Лекции по "Основы построения телекоммуникационных систем"

 

 1 2 V  3

 

 

 Узел 1

 Узел 2

 Узел 3

L/V   L/V

Расчет минимальной длительности пакета

Чтобы коллизия была обнаружена , длительность пакета должна быть больше 2L/V – двойному времени распространения сигнала по линии, иначе абонент 2 не узнает о коллизии.

Это время называется двойным или  круговым временем задержки (оборота) сигнала в сети PDV (Path Delay Value). В стандарте Ethernet принято, что минимальная длина поля данных составляет 46 байт., а вместе со служебными полями получается 64 байта, вместе с преамбулой 72 байта, 576 бит. При битовой скорости 10 Мбит/с время передачи 575 битовых интервалов равно57,5 мкс. Расстояние , которое может пройти сигнал за это время в толстом кабеле равно примерно 13280 м. Тогда расстояние между 2-мя узлами не должно быть больше 6635 м. Правда с учетом затухания в линии , задержек на повторителях регенераторах это расстояние выбрано равным 2500 м.

 

Структуризация при  построении компьютерных сетей.

В сетях с небольшим количеством компьютеров используются топологии, обладающие свойством однородности, т.е. когда все компьютеры в  такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам. Однако при построении больших сетей  однородная структура связей превращается и преимущества в недостаток.. Возникают различные ограничения, например:

• ограничения на длину связи между узлами
• ограничения на количество узлов в сети
• ограничения на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.
• Например, технология Ethernet  нп тонком коаксиальном кабеле позволяет использовать кабель не более 185 м, к которому можно подключить не более 30 компьютеров. Если же они интенсивно общаются между собой, то количество компьютеров приходится сократить до 20 и даже 10.
• Для снятия этих ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование: повторители концентраторы, мосты, маршрутизаторы, коммутаторы.

 

 

Простейшее из коммуникационных устройств- повторитель используется для увеличения

общей длины сети   

 

 

Повторитель, который имеет несколько  портов и соединяет несколько  сегментов, называется концентратором или хабом (hub)

Хабы повторяют сигналы, пришедшие  с одного из своих портов, на других своих портах.

 

 

 

 

Хаб изменяет физическую топологию  –( стала «звезда»), но не меняет логическую ( т.е. информационные потоки между компьютерами не меняются) – осталась «общая шина»

 

Во многих случаях невозможно обойтись без логической структуризации сети, с помощью которой решается проблема перераспределения трафика  между различными физическими сегментами сети.

В большой сети естественно возникает  неоднородность информационных потоков: сеть состоит из множества подсетей рабочих групп, отделов и т.д. Обмен  трафиком наиболее интенсивен внутри рабочих групп. При этом сеть с типовой структурой типа шина, кольцо, звезда оказывается неадекватной структуре информационных потоков  в большой сети.

Например:

Отдел 1

 Хаб Мост Хаб

 А Рабочая группа А

 Хаб

 В

Отдел 2

 Хаб Хаб

 Физическая структуризация Рабочая группа В

 С концентратором и мостом

 

 

 Разделяемый канал

 

 

 

 

Отдел 1    Отдел2 Рабочая  Рабочая

группа А  группа В

Логическая структура сети  с концентратором осталась без изменений

 

 Для логической структуризации  сети используют другие устройства: мосты, коммутаторы, маршрутизаторы  и шлюзы.

Мост (bridge) – делит разделяемую среду на части, передавая информацию из одного сегмента в другой только  в том случае, если такая передача действительно необходима. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. Мосты используют для локализации трафика аппаратные адреса компьютеров. Мост упрощенно представляет деление сети на  сегменты – он запоминает, через какой порт на него поступил кадр данных о каждого компьютера сети , и в дальнейшем передает кадры, предназначенные для этого компьютера, на этот порт. Точной топологии связей между логическими элементами мост не знает. Из-за этого применение мостов приводит к значительным ограничениям на конфигурацию связей сети – сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры.

 

Коммутатор (switch) по принципу обработки кадров  ничем не отличается о моста. У них каждый порт оснащен собственным процессором. –поэтому производительность его выше. Можно сказать, что коммутаторы – это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Ограничения мостов и коммутаторов по топологии сетей привели к  появлению еще одного вида телекоммуникационного  оборудования-

 

Маршрутизатор (router) – он образует логические сегменты посредством явной адресации, поскольку использует не плоские аппаратные, а составные числовые адреса.

Кроме локализации трафика, роутеры  работают в сети с замкнутыми контурами, при этом они осуществляют выбор  наиболее рационального маршрута из нескольких возможных

 

 

Отдел 1

 Маршрутизатор1  Хаб

 А Рабочая группа А

 Маршрутизатор3 

 В

Отдел 2

 Маршрутизатор2  Хаб

 Логическая структуризация Рабочая группа В

 Сети с помощью маршрутизатора

 

На рисунке  показано, что между подсетями  отделов 1 и 2 проложена дополнительная связь, которая может быть использована для повышения производительности сети и повышения ее надежности.

Другой важной функцией маршрутизаторов  является их способность связать  в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, например , X.25 и Ethernet.

 Отдельные части сети может  соединить 

Шлюз (gateway)- который позволяет объединять сети с разными типами системного и прикладного программного обеспечения

.

 Крупные сети практически  никогда не строятся без логической  структуризации. Для отдельных сегментов и подсетей характерны типовые однородные топологии базовых технологий, а для их объединения всегда используют оборудование, обеспечивающее локализацию трафика- мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.