Лекция 2. Протоколы и стандарты для проектирования архитектуры ИС.

Лекция 1. Основные понятия и определения.

Информационная система (ИС) - материальная система, которая занимается организацией, хранением, передачей и обработкой информации. Имеет различные компоненты.

Компоненты ИС

· Технические средства необходимы для того чтобы информацию передавать, хранить, обрабатывать. Включают в себя вычислительную технику, среды передачи, сетевую составляющую.

· Системные программные средства (ОС), компиляторы, загрузчики, системно-технологические средства (средства диагностики, управления, тестирования).

· Информационный фон: модели представления данных, языки представления и управления информацией.

· Функциональные подсистемы: системы оперативного управления, бухгалтерской отчетности. Чтобы система работала нужны и некоторые организационные действия: кадровое обеспечение, экономическое обеспечение ИС.

Модель работы информационных служб, созданная британцами: ITIL – набор библиотек, рекомендаций о том, как должны работать информационные службы, как обеспечивать функционал ИС. Подробно рассматриваться в этом курсе не будет, но знать об этом нужно.

Архитектура ИС - структура, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов ИС.

ИС – система обработки информации, работающая совместно с другими ресурсами (техническими, финансовыми, людскими), которые обеспечивают некоторую реализацию информации (определение по ISO 2382).

Application Program Interface (API) – программный интерфейс, способ взаимодействия внутренних программных частей ИС.

Вся архитектура ИС (структура, связи и функции) претерпевала большие изменения в течение времени.

1942 год – компьютер Colossus был создан для расшифровки перехваченных немецких сообщений.

Первый компьютер — ENIAC (1945 г.). Первый промышленный компьютер назывался UNIVAC (1947 г.).

БЭСМ-ИТМ была первой вычислительной машиной в Европе. Среди всех ЭВМ в итоге победил IBM/360.

По заветам Дейкстры была создана Burroughs, она была лучше IBM, но IBM задавила Burroughs маркетингом и финансами.

IBM придумала первые сетевые технологии и стандарты SNA. Все истоки сетевой архитектуры и архитектуры ИС здесь. Истоки архитектуры ИС: SDLC, HDLC. Основная архитектура – «звезда».

Фон Нейман разработал первое программное обеспечение (ПО), архитектуру ЭВМ (должен быть процессор, периферийные устройства, память, устройства ввода-вывода). Машина фон Неймана, законы фон Неймана.

На сегодняшний день мы НЕ работаем в архитектуре фон Неймана: она давно себя исчерпала, теперь она распределенная, то есть все процессы запускаются на разных процессорах (каждый процесс – процессор).

Любая вычислительная техника управляется операционной системой (ОС).

Вся архитектура современных ИС имеет тенденцию в развитии в мобильных и облачных технологиях (Data-Center, Cloud Computing, Fibre Channel, Infiniband, SAN).

Классификация ИС существует по разным признакам.

1. По сферам применения: экономические ИС, медицинские ИС, специальные системы операторов связи со своей архитектурой;

2. По владельцам ИС: корпоративные, персональные;

Требования к ИС:

• Модульность: функции в ИС выполняются, программируются и создаются согласно модулям (SAP);

• Открытость (спецификаций, интерфейсов