Захаров_ССПИ

роко применялись для организации взаимодействия абонентских систем, расположенных в сетях, построенных по технологиям

Ethernet, ArcNet, Token Ring .

Логическая структура моста двухуровневая (см. рис. 21). Перенос пользовательских блоков данных из одной подсети в другую выполняют в этом случае специальные канальные процессы.

Рис. 21. Логическая структура моста

Форматы передаваемых блоков данных и размеры их мост не изменяет, поэтому в соединяемых при помощи мостов подсетях должны быть согласованы структура адресов и размер кадров. Мосты не имеют механизма управления потоками, поэтому если входной поток больше выходного, то буферы переполняются и «избыточные» кадры выбрасываются.

При объединении сетей с использованием мостов не рекомендуется использовать петлевые соединения, так как в этом случае информация может бесконечно циркулировать по петле. На рис. 22 представлена схема объединения трех подсетей. Для повышения надежности объединённой сети один из мостов в петле, например М3, необходимо сделать резервным. Интеллектуальные мосты выполняют также роль фильтров, не пропускающих сквозь себя пакеты, не адресованные другой части сети.

41

Рис. 22. Схема объединения сетей с использованием мостов

Коммутатор (switch) представляет собой многопортовое устройство, соединяет между собой только каналы передачи данныхиобразуетфизическуюбазутрактапередачимеждуабонентскими системами. Коммутация информации осуществляется прозрачным образом, т. е. без какой-либо обработки ее.

Отличительной особенностью коммутаторов является отсутствие буферов. Для использования коммутаторов необходимо условие равенства скоростей передачи информации в соединяемых каналах. Объединение сетей на базе коммутаторов имеет одноуровневую архитектуру (рис. 23).

Наиболее широко коммутаторы каналов используются в сетях стационарной и мобильной телефонной связи. Соединение между абонентскими системами в коммутаторе устанавливается после обработки служебной (сигнальной) информации. Коммутаторы не надо путать с многопортовыми мостами, которые в последнее время широко применяются в локальных сетях, обрабатывают кадры

впараллельном режиме, но также называются коммутаторами.

Воснове объединения сетей с использованием ассоциативных систем лежат два принципа: с установлением соединения и без установления соединения. Первый – позволяет распределять буферы и другие ресурсы системы, обеспечивая простое и надежное

42

управление потоками информации между сетями и уведомление о потере блоков данных, но при этом требует сложных межсетевых протоколов, второй – организовать эффективное взаимодействие абонентов различных сетей между собой, используя простые протоколы,иобеспечитьассоциативнымсистемамвозможностьработы с высокой скоростью. При этом преимущества первого метода для второго будут являться недостатками и требуют особого внимания разработчиков соответствующих протоколов.

Рис. 23. Логическая структура коммутатора

Для объединения сетей разработаны две модели – протокольная и эстафетная. В протокольной модели в верхней части сетевого уровня располагается межсетевой протокол, благодаря емуобесетимогутпрактическиработатькакодна.Ассоциативные системы обеспечивают в этом случае коммутацию информации. В эстафетноймоделимежсетевойпротоколпрактическиотсутствует ипередачауправляющейинформациичерезассоциативнуюсистему не происходит. В каждой сети происходит опознание глобальных адресов и выбираются маршруты движения информации.

Базовые функциональные профили

Базовые функциональные профили являются наборами взаимосвязанных стандартов, покрывающих группу уровней области взаимодействия открытых систем, а также основой большого разнообразия функциональных сетей, как локальных, так и территориальных.

43

Комплекс базовых профилей охватывает два уровня области взаимодействия открытых систем (стандарты ISO) – канальный

ифизический (PLS). При этом канальный уровень разбивается на два подуровня: 2Б – управление логическим каналом (LLC) и 2А – управление доступом к физическим средствам соединения (MAC). На рис. 24 приведена структурная схема комплекса базовых профилей.

Комплекс включает в себя 2 нижних уровня модели OSI, определяемых общими спецификациями ISO 802/1, ISO 802/2 и рядом специальных профилей, состоящих из MAC-подуровня канального уровня и соответствующего физического уровня,

иописывает единую схему подключения к коммуникационной подсети абонентской системы (рис. 25) с использованием блока доступа. Для стандартизации подключения определяются два интерфейса блока доступа: с абонентской системой и с физическими средствами соединений.

Рис. 24. Комплекс базовых функциональных профилей

Спецификации стандарта ISO 8802/01 носят общий для всех технологий характер и описывают взаимодействие между другими стандартами ISO 8802/x и верхними уровнями базовой эталонноймоделиипредставляютсобойстандартыпопостроениюболее сложных сетей на основе базовых топологий. Набор стандартов, разработанных подкомитетом 802/1, постоянно растёт и недавно пополнился двумя важными стандартами: 802/1Q, определяющим способ построения виртуальных сетей (Virtual LAN) в сетях на

44

основе коммутаторов, и стандартом 802/1Р, описывающем способ приоритезации трафика на канальном уровне и механизмы QоS.

Рис. 25. Схема подключения абонентской системы к коммуникационной подсети

Стандарт ISO 8802/2 определяет общие для всех рассматри-

ваемыхсетейфункцииверхнего2Б-подуровняканальногоуровня и не зависит от используемых физических средств соединений. Определяемые этим стандартом функции описывают передачу по сети блоков информации, называемых кадрами, и обеспечивают два вида сервиса – с установлением соединения и без установления соединения.

