Контрольная по физтческой среде

WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access).

Как работает WiMax

WiMax состоит из 2 частей:

БС WiMax

1. , может размещаться на высотном объекте: здании или вышке.

2. Приемник WiMax: антенна с приемником, в форм-факторе карты PC Card, карты расширения ПК или внешней карты.

Скорость передачи в зонах прямой видимости может достигать 100Мбит/сек. Режим работы БС WiMax близок к стандарту 802.11 (Wi-Fi), что допускает совместимость клиентских устройств. Технология WiMax применяется как на “последней миле”- на конечном участке между провайдером и пользователем, так и для предоставления доступа региональным сетям.

Все БС сети WiMax должны обязательно находиться в зоне прямой видимости. Как минимум 1 из БС может быть постоянно связанна с сетью провайдера через широкополосное скоростное соединение, гарантирующее высокую скорость передачи данных. Чем больше станций имеют доступ к сети провайдера тем выше скорость и надежность передачи данных. Однако даже при не большом количестве точек система способна корректно распределить нагрузку за счет сотовой топологии. На базе сотового принципа разрабатываются пути построения оптимальной сети, огибающие крупные объекты, например горные массивы, когда серия последовательных станций передает данные по эстафетному принципу. WiMax – стандарт IEEE 802.16. для соединения БС с пользователем необходимо наличие абонентского оборудования.

Режим работы WiMax

Стандарт 802.16е-2005 выработал следующие режимы работы:

1. Fixed WiMax – фиксированный доступ.

2. Nomadic WiMax - сеансовый доступ.

3. Portable WiMax – доступ в режиме перемещения.

4. Mobile WiMax – мобильный доступ.

Fixed WiMax – представляет собой альтернативу широкополосным проводным технологиям. Используемы диапазон часто от 10 до 66 ГГц. Данный частотный диапазон позволяет избежать одну из главных проблем радиосвязи – многолучевое распространение сигнала. Ширина каналов связи в этом частотном диапазоне довольно велика. Типичное значение 25 или 28 МГц, что позволяет достигать скорости до 120Мбит/с.

Nomadic WiMax – добавил понятие сессий, что позволяет свободно перемещать клиентское оборудование между сессиями и восстанавливать соединение с помощью других вышек.

Portable WiMax – добавлена возможность автоматического переключения клиента от 1 БС к другой без потери соединения.

Преимущества WiMax

Цель технологии WiMax заключается в том что бы предоставить универсальный беспроводной доступ для широкого спектра устройств ( мобильные телефоны, компьютеры и т. д.).

1. По сравнению с проводными технологиями, беспроводными или спутниковыми системами сети WiMax должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно хватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр коммуникационных и информационных технологий.

2. Стандарт объединяет в себя технологии уровня оператора связи , а так же технологий “последней мили”

3. Данные технологии более гибкие и как следствие более просты в развертывании, могут масштабироваться.

4. Дальность радиуса действия

5. Данная технология изначально содержит в себе протокол IP.

С

Модель OSI

Данные Уровень

Прикладной доступ к сетевым службам

Данные

Блоки

пакеты

кадры

биты

Представление и кодирование данных

Транспортный.

Сеансовый. Управление сеансами связи

Управление сеансами

емиуровневая модель взаимодействия открытых систем OSI.

Прикладной уровень (Application layer). Это высший уровень модели , который отвечает за организацию взаимодействия ПП пользователя с процессами модели OSI, обеспечивая им набор определенных сетевых услуг (передача файлов, обмен почтовыми сообщениями, доступ к принтеру, управление сетью и т. д.).

На этом уровне единицы данных протокола (PDU) является сообщение (Message), называемое пакетом данных протокола прикладного уровня (Presentation Protocol Data Unit – PPDU).

Взаимодействие сообщения с высшим уровнем модели осуществляется через прикладной программный интерфейс (API).

Назначения, задачи и функции прикладного уровня определяются набором протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к сетевым ресурсам, например:

1. FTP (File Transfer Protocol) – используется для передачи файлов между компьютерами, на которых могут быть установлены разные ОС или плат-формы; при этом с помощью клиентской программы FTP обеспечивается организация соединения и загрузки файлов с сервера, а ПО FTP-сервера используется на компьютере, передающем файлы;

2. Протокол Telnet, который в отличии от FTP нельзя использовать для копирования файлов с одного компьютера на другой, он используется только для чтения и для выполнения приложений на удаленном узле;

3. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – представляет собой простой протокол почтовой службы в коде ASCII с помощью которого осуществляется передача в интернет электронных сообщений и писем. Так же используется многими популярными программами отправки электронных сообщений.

