі "скрученої пари". Тому надалі більш докладно розглядаємо правила побудови мереж стандарту 10Base-T, а також особливості та обмеження які накладаються при застосуванні інших стандартів (10Base-5, 10Base-2, 10Base-F, 100Base-TX, 100Base-T4 ).
Дамо декілька термінів та визначень:
Стандарт IEEE 802.3 (стандарт Ethernet) визначає локальну обчислювальну мережу як область або домен колізій.
Колізія - руйнування пакета даних в каналі під час передачі. Коли вузол посилає пакет, він одночасно перевіряє, чи не відбулася під час передачі колізія. Якщо колізія є, то вузли, які попали в неї, припиняють передачу, витримують паузу на протязі випадкового проміжку часу і повторюють передачу. Відсутність виявлення колізії показує вузлу, що передача пакета відбулася успішно.
Час, по закінченні якого пакет гарантовано проходить по каналам зв’язку від джерела до приймача , називається "максимальним періодом колового обертання повідомлення" (maximum round-trip time). Цей час визначає найгіршу ситуацію, за якої пакет пройде від вузла-відправника на одному кінці мережі до місця виникнення колізії на іншому кінці мережі і при цьому сигнал про колізію гарантовано дійде до вузла - відправника.
Правила проектування мереж стандарту 10Base-5:
Мережа стандарту 10Base-5 складається максимум з п’яти магістральных сегментів.
Сегменти мережі з’єднуються між собою репітерами (повторювачами). Їх максимальна кількість - 4.
Комп’ютери можуть бути підключені тільки до трьох сегментів магістрального кабеля.
Максимальна довжина сегмента - 500 м (довжини кабелів транссіверів не враховуються).
На кінцях кабельного сегмента треба встановлювати термінатори.
Підключення комп’ютерів до магістрального кабеля виконується за допомогою транссівера.
Максимальна відстань між комп’ютером і транссівером - 50 м.
Мінімальна відстань між транссіверами - 2,5 м.
Максимальна кількість комп’ютерів на кабельному сегменті - 100.
Максимальна кількість комп’ютерів на всіх сегментах мережі - 1024.
Максимальна загальна довжина мережі - 2500 м.
Застосовується товстий коаксіальний кабель RG-8 або RG-11.
Мережа стандарту 10Base-5 на двох коаксіальних сегментах (Рис. 2.6)
Рис.2.6 "Класичний" Ethernet (10Base-5)
Таблиця 2.2 Резюме правил та рекомендацій стандарту IEEE 802.3
Стандарт сегмента кабелю:
Мах кількість підключень
Стандарт 10Base-5
(товстий коаксіальний кабель)
100
Максимальна довжина кабелю в метрах:
Стандарт 10Base-5
(товстий коаксіальний кабель)
500
1. Максимальна кількість комп’ютерів в мережі без застосування спеціальних засобів - 1024.
2. Максимальна кількість кабельних сегментів не більше п’яти (для мережі, що не містить комутаторів або маршрутизаторів). При цьому кількість сегментів з коаксіального кабелю не може бути більше трьох.
3. Максимальна кількість концентраторів або повторювачів в довільній комбінації між найбільш віддаленими вузлами мережі - 4 (якщо серед них є хоча б один Fiber-Optic Hub, то 5).
4. Максимальна кількість мостів, комутаторів або маршрутизаторів з функціями мостів між довільними двома вузлами мережі - 7. Це рекомендація стандарту IEEE 802.1. При цьому, якщо шлях даних проходить через міст (комутатор), відлік концентраторів та кабельних сегментів починається спочатку. Міст (комутатор) ізолює трафік локальної мережі, оскільки він усуває просування пакетів (forwarding) на зворотну сторону моста в тих випадках, коли пакет пройшов кабельний сегмент, на якому знаходиться вузол-отримувач. Мости та комутатори також розпізнають пакети що попали в колізію (collision packets) і не пропускають їх на інші кабельні сегменти. Таким чином колізії усуваються в рамках кожної з ЛОМ, з’єднаних мостом або комутатором.
3. ОПИС ПРОЕКТУ МЕРЕЖІ
Згідно завдання, дана мережа повинна бути реалізована, як мережа в межах одного будинку. Архітектура даної будівлі така: є 3 поверхи площею 16*13, по 4 кімнати. Детальний план будинку буде подано нижче.
Отже, мережа має наступний вигляд:
На першому поверсі розміщено 4 кімнати :
1 кімната- 7 терміналів (включаючи додаткове робоче місце).;
2 кімната- 7 терміналів;
3 кімната- 7 терміналів;
4 кімната- 5 терміналів
На другому поверсі розміщено 4 кімнати :
1 кімната- 7 терміналів (включаючи додаткове робоче місце);
2 кімната- 7 терміналів;
3 кімната- 7 терміналів;
4 кімната- 5 терміналів
На третьому поверсі розміщено 4 кімнати :
1 кімната- 7 терміналів (включаючи додаткове робоче місце);
2 кімната- 7 терміналів;
3 кімната- 7 терміналів;
4 кімната- 5 терміналів
На другому поверсі розміщений один повторювач (repeater) для підсилення сигналу з першого поверху.