Профили, включающие в себя MAC-подуровень канального уровня и физический уровень, определяют базу существующих в настоящее время типов сетей. Их спецификации явились результатом деятельности рабочих групп комитета 802 ISO: 802/3 – 802/17.

Стандарт 802.3 определила технология построения локальной сетинаосновемоноканала,реализованнаякомпаниейXeroxв1975 году, известная как Ehternet. В основе технологии лежит метод случайного доступа, дающий возможность абонентским станциям

45

начинать передачу в любой произвольный момент времени. При одновременной передаче нескольких станций в сети возникает столкновение кадров – конфликт, при котором все станции прекращают передачу. После произвольного интервала времени (для каждой системы – своего) передача повторяется. При повторном конфликте время ожидания повторной передачи удваивается. Такому алгоритму работы свойственны простота реализации, высокие надёжность и эффективность при небольшом трафике, а также минимальное время доставки пакетов при значительном числе абонентов в сети. При росте трафика резко падает производительность сети, при этом не гарантируется определенное время доставки пакета (проблема с реальным временем).

Стандарт 802/4 определяет моноканал с полномочиями. Он появился как обобщение технологии ArcNet компании DataPoint и известен как технология «маркерная шина». В основе технологии лежит метод управляемого маркерного доступа, определяющий очерёдность передачи путём пересылки от компьютера к компьютеру специального короткого пакета, называемого маркером, и позволяющий передавать пакеты пользователей за определённое ограниченное время. Данный метод давал возможность работы абонентским системам в реальном времени. Возникающие при работе сети трудности в виде потери маркера либо отключения одной из станций, приводящего к разрыву логического кольца и требующего его переадресации, значительно усложняют протокол канального уровня.

Стандарт 802/5, называемый «маркерное кольцо», был разработан фирмой IBM, имеет аналогичный с предыдущим способ доступа. Отличие заключается в использовании топологии «циклическое кольцо». Для управления полномочиями (передачей) одна из абонентских систем становится активным монитором, который контролирует движение маркера и отвечает за обнаружение и исправление ошибок.

Для построения беспроводных сетей различных назначений былиразработаныстандарты802.11,802.15и802.16.Наосновеэтих стандартовразработанытехнологиибеспроводныхлокальныхсетей WiFi,персональныхсетейрадиодоступаBluetoothигородскихсетей

46

широкополосного радиодоступа WiMax, учитывающие специфические особенности сетей и используемых диапазонов радиоволн.

Любой из рассмотренных профилей описывает единую схему подключения в коммуникационную подсеть абонентской системы и определяется только двумя уровнями области взаимодействия, поэтому данные профили представляют собой опору для построения различных информационных сетей, т. е. являются базовыми.

В настоящее время стандарты 802/3, 802/11, 802/15 и 802/16,

разработанные рабочими группами комитета 802, получили широкую популярность. Деятельность остальных рабочих групп,

работавших над стандартами 802/4 – 802/10, 802/12, 802/14, при-

остановлена либо свёрнута за ненадобностью.

Рекомендуемая литература

1.Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Оли-

фер. – 3-е изд. – СПб.: Питер, 2009. – 958 с.

2.Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2009. – 992 с.

3.Корпорация Cisco Systems, Inc. Программа сетевой ака-

демии Cisco CCNA 1 и 2: Вспомогательное руководство: пер. с англ. – 3-е изд, с испр. – М.: Вильямс, 2005. – 1168 с.

4.Корпорация Cisco Systems, Inc. Программа сетевой ака-

демии Cisco CCNA 3 и 4: Вспомогательное руководство: пер. с

англ. – М.: Вильямс, 2007. – 994 с.

5.Шварц, М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: в 2 ч. / М. Шварц.: пер. с англ. – М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат.

лит., 1992.

6.Вишневский, В. М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации / Вишневский В. М. и др. – М.: Техносфера, 2005. – 592 с.

7. Григорьев, В. А. Сети и системы радиодоступа / В. А. Григорьев, О. И. Лагутенко, Ю. А. Распаев. – М: Эко-Трендз, 2005. – 384 с.

47

Оглавление

Структура информационной сети 3 Коммуникационные подсети (КП) 5 Моноканальные подсети 7 Циклические подсети 10 Узловые подсети 13

Многоуровневая архитектура сетей 14 Базовая эталонная модель OSI 18 Физический уровень 25 Канальный уровень 25 Сетевой уровень 29 Транспортный уровень 31 Сеансовый уровень 33 Представительный уровень 33 Прикладной уровень 34 Сетевая модель TCP/IP 35

Абонентские, административные и ассоциативные системы 37

Абонентские и административные системы 37 Ассоциативные системы. Объединение сетей 39 Базовые функциональные профили 43 Рекомендуемая литература 47

Учебное издание

Захаров Александр Сергеевич

Архитектура   информационно-вычислительных сетей

Методические указания

Редактор, корректор М. В. Никулина Верстка М. В. Никулина

Подписано в печать 25.03.13. Формат 60×84 1/16.

Усл. печ. л. 2,79. Уч.-изд. л. 2,5.

Тираж 50 экз. Заказ

Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе ЯрГУ.

Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова. 150000, Ярославль, ул. Советская, 14.

48