4. SBMP (Simple Network Management Protocol) – используется с разными Платформами и ОС для получения информации о сети и состоит из 2 частей.

Уровень представления (Presentation Layer) – этот уровень обеспечивает требуемую форму представления передаваемой по сети информации без изменения ее содержания. Единицей информации при обмене между 2 ПП по компьютерной сети является пакет данных протокола уровня представления (Presentation Protocol Data Unit – PPDU).

На этом уровне анализируется представление символов, формат страниц и графическое кодирование вместе с различными правилами шифрования. Средствами данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолевать синтаксические различия представления данных. Благодаря этому информация передаваемая прикладным уровнем 1 системы будет понятна прикладному уровню другой системы.

Также на данном уровне выполняются следующие основные процедуры:

1. Шифрование и дешифрование данных, благодаря которым обеспечивается секретность обмена данными, сразу для всех прикладных служб (примером такого протокола является протокол SSL (Secure Socket Layer – уровень защищенных гнезд-сокетов), обеспечивающий секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP;

2. Сжатие данных, т е уменьшение объема данных с целью их быстрой передачи по сети;

3. Преобразование данных из 1 протокола в другой для передачи из между разными платформами и ОС.

Уровень представления на принимающем компьютере обеспечивает распаковку, расшифровку и другие преобразования данных в формат, пригодный для пользовательских приложений и передачи данных на прикладной уровень.

Уровень представления может поддерживаться с помощью ре-директора , представляющего собой программу, которая определяет средство обработки запросов, а так же шлюза в виде устройства или программы, служащего точкой соединения между 2 разными сетями. К наиболее распространенным шлюзам относятся: ПО GSNW, шлюз электронной почты и шлюз SNA.

Сеансовый уровень (Session Layer) – этот уровень обеспечивает координацию связи между 2 компьютерами сети. Единицей обмена является пакет данных протокола сеансового уровня (Session Protocol Data Unit - SPDU). Для организации передачи данных и синхронизации процедур взаимодействия предусмотрены следующие функции:

1. Уровень отвечает за установление сеанса связи между передающим и принимающим узлами, организует сеанс обмена данными, управляет приемом и передачей пакетов, обеспечивает завершение сеанса.

2. Осуществляется контроль над степенью завершения длинных передач, что позволяет избежать повторной пересылки данных при разрывах связи и возобновить передачу с прерванного места.

3. Обеспечивается управление диалогом для того чтобы фиксировать какая из сторон в настоящий момент является активной.

4. Уровень устанавливает и разрывает диалоги приложения с приложениям.

5. Уровень проверяет режим связи (дуплексный или дуплексный). В дуплексном режиме осуществляется двунаправленная коммуникация.

6. Определяются категории услуг и генерируются сообщения о неполадках у себя и на высшее стоящих уровнях.

7. Уровень может выполнять задачи обеспечения безопасности и распознавания имен.

На этом уровне используются интерфейсы NetBIOS и Winsock.

Интерфейс NetBIOS (Network Basic Input/Оutput System) – обеспечивает установления соединения между 2 узлами, обработку длинных сообщений, обнаружение и устранение ошибок, не гарантированную доставку сообщений без установления соединения, установление соединений и гарантированную доставку сообщений. Функции общего управления. На этом уровне приложение освобождается от необходимости учитывать все детали работы сети.

Интерфейс Winsock – обрабатывает запросы ввода-вывода для приложений интернет в среде виндоус

Подуровень управления логической связью LLC на данном подуровне определяется логическая топология сети которая может не совпадать с физической а так же осуществляется установка и поддержка виртуального канала связи.

Транспортный уровень – этот уровень занимает центральное место в иерархии уровне в сети. Он является конечным уровнем между вышележами уровнями, в сильной мере зависящими от приложениями, и ниже лежащими. Сообщениями является пакет данных протокола транспортного уровня. По сути дела транспортный уровень связывает промежуточ­ные системы (Intermediate System — IS), обеспечивающие передачу пакетов между отправителем и получателем с использованием ниж­них уровней, и оконечные системы (End System — ES), работающие на верхних уровнях.

