- •Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
- •Список сокращений
- •Введение
- •Лекция 1.
- •1. Общие характеристики
- •1.1 Основные определения и термины
- •1.2 Особенности лвс
- •Вопросы:
- •Лекция 2.
- •2. Топология вычислительной сети и методы доступа
- •2.1 Топология вычислительной сети
- •2.1.1 Общая шина
- •2.1.2 Кольцо
- •2.1.3 Звезда
- •Вопросы:
- •Лекции 3.
- •3. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •3.1 Семиуровневая модель osi
- •3.2 Взаимодействие уровней модели osi
- •Вопросы:
- •Лекция 4.
- •4. Общие сведения и функции уровней osi
- •4.1 Прикладной уровень (Application layer)
- •4.2 Уровень представления данных (Presentation layer)
- •4.3 Сеансовый уровень (Session layer)
- •4.4 Транспортный уровень (Transport Layer)
- •4.5 Сетевой уровень (Network Layer)
- •4.6 Канальный уровень (Data Link)
- •4.7 Физический уровень (Physical Layer)
- •Вопросы:
- •Лекция 5.
- •5. Стек-протоколы локальных сетей
- •5.1 Уровень mac
- •5.2 Уровень llc
- •5.3 Стандарты лвс
- •Лекция 6
- •6. Методы доступа
- •6.1 Csma/cd
- •6.2 Csma/ca
- •6.3 Tpma
- •6.4 Tdma
- •6.5 Fdma
- •6.6 Тактируемый метод доступа.
- •6.7 Метод «вставка регистра».
- •Вопросы:
- •Лекция 7
- •7. Методы кодирования в локальных сетях
- •7.1 Коды без возврата к нулю nrz
- •7.2 Коды с возвратом к нулю rz
- •7.3 Манчестерский код
- •7.4 Дифференциальный манчестерский код
- •7.5 Код mlt-3
- •7.6 Код 8в6т
- •7.7 Код 4в5в
- •Вопросы:
- •Лекция 8
- •8. Структурированная кабельная система и среды передач
- •8.1 Принципы проектирования.
- •8.1.1 Стадии проектирования.
- •8.1.2 Телекоммуникационная стадия проектирования.
- •8.2 Этапы создания скс.
- •8.3 Международный стандарт iso/iec 11801 "Информационная технология – Универсальная Кабельная Система для зданий и территории заказчика".
- •8.4 Российские стандарты. Электроустановки зданий и сооружений
- •8.5 Среды передачи.
- •8.5.1 Физическая среда передачи данных.
- •8.5.2 Кабели связи, линии связи, каналы связи.
- •8.6 Типы кабелей и структурированные кабельные системы.
- •8.7 Кабельные системы.
- •8.8 Типы кабелей.
- •8.8.1 Кабель типа «витая пара» (twisted pair).
- •8.8.2 Коаксиальные кабели.
- •8.8.3 Оптоволоконный кабель.
- •8.9 Кабельные системы Ethernet.
- •10Base-t, 100Base-tx
- •10Base 2:
- •Лекция 9
- •9. Сетевые технологии
- •9.1 Ethernet 802.3
- •9.1.1 Аппаратура 10base 5
- •9.1.2 Аппаратура 10base 2
- •9.1.3 Аппаратура 10base т
- •9.1.4 Аппаратура 10base f
- •9.1.5 Выбор конфигураций Ethernet
- •9.1.6 Правило 5-4-3
- •9.1.7 Модель на основе подсчета временных характеристик сети Ethernet
- •9.1.8 Расчет двойного времени прохождения сигнала по сети
- •9.1.9 Расчет длины межкадрового интервала
- •9.2 Fast Ethernet 802.3
- •9.2.1 Краткая характеристика сети Fast Ethernet
- •9.2.2 100Base tx
- •9.2.3 100Base t4
- •9.2.4 100Base fx
- •9.2.5 Выбор конфигурации Fast Ethernet
- •9.2.6 Числовая модель
- •9.2.7 Дуплексный режим работы Fast Ethernet
- •9.2.8 Управление потоком в полудуплексном режиме
- •Вопросы:
- •Лекция 10
- •10. Сетевые технологии
- •10.1 Gigabit Ethernet
- •10.2 Стандарты 802.4 и 802.6
- •10.3 Token Ring 802.5
- •10.3.1 Характеристика сети Token Ring
- •10.3.2 Формат маркера и формат кадра Token Ring
- •10.3.3 Сравнение Token Ring и Ethernet
- •10.4 Arcnet
- •10.4.1 Основные характеристики сети Arcnet
- •10.5 Fddi
- •10.5.1 Основные технические характеристики fddi
- •10.5.2 Формат маркера и формат кадра fddi
- •10.5.3 Особенности fddi
- •10.6 100 Vg – Any lan
- •10.6.1 Основные технические характеристики сети Any lan
- •10.6.2 Режимы работы Any lan
- •Вопросы:
- •Лекция 11
- •11. Компоненты лвс
- •11.1 Основные компоненты (оборудование). Функции.
