1 курс Сети Часть 2.2 М.М. Степанова, каф. вычислительной физики, 2012. - презентация

1 1 курс Сети Часть 2.2 М.М. Степанова, каф. вычислительной физики, 2012

2 Types of Media Access Control 3 типа доступа к среде передачи (3 типа MAC протоколов): 1.Случайный доступ ( Ethernet, –Wireless) 2.Детерминированный доступ или маркерная сеть ( –TokenBus, –TokenRing) 3.Детерминированный доступ с учетом приоритетов ( VG-AnyLAN)

3 Ethernet Ethernet - наиболее распространенная технология проводных LAN Стандарты Ethernet определяют: 1) требования к среде передачи на физическом уровне, 2) формат кадров и протоколы управления доступом к среде на канальном. Разработана компанией Xerox ~1973; DEC & Intel & Xerox -> Ethernet DIX -> standard IEEE 803.3: 1980г Топология: Шина (bus), Звезда (star), или смешанная (star-bus) Метод доступак среде: Случайный CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Network implementations: – 10-Mbps Ethernet IEEE – 100-Mbps Fast Ethernet IEEE 802.3u – 1000-Mbps Gigabit Ethernet IEEE 802.3z(FO) и IEEE 802.3ab(UTP) – Mbps 10GigE IEEE 802.3ae(FO) и IEEE 802.3an-2006 (STP) Кабельные системы: UTP/STP, Fiber (и устаревшие Thinnet, Thicknet)

4 Цифровое кодирование Voltage Time Для кодирования используется перепад (фронт) в середине такта. В начале такта возможен служебный перепад. Широкополосный спектр (сигнал занимает весь канал) Пример: Manchester Code Данные в вычислительной технике – двоичный код: Представление данных в виде физического сигнала (электрического, оптического, etc) - кодирование

5 Carrier Sense: контроль несущего сигнала Multiple Access: множественный доступ к среде передачи Collision Detection: обнаружение коллизий Физическая среда делится между всеми устройствами, одновременно передавать сообщение может только одно из них. Возможна ситуация, когда две станции начинают передачу почти одновременно, тогда происходит коллизия – портится сигнал обоих. Основная причина возникновения - конечная скорость распространения электрического сигнала через среду передачи. CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Доступ к среде передачи:CSMA/CD

6 Media Access: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

7 Условие корректной работы – четкое распознавание коллизий всеми станциями. Tmin > PDV Tmin – время передачи кадра минимальной длины PDV( Path Delay Value) – время двойного оборота ( 576 bt для Ethernet) Битовый интервал (bt) – время между появлением двух последовательных бит (bt = 100нс в Ethernet; 10нс в Fast Ethernet) Выполнение условия зависит от минимальной длины кадра; пропускной способности сети; диаметра сети (максимальное расстояние между узлами сети); скорости распространения сигнала с учетом задержек, вносимых коммуникационным оборудованием. Полезная пропускная способность всегда меньше номинальной битовой скорости Ethernet: 5.48 Mbps для min кадров (64 байт) 9.76 Mbps для max кадров (1518 байт)

8 Пропускная способность Ethernet В случае большой загруженности сети вероятность возникновения коллизий резко возрастает, и пропускная способность сети уменьшается из- за многочисленных повторных передач. => Не использовать некоммутируемый Ethernet при загрузке более 30-40%.

9 Сетевое сегментирование Switch Hub Switch Hub Switch Hub Классическая сеть Ethernet - shared media => сеть нового поколения - switched media Использование коммутаторов вместо хабов позволяет избежать коллизий. В коммутируемых сетях снимаются ограничения на диаметр сети

10 LAN Technology Specifications NameIEEE Standard Media TypeMaximum Distance 10-Mbps Ethernet Base-T100 m 100-Mbps Fast Ethernet 802.3u100Base-TX 100Base-FX 100 m 2000 m 1000-Mbps Gigabit Ethernet 802.3ab 802.3z 1000Base-T 1000Base-SX 1000Base-LX 100 m 275/550 m 550/5000 m 10 Gigabit Ethernet 802.3ae 802.3an GBase-SR 10GBase-LX4 10GBase-LR/ER 10GBaseSW/LW/EW 10GBASE-T 300 m 300m MMF/ 10km SMF 10km/40km 300m/10km/40km 100 m

11 specification: IEEE 802.3z (FiberOptic), IEEE 802.3ab (UTP,1999) speed: 1 Gbps access method: CSMA/CD frame size: bytes flow control: 802.3x 1000BaseT (IEEE 802.3ab) Cable Types: 4-pairs of Category 5e or better Max segment length: 100m Signal Encoding: PAM5 Gigabit Ethernet 1000BaseSX (IEEE 802.3z) Maximum Segment Length: Cable Types: Two MM – Half-Duplex 62.5/125: 275 m – Half-Duplex 50/125: 316 m – Full-Duplex 62.5/125: 275 m – Full-Duplex 50/125: 550 m Signal Encoding: 8B/10B 1000BaseLX (IEEE 802.3z) Cable Types: MMF or SMF Maximum Segment Length: – Half-Duplex MMF & SMF: 316 m – Full-Duplex MMF: 550 m – Full-Duplex SMF: 5000 m Signal Encoding: 8B/10B

12 1000BaseT GigabitEthernet: Signal Encoding 5-уровневый код PAM 5: обеспечивает передачу со скоростью 1000 Мбит/с при ширине спектра 125 МГц. Передача идет по четырем парам одновременно, full duplex. Используется 5 уровней амплитуды и двухбитовое кодирование. При двухбитовом кодировании для передачи данных необходимо четыре уровня - 00, 01, 10, 11. Пятый уровень добавлен для создания избыточности кода, используется для коррекции ошибок.

13 10-Gigabit Ethernet (10GigE) Specification: IEEE 802.3ae (FO, 2002), IEEE 802.3an-2006 (STP, 2010) Speed: 10 Gbps match the SONET standard OC-192 Frame definition the same as for slower Ethernet Media: multimode and single mode fiber Packet size : bytes 10GBASE-T –Cable Types: 4-pairs STP –Max segment length: 100m 10GBASE-CX4 –Cable Types: 2-pair cuper coax CX4 –Connectors InfiniBand –Max segment length: 15m 10GBASE-LX4 –MM witch WDWM (300meters) –SM (10km) –Signal Encoding: 64B/66B 10GBASE-LR, 10GBASE-ER -SM (10km 40km) 10GBASE-SW, 10GBASE-LW,10GBASE-EW -SM (10km 40km) -Compatipbe with OC-192/STM-64 SONET/SDH only full duplex; NO CSMA/CD; only point-to-point; pretty much plug and play -Gigabit Ethernet Alliance IEEE working group : Extending Ethernet across WAN

14 Token Ring (IEEE 802.5) A B C D X A B C T A B C T T A sends token to BB gets token and sends data to X who makes a copy and sends it on B removes data and sends token to C D XX TokenRing – технология детерминированного доступа к среде передачи. Станции передают по кругу маркер (token), начать передачу может только тот, кто в данный момент им владеет.

15 Token Ring Логическая топология – кольцо, но физическая топология – звезда. Сегмент строится на основе специального коммутатора (MSAU), станции подключаются по витой паре. Спецификация коннекторов не совместима с Ethernet! Shielded or Unshielded Twisted-Pair MSAU Logical Topology