Назначение транспортного уровня — обеспечение качественной передачи сообщений от отправителя к получателю и контроль ошибок. Модель OSI определяет пять классов транспорт­ного сервиса (услуг), который обеспечивает требуемые пропускную способность, задержку прохождения, уровень достоверности, пре­доставляет возможность восстановления прерванной связи, а так­же обладает способностью к обнаружению ошибок передачи (та­ких как искажение, потеря и дублирование пакетов) и их управле­нию.

Выбор класса сервиса транспортного уровня зависит от степени надежности, обеспечиваемой вышележащими и нижеле­жащими уровнями. Например, если качество каналов передачи связи очень высокое и вероятность возникновения ошибок, не об­наруженных протоколами более низких уровней, невелика, то це­лесообразно воспользоваться одним из облегченных сервисов транспортного уровня без многочисленных проверок, квитирова­ния и других приемов повышения надежности. В противном случае следует обратиться к наиболее развитому сервису транспортного уровня, который работает с использованием средств обнаружения и устранения ошибок, включая предварительное установление ло­гического соединения, контроль доставки сообщений по контроль­ным суммам и циклической нумерации пакетов, установление тайм-аутов доставки и т. д.

На транспортном уровне выполняются следующие основные функции:

• разбиение передаваемых данных на пакеты;

• сборка принимаемых пакетов и передача их в нужной последовательности на сеансовый уровень, поскольку в большой маршрутизируемой сети пакеты могут дости­гать приемника не в том порядке, в каком передавались;

• определение путей передачи пакетов;

• контроль над передачей данных, обнаружение и исправ­ление ошибок передачи данных, вызванных искажения­ми, потерями или дублированием пакетов;

• согласование сетевых уровней различных несовмести­мых сетей;

• отображение логических (символьных) имен на логиче­ские сетевые адреса с использованием системы разре­шения имен, или службы имен доменов {Domain Name System — DNS). Дело в том, что для удобства работы узлам (компьютерам) сети присваивают логические име­на, а для идентификации узлов в сети используют при­своенные им логические адреса.

Передача пакетов может происходить в двух режимах.

1. При передаче с установлением соединения вначале устанавли­вается соединение между источником и приемником. В этом режи­ме передача может идти без нумерации пакетов, поскольку каждый из них идет за предшественником по тому же пути. По окончании передачи соединение разрывается.

2. При передаче без установления соединения требуется нумеро­вать пакеты, поскольку они могут теряться, повторяться, приходить не по порядку.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами оконечных устройств — компонентами их сетевых операционных систем.

Можно привести следующие примеры протоколов транспорт­ного уровня: ТР0...ТР4 (Transport Protocol Class 0...4) — классы про­токолов модели OSI, ориентированные на различные виды сервиса нижних уровней; TCP (Transmission Control Protocol) — протокол передачи данных с установлением соединения; UDP (User Data- gramm Protocol) — протокол передачи данных без установления соединения; SPX (Sequenced Packet Exchange) — протокол переда­чи данных Novell NetWare с установлением соединения.

Сетевой уровень (Network Layer). На этом уровне единицей дан­ных протокола (Protocol Data Unit — PDU) является пакет (Packet).

Назначение. Сетевой уровень служит для организации со­вместной работы нескольких сетей с разной архитектурой при их объединении в единую сеть, называемую составной сетью. Техно­логия, позволяющая осуществить такое объединение, называется технологией межсетевого взаимодействия (Internetworking). Ло­кальная сеть с одной архитектурой (Ethernet, FDDI, Token Ring, ATM или Frame Relay) не способна обеспечить передачу данных в сеть с другой архитектурой, что обусловлено многими причинами (раз­ным форматом используемых кадров, логикой работы протоколов и др.). Еще больше отличий можно обнаружить между архитектура­ми локальных и глобальных сетей. Таким образом, для организации и координации работы в сетях, построенных на основе различных архитектур, необходимы дополнительные средства. Такие средства предоставляет сетевой уровень в виде протоколов и специальных устройств. Сетевой уровень отвечает за доставку пакетов данных от отпра­вителя одной сети получателю другой сети. Сети соединяются меж­ду собой специальными устройствами, называемыми маршрутиза­торами. Маршрутизатор собирает информацию о топологии меж­сетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты из сети получателя в сеть назначения. При пересылке пакетов происходит несколько транзитных передач между сетями. Последовательность маршрутизаторов, или путь, через который проходит пакет, назы­вается маршрутом. Составление (выбор, определение) наилучшего пути, или марш­рутизация, является одной из главных задач сетевого уровня.

Особенности работы. Весь путь передаваемого сообще­ния через составную сеть разбивается на участки от одного марш­рутизатора до другого, причем каждый участок соответствует пути через отдельную сеть. Данные, поступающие на сетевой уровень (от вышележащего транспортного), снабжаются заголовком сете­вого уровня. Совокупность данных и заголовка образует пакет. За­головок пакета имеет унифицированный формат и содержит адрес назначения. В пределах данной составной сети каждый узел имеет собственный уникальный адрес, который называют сетевым адре­сом узла.

Далее будет показано, что наряду с сетевым адресом на нижеле­жащем канальном уровне каждому узлу назначается аппаратный МАС-адрес, т. е. узлы составной сети имеют два адреса. Маршрут пакета определяется на основании адреса назначения, указанного в пакете на сетевом уровне, и описывается последовательностью маршрутизаторов (или сетей), через которые должен пройти пакет. Маршрутизатор извлекает пакет из прибывшего кадра, и после об­работки передает пакет в следующую сеть, предварительно упаковав его в кадр канального уровня, соответствующий формату этой сети.

Устройства сетевого уровня включают в себя марш­рутизаторы и коммутаторы сетевого уровня. Поскольку одной из функций маршрутизатора является физическое соединение сетей, он имеет несколько сетевых интерфейсов, которые можно считать узлами разных сетей. К каждому интерфейсу подключается одна сеть. Маршрутизаторы строятся на базе специализированных ап­паратных платформ. В состав их программного обеспечения входят протокольные модули сетевого уровня.

Маршрутизатор может быть реализован программно на базе универсального компьютера.

Протоколы. К сетевому уровню относят две разновидности протоколов: маршрутизируемые протоколы, используемые для продвижения пакетов через сеть, и маршрутизирующие протоколы (протоколы маршрутизации), с помощью которых маршрутизато­ры собирают информацию о топологии межсетевых соединений, а затем на основании этой информации осуществляется выбор маршрута продвижения пакетов.

Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсете­вого обмена пакетами IPX стека Novell.

Канальный уровень (Data Link Layer — уровень звена данных). На этом уровне единицей данных протокола (Protocol Data Unit — PDU) является кадр (Frame).

Назначение канального уровня заключается в под­держании интерфейсов с двумя соседними уровнями, для чего он разделен на два подуровня.

1. Подуровень управления логической связью (Logical Link Con­trol — LLC) является стандартным (протокол IEEE 802.2 для локаль­ных сетей) интерфейсом с сетевым (вышележащим) уровнем, неза­висимым от сетевой технологии. На этом подуровне определяется логическая топология сети, которая может не совпадать с физиче­ской топологией, а также осуществляется установка и поддержка виртуального канала связи. Подуровень LLC скрывает от вышесто­ящих уровней подробности технической реализации сети, благода­ря чему сетевой уровень не видит различий между локальными се­тями Ethernet, Token Ring, ARCnet, FDDI;

2. Подуровень управления доступом к среде (Media Access Con­trol — MAC) определяет правила использования физического (ни­жележащего) уровня узлами сети. На этом подуровне распознаются электрические сигналы (биты данных, способы кодирования, марке­ры), обнаруживаются коллизии (столкновения сигналов в линии свя­зи), обнаруживаются и исправляются ошибки. Подуровень MAC ра­ботает с МАС-адресами, каждый из которых представляет собой уникальный (его нельзя изменить) физический адрес устройства.

Следует отметить следующие особенности работы ка­нального уровня. Сетевой уровень узла отправителя передает канальному уровню пакет, в котором указан адрес узла назначения (получателя). Канальный уровень создает кадр и помещает (инкап­сулирует) в него пакет. Коммутаторы сети продвигают (Forwarding) исходный пакет в узел получателя согласно адресу назначения.. Для обнаружения и коррекции ошибок канальный уровень до­бавляет к кадру контрольную сумму (Frame Check Sequence — FCS), которая вычисляется по некоторому алгоритму (см. подразд. 3.5). По значению FCS узел назначения определяет, искажены или нет данные кадра в процессе передачи по сети. Прежде чем по­слать кадр физическому уровню для непосредственной передачи данных в сеть, подуровень MAC проверяет доступность разделяе­мой среды. Если разделяемая среда не занята, кадр передается сред­ствами физического уровня в узел назначения. Физический уро­вень узла назначения передает полученные биты своему канально­му уровню, который группирует биты в кадры, снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с переданной контрольной суммой. Если значения контрольных сумм совпадают, кадр считается правильным. В противном случае фикси­руется ошибка. При наличии ошибки может быть назначена по­вторная передача поврежденных кадров.

Следует отметить, что в локальных сетях канальный уровень обеспечивает доставку кадра между любыми узлами сети, в гло­бальных сетях — только между узлами, соединенными индивиду­альной линией связи.

Протоколы канального уровня реализуются компьютерами, мо­стами, коммутаторами (или коммутирующими концентраторами) и маршрутизаторами. В компьютерах выполнение функций каналь­ного уровня возлагается на сетевые адаптеры и их драйверы.

Физический уровень (Physical Layer). Этот уровень является са­мым нижним уровнем сетевой модели OSI. Единицей передачи дан­ных является бит.

На физический уровень возлагается обеспечение взаимодей­ствия (интерфейса, согласования) физических объектов (сигналов, узлов и линий связи сети) при передаче сообщений. Главной задачей физического уровня является формирование и доставка сигналов в виде последовательности бит узлу назначения с исполь­зованием различных аппаратных средств. На физическом уровне определены (заданы), во-первых, сигналы, их виды (электрические, световые, аналоговые, цифровые и др.), характеристики (крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения, способы бинарного коди­рования и др.) и способы передачи (синхронный, асинхронный и др.), во-вторых, физические, механические и электрические харак­теристики линий связи, к которым относятся тип кабелей и разъе­мов, разводка контактов в разъемах, физическая топология и др., и в-третьих, аппаратные средства, их типы (сетевые адаптеры, мо­демы, повторители, концентраторы и др.) и характеристики (ско­рость, пропускная способность и др.).

Физический уровень поддерживается протоколами (специфи­кациями, описаниями), определяющими требования к сигналам, средам передачи и аппаратным средствам, а также механические, электрические, функциональные и процедурные характеристики, необходимые для установления, поддержания и расторжения фи­зических соединений. Например, протокол IEEE 802.3, определяю­щий разновидности сети Ethernet (10 Мбит/с), делит физический уровень на четыре подуровня:

1. PLS (Physical Layer Signaling) описывает сигналы для транси- верного (от transceiver— приемопередатчик) кабеля;

2. AUI (Attachment Unit Interface) представляет собой специфи­кации трансиверного кабеля;

3. РМА (Physical Medium Attachment) отражает функции транси­вера;

4. MDI (Medium Dependent Interface) является спецификацией подключения трансивера к конкретному типу кабеля (10Base5, 10Base2).

3. Высокая совместимость с другими протоколами.

4. Надежная организация связи.

Стек протоколов TCP/IP сыграл ключевую роль ста их функциональной основой. Протоколы TCP/IP оказались настолько удачными, что стали основой локальных сетей, хотя первоначально предназначались для обмене данными в глобальных сетях.

Кадр – это информационный блок сетевого уровня передаваемая, сетевому интерфейсу для передачи по физической среде. Прямое сопоставление модели OSI и TCP/IP не возможно из-за различий их концепций.

Функции уровней модели TCP/IP:

1. Прикладной уровень определяет способ взаимодействия пользовательских приложений. В системах клиент - сервер приложение клиент “должно знать” как посылать запрос, а приложение сервер “должно знать”, как ответить на запрос.

2. Транспортный уровень представляет сетевым приложениям возможность получения сообщений по строго определенным каналам с конкретными параметрами.

3. На меж сетевом уровне решается задача определения адреса подключенных к сети устройств. На этом уровне выделяются логические сети и подсети, и реализуется маршрутизация между ними. Концепция TCP/IP допускает чтобы в качестве подсетей реальные сети с их собственными стеками протоколами узлами и шлюзами.

4. На сетевом уровне определяется адресация физических интерфейсов сетевых устройств, например сетевых плат. К этому уровню относятся программы управления физическими сетевыми устройствами – драйверами. Сетевой уровень тесно связан с физической срежой и типом оборудования передачи данных.

Состав стека протокола TCP/IP.

Уровень модели	4	Прикладной уровень	Протокол	FTP TFTP SMTP SNMP	NFS RPC TelNet DNS
	3	Транспортный уровень		TCP, UDP
	2	Межсетевой уровень		IP RIP, ICMP
	1	Сетевой уровень		ARP, RARP

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) – тривиальный протокол передачи файлов на основе UDP

Выбор протокола зависит от характера передаваемых сообщений, прикладного процесса и требуемой степени надежности доставки соо