На третьому поверсі розміщений один повторювач (repeater) для підсилення сигналу з другого поверху.
На поверхах в усіх кімнатах реалізована мережа 10 Base-5.
Між поверхами реалізована мережа 10 Base-5.
Попередньо було визначено, що створювана мережа розміщується на трьох суміжних поверхах. Всі плани поверхів та план з’єднань між поверхами та їх розміри наведені нижче на Рис.3.1-3.2.
На планах використано наступні умовні позначення:
- робоча станція, що відповідає одному робочому місцю в мережі.
- репітер.
- трансівер.
- термінатор
- лінія зв’язку.
- додаткова робоча станція, що відповідає одному робочому місцю в мережі.
Рис.3.1 Умовний план поверху
Рис.3.2 Умовний план з’єднань між поверхами
Пропорційно вимірам представлені робочі місця (кружечки) та комутатори. Короб проходить в коридорі на висоті 2.90м,тобто 0.1м від стелі. В кімнатах короб проходить на висоті 0.3м. від підлоги.
На Рис.3.2 показані розрізи відповідних поверхів, а також кімнати з розташуванням в них станцій. Відповідно до умовних графічних позначень, що описані вище, на рисунках представлені всі зв’язки мережі, всі пристрої, що забезпечують функціонування мережі та зв’язки, що йдуть до іншого поверху.
4.ОБРАХУНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ МЕРЕЖІ
4.1. Обрахунок PDV (Path Delay Value).
Для спрощення обрахунків зазвичай використовують довідкові дані, що містять значення затримок розповсюдження сигналів в повторювачах, прийомопередавачах і в різних фізичних середовищах. Відповідні дані для стандарту 10Base-5 мережі Ethernet приведені в таблиці 3.
Таблиця 4.1 Дані для стандарту 10Base-5.
Тип сегменту
База лівого сегменту
База проміжного сегменту
База правого сегменту
Затримка середовища на 1м
Максимальна довжина сегмента
10 Base-5
11,8
46,5
169,5
0,0866
500
Лівий сегмент – це такий , з якого починається шлях сигналу з виходу передавача кінцевого вузла . Правий сегмент – вміщує приймач найбільш віддаленого вузла. Всі інші сегменти – проміжні. Затримки, які вносяться повторювачем, складаються із затримки вхідного транссівера, затримки блоку повторення і затримки вихідного транссівера. В таблиці всі ці затримки представлені одною величиною – базою сегмента. В таблиці також наведено подвійні величини затримок для кожного типу передаючого середовища. З кожним сегментом мережі пов’язана постійна затримка (база), яка залежить тільки від типу сегменту та від положення сегмента на шляху сигналу. База правого сегмента, в якому саме і виникає колізія, є найбільшою. Окрім того, з кожним сегментом пов’язана затримка поширення сигналу по передаючому середовищу сегмента, яка залежить від довжини сегмента. Обрахунок полягає в обчисленні затримок, які вносяться кожним відрізком кабеля (затримка сигналу на 1 м кабелю множиться на довжину сегмента), та їх сумуванні із значенням відповідних баз. Загальне значення PDV не повинно перевершувати 575 bt.
Оскільки лівий і правий сегменти мають різні величини базової затримки, то у випадку різних типів сегментів на кінцях мережі необхідно виконати обрахунок двічі: перший раз прийняти в якості лівого сегмент одного типу, а другий раз – сегмент іншого типу. За результат приймається максимальне значення PDV.
Для мережі на Рис.3.1 :
Лівий сегмент 1 : 11,8 + 54 * 0,0866 = 16,48 bt.
Правий сегмент 2 : 169,5 + 54 * 0,0866 = 174,18 bt.
Проміжний сегмент 2 : 46,5 + 3 * 0,0866 = 46,76 bt.
Проміжний сегмент 3 : 46,5 + 3 * 0,0866= 46,76 bt.
Сума всіх складових: PDV = 16,48 + 174,18 + 46,76 + 46,76 = 284,18 bt.
Додаємо ще 10% запасу від знайденого PDV.
Отримуємо PDV = 312,6 bt. Оскільки значення PDV менше максимально допустимої величини 575 bt, то ця мережа відповідає критерію максимально можливої затримки подвійного обертання сигналу.
4.2. Розрахунок PVV (Path Variability Value).
Щоб визнати конфігурацію мережі коректною необхідно розрахувати також зменшення міжкадрового інтервалу PVV. Для розрахунку PVV для Ethernet також використовуються дані з таблиці 4.2 рекомендовані ІЕЕЕ
18.11.2017 18:11-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора