12. Протоколы множественного доступа с контролем несущей

Настойчивый протокол CSMA. Станция слушает канал, если он свободен – передает. Настойчивость этого протокола – 1.

Коллизии возникают из-за задержки распространения сигнала (о занятости). Тем не менее, производительность выше, чем у ALOHA.

Ненастойчивый протокол CSMA. Станция прослушивает канал. Если он свободен, она опрашивает всех, после чего отсылает данные или ждёт случайное время и повторяет.

CSMA с настойчивостью p. Передает с вероятностью p если свободен, иначе ждет следущего такта. Повторяет, пока не передаст или пока канал не займут, в последнем случае, а также при столкновении, ждёт случайное время и продолжает алгоритм.

CSMA/CD – с обнаружением конфликтов. По сигналу можно определить, что произошёл конфликт. Обнаружив это, станция прекращает передачу и выжидает случайное время.

Пусть максимальное время между станциями – t. Передача начата в t0. Значит, ни в чем нельзя быть уверенным, пока не пройдет 2t. Поэтому конкурентная борьба моделируется с помощью дискретной ALOHA с соответствующим интервалом. Нужно быть уверенным, что станция услышит конфликт (столкновение 0В не шибко слышно). Поскольку необходимо постоянное прослушивание, CSMA/CD с моноканалом является полудуплексной системой – обратная связь задействована для определения столкновений, значит, прием и передача кадров одновременно невозможна.

13. Протоколы без столкновений

N станций, пронумерованы, задержка сигнала пренебрежимо мала.

Основной метод битовой карты. Каждый период конкуренции – N временных интервалов. Если у I станции есть кадр для передачи, в I интервал она передает единичный бит. Теперь все по очереди передают, после чего – новый период заявок. Пример протокола с резервированием.

Станция с небольшим номером в среднем ждет N/2 интервалов до окончания текущего периода и N следующего, не считая кадров между этими двумя периодами. Станция с большим номером в среднем ждет N/2. Таким образом, среднее время ожидания – N.

При низкой нагрузке накладные расходы на кадр составляют N бит, при длине кадра в d бит эффективность d/(N+d).

Двоичный обратный отсчет. Станция имеет двоичный адрес. Станция, желающая занять канал, объявляет свой адрес в виде битовой строки, начиная со старшего бита. Все адреса одинаковой длины. Биты в каждой позиции логически складываются. Если станция с 0 в старшем бите видит, что там 1, она сдается и ждет следующего цикла. Оставшиеся сравнивают очередной бит. Таким образом, приоритет жёстко связан с номером станции. Эффективность d/(d + log_2(N)), однако если адрес отправителя в начале, то все 100%.

Модификация – у станций есть приоритеты, только что передавшая перемещается в конец очереди.

14. Ethernet. Уровень llc. Ethernet. Кадр.

Топология – общая шина.

Дейтаграммная коммутация пакетов. Коммутатор – сетевые адаптеры и разделяемая среда.

Адресация – уникальный МАС адрес.

Не выполняет повторную передачу, это делает, к примеру, TCP/IP.

Полудуплексный.

Ethernet использует манчестерский код и разностное манчестерское кодирование (1 – просто перепад, 0 – перепад в начале, а затем перепад).

Очереди во внутреннем буфере адаптера.

Кадр:

Преамбула, 8 байт – 10101010, позволяет синхронизироваться.

Адрес получателя, 6 байт, отправителя, 6 байт – старший бит 0 при единичном получателе, старший бит 1 при групповом получателе, все 1 при широковещательной рассылке. Соседний со старшим бит отвечает за различие между локальным (назначены администраторами) и глобальным (назначены IEEE) адресами. При 46 доступных битах можно выдать около 7*10^13 глобальных адресов, по 48 можно опознать станцию.

Тип, 2 байта – определяет процесс, которому передать.

Данные, 0-1500 байт – при нуле проблемы, нужен пакет не менее 64 байт, чтобы отличить его от мусора, поэтому если меньше 46 байт данных, то вставляется поле Pad. Также в случае короткого кадра станция может передать его раньше, чем получит шумовой сигнал от столкновения, а значит, может счесть его успешно доставленным.

Контрольная сумма, 32битный хш данных.

Использует CSMA/CD – нет подтверждений, но отсутствие столкновений не гарантирует отсутствие повреждений – к примеру, шумы в кабеле. Поэтому необходима контрольная сумма и подтверждения. Минус – этому кадру тоже придется бороться за канал.

LLC: организует интерфейс с прилегающим к нему сетевым уровнем, обеспечивает доставку кадром с заданной степенью надежности.

При передаче служебных данных между МАС и сетевым:

Сверху вниз: принимает пакет от сетевого уровня (IP, IPx) с пользовательскими данными, сверху передается аппаратный адрес, при необходимости решает задачу мультиплексирования, и отдает его МАС.

Снизу вверх: пакет сетевого уровня от МАС, демультиплексирование и сетевой уровень.

Использует поля DSAP (хранение кода протокола, которому адресовано) и SSAP (код протокола, от которого посланы данные) заголовка. Два поля нужны, если протокол поддерживает несколько режимов работы: различные значения символизируют переход в новый режим (NetBEUI).

DSAP – SSAP – управляющее поле – данные

Заданная степень надежности: несколько режимов работы, отличающиеся наличием или отсутствием процедур по восстановлению при потере или искажении.

LLC1 – без установления соединения и подтверждений (минимум издержек), LLC2 – логическое соединение, процедуры восстановления (использует алгоритм скользящего окна, LLC3 – без установления соединения, но с подтверждениями.

Выбор режима лежит на требованиях протокола верхнего уровня.

15. Ethernet. Стандарты. Ethernet. Производительность.

Стандарт 802.x

802.1 – общие определения локальных сетей, связь с моделью ISO/OSI, Bridging, QoS

Канальный уровень:

802.2: LLC, логические процедуры передачи кадров, связь с сетевым уровнем

MAC:

802.3 Ethernet (CSMA/CD)

Физический:

10Base-5, 2, T, F

100Base-TX, FX

1000Base-T,SX,LX

10 Gigabit

802.5 Token Ring

Экранированная витая пара (STP) (4, 16 Мбит/с)

….

802.11 Беспроводные LAN

FHSS 1 Мбит/с

DSSS 1 Мбит/с

DSSS 11 Мбит/с

OFDM

16. Fast Ethernet. Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet:

Те же уровни МАС и LLC, отличие на физическом.

Допускает витую пару 3 и 5 категории, оптоволокно.

Диаметр сети – 200м.

При использовании коммутаторов Fast Ethernet может работать в дуплексном режиме без ограничений на размер сети.

Спецификации:

100Base-TX – для 5 витой пары или 1 экранированной

100Base-T4 – для 3, 4, 5 витой пары

100Base-FX – оптоволокно

Формат кадров тот же, что и 10Мбит Ethernet. Простой характеризуется не отсутствием сигнала, а передачей соответствующего избыточного кода (IDLE 11111).

Физический уровень:

Независимый от среды интерфейс (MII)

Уровень согласования – для МАС, рассчитанного на интерфейс AUI

Устройство физического уровня:

Подуровень логического кодирования данных (4В/5В, 8В/6Т)

Подуровень физического соединения (формирование сигналов в соответствии с методом физического кодирования(

Подуровень переговоров – позволяет взаимодействующим портам выбрать полудуплексный или дуплексный режим.

Кадр:

Преамбула (IDLE) – 11111

Начальный ограничитель кадра, JK

Обычное содержание кадра Ethernet от преамбулы до контрольной суммы

Конечный ограничитель, T