- •11.2 Сетевое оборудование
- •11.2.1 Сетевые адаптеры, или nic (Network Interface Card)
- •11.2.2 Настройка сетевого адаптера и трансивера
- •11.2.3 Функции сетевых адаптеров
- •11.2.4 Базовый, или физический, адрес
- •11.2.5 Типы сетевых адаптеров
- •11.2.6 Повторители и концентраторы
- •11.2.7 Планирование сети с концентратором
- •11.2.8 Преимущества концентратора
- •Вопросы:
- •Лекция 12
- •12. Мосты и коммутаторы
- •12.1 Коммутатор
- •12.2 Коммутатор локальной сети
- •12.3 Маршрутизатор
- •12.4 Шлюзы
- •Вопросы:
- •Лекция 13
- •13. Защита информации в локальных сетях
- •13.1 Классификация средств защиты информации
- •13.2 Классические алгоритмы шифрования данных
- •13.3 Стандартные методы шифрования
- •13.4 Программные средства защиты информации
- •Вопросы:
- •Лекция 14
- •14. Коммутируемые локальные сети
- •14.1 Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов
- •14.2 Преимущества логической структуризации сети
- •14.3 Алгоритм прозрачного моста ieee 802.1d
- •14.4 Топологические ограничения коммутаторов в локальных сетях
- •14.5 Коммутаторы
- •14.5.1 Особенности коммутаторов
- •14.5.2 Неблокирующие коммутаторы
- •Вопросы:
- •Лекция 15
- •15. Виртуальные локальные сети (vlan)
- •15.1 Назначение виртуальных сетей
- •15.2 Типы виртуальных сетей
- •15.3 Vlan на основе группировки портов
- •15.4 Vlan на основе группировки мас-адресов
- •15.5 Использование меток в дополнительном поле кадра — стандарты 802.1 q/p и фирменные решения
- •15.6 Использование спецификации lane
- •15.7 Использование сетевого протокола
- •Вопросы:
- •Лекция 16
- •16. Беспроводные локальные сети
- •16.1 Технологии, используемые в радиочастотных локальных сетях
- •16.2 Конфигурации радиочастотных локальных сетей
- •16.3 Беспроводные локальные сети на инфракрасном излучении
- •16.4 Wi-Fi
- •16.4.1 Несколько компонентов «прикладного» wi-fi
- •16.4.2 Перспективы развития «прикладного» wi-fi
- •Вопросы:
- •17. Сетевое управление
- •17.1 Функциональные группы задач управления
- •17.2 Архитектуры систем управления сетями
- •17.3 Стандарты систем управления на основе протокола snmp
- •17.4 Структура snmp mib
- •17.5 Формат snmp-сообщений
- •17.6 Недостатки протокола snmp
- •17.7 Протокол tftp
- •17.8 Web-управление
- •17.9 Консольное управление
- •17.10 Управление через Telnet
- •Вопросы:
- •Глоссарий
- •Список рекомендуемых источников
- •443010, Г. Самара, ул. Льва Толстого 23.
Вопросы:
1. Почему VLAN можно назвать доменом широковещательного трафика?
2. Каким образом можно объединить несколько виртуальных локальных сетей?
3. Назовите основные способы образования VLAN.
4. Почему группирование портов плохо работает в сети, построенной на нескольких коммутаторах?
5. Можно ли одновременно использовать группирование портов и стандарт IEEE802.1Q?
6. Описать три типа трафика: трафик входного порта (Ingress Port), внутренний трафик (Progress Traffic),трафик выходного порта (Egress Port).
7. Перечислите ограничения сетей, построенных на основе коммутаторов.
8. В каких случаях целесообразнее выполнить агрегирование каналов, чем выбрать более скоростную версию технологии Ethernet?
9. Каким образом стандарт IEEE 802.1Q решает проблему построения VLAN на нескольких коммутаторах?
10.Должен ли алгоритм покрывающего дерева учитывать наличие в сети VLAN?
11. Что делать, если коммутаторы сети поддерживают меньшее количество очередей, чем существует классов трафика?
Лекция 16
16. Беспроводные локальные сети
Беспроводные компьютерные сети, первые промышленные образцы которых появились в конце 80-х годов, в настоящее время завоевывают все большую популярность. Согласно прогнозам экспертов, в ближайшие пять лет объем продаж беспроводных сетей в США возрастет почти в 10 раз.
Причины, побуждающие сетевых администраторов перейти к использованию беспроводных технологий (которые пока что дороже и имеют более низкую пропускную способность, чем кабельные сети) различны, хотя все они так или иначе следуют из необходимости обойтись без кабельных работ. В США и Западной Европе радиосвязь рассматривается как возможная альтернатива использования арендованных линий, экономичный способ организации временных сетей или как возможность предоставления сетевого обслуживания мобильным пользователям.
В настоящее время имеется два основных типа беспроводных локальных сетей: системы, использующие передачу данных на радиочастотах с малой мощностью и инфракрасные локальные сети. Рассмотрим эти технологии и их использование в локальных сетях.
16.1 Технологии, используемые в радиочастотных локальных сетях
Радиоволны проникают через большинство стен внутренних помещений, что позволяет обслуживать несколько комнат или целое здание с помощью одной радиостанции. Однако проходя через стены и потолки, радиосигнал может претерпевать сильное затухание, степень которого зависит от толщины и материала конструкций.
Использование радиочастот регулируется национальными организациями связи. В разных странах могут выделяться различные диапазоны для одних и тех же целей, что сильно осложнят жизнь производителям, которым приходится разрабатывать модели с учетом страны, снижает эффективность производства и соответственно повышает стоимость изделий для конечных пользователей.
Беспроводные сетевые комплексы могут объединять в локальную сеть компьютеры, находящиеся в одной комнате или в одном здании, а также обеспечивать связь между зданиями. Беспроводное оборудование в пределах комнаты удобно использовать для различных временных применений или если надо объединить в сеть мобильных пользователей в пределах одной комнаты. Сетевые адаптеры, реализующие такие сети, обычно недороги и малогабаритны, радиус действия радиосвязи в таких изделиях невелик.
Сетевое радиооборудование для связи в пределах одного здания существенно дороже и сложнее “комнатных” адаптеров: оно должно обеспечивать проникновение радиоволны сквозь стены и перекрытия, решать проблему многократных отражений. Это оборудование незаменимо в тех случаях, когда кабельные работы, связанные с проделыванием отверстий в стенах и перекрытиях здания, невозможны по техническим и/или организационным причинам (временная аренда, железобетонные стены, административный запрет), а также в тех случаях, когда частые организационные перестройки требуют постоянного переконфигурирования сетей.
Наиболее интересными являются изделия, обеспечивающие связь между зданиями, расстояние между которыми может быть весьма значительно. Физически такие изделия представляют собой сетевое устройство, осуществляющее отбор пакетов для передачи удаленному сегменту из общего потока сообщений, и направленную антенну, действующую, как правило, в зоне прямой видимости. Такие сетевые радиомосты нужны, когда необходимо обеспечить связь между удаленными сегментами локальной сети, а прокладка кабеля или использование арендованных линий невозможны.
В локальных сетях могут применяться четыре основные технологии, использующие лицензируемые и нелицензируемые радиочастоты:
узкополосная передача с частотной модуляцией (FM - Frequency Modulation);
множественный доступ с разделением частот - FDMA (Frequency Division Multiple Access);
множественный доступ с разделением по времени - TDMA (Time Division Multiple Access);
передача с разнесением сигнала по спектру - SST (Spread Spectrum Transmission).
Кроме того, существуют продукты, реализующие различные модификации или комбинации этих технологий.
Технология узкополосной FМ прошла более долгий путь развития, чем другие беспроводные технологии, и реализуется с помощью более дешевых устройств. Однако для использования систем FM требуется получать лицензию на радиочастоты в национальных агентствах связи. В США технология FM все больше вытесняется нелицензируемыми системами ТDМА и SST.
В отличие от FM, являющейся аналоговой технологией, FDМА, TDMA и SST являются различными формами цифрового радио. Это означает, что как данные, так и речь и видеоинформация передаются в виде битового потока.
В технологии FDMA для обслуживания нескольких пользователей диапазон радиочастот разделяется на несколько узких частотных каналов. Большинство современных систем цифрового радио используют FDMA.
Более высокой, чем в FDMA, пропускной способности можно достичь с помощью технологии TDMA, разделяя радиоканалы на временные промежутки. Каждому пользователю назначаются различные временные интервалы для передачи и приема.
Эта технология в основном используется в Европе и положена в основу европейского стандарта цифровой беспроводной связи (Digital European Cordless Telecommunications).
Первая система SST была разработана во время второй мировой войны для устойчивой к радиоперехвату системы радиоуправления торпедами. Идея, лежащая в основе этой технологии, довольно проста. Передатчик и приемник “скачут” с частоты на частоту в широком диапазоне синхронно друг другу. Не зная псевдослучайной последовательности, в соответствии с которой изменяется частота передачи, перехватить такой сигнал очень сложно. Этот тип SST называется передачей с разнесением сигнала по спектру со “скачущей” частотой – PH/SS (Frequency Mopping/ Spread Spectrum).
Другой широко распространенный вариант SST называется передачей с разнесением сигнала по спектру с прямой последовательностью – OS/SS (Direct Sequence/ Spread Spectrum). В этой технологии сигнал не “скачет” с одной частоты на другую, а в каждый момент времени разнесен по нескольким частотам из спектра в соответствии с определенной кодовой последовательностью.
В силу разнесения по спектру сигналы SST выглядят как “белый шум” для обычных приемопередатчиков, работающих на конкретных частотах этого же диапазона. И, аналогично, обычные узкополосные радиосигналы выглядят как “белый шум” для систем SST.
Еще одним методом, используемым в системах SST, является метод множественного доступа с кодовым разделением – CDMA (Code Division Multiple Access), позволяющий поддерживать несколько одновременных сеансов передачи речи или данных по одному и тому же широкополосному радиоканалу.
У систем SST есть уникальное преимущество перед системами CDMA. Если передатчикам CDMA необходимо работать с мощностью примерно 1 мВт, то устройства, разносящие сигнал по спектру, могут иметь выходную мощность до 1 Вт. Эта особенность обусловлена тем, что технология SST по своей сути менее подвержена интерференции. Это связано с тем, что системы SST вследствие своего принципа работы нечувствительны к затуханию радиосигнала, часто возникающему в обычных узкополосных радиосистемах, когда радиосигнал приходит в точку приема по нескольким путям с разными фазами не интерферирует сам с собой. В каждый определенный момент времени в заданной точке подобное затухание происходит только на конкретных частотах. Из-за того, что сигналы SST разнесены по спектру частот, они становятся малочувствительными к затуханию из-за расхождения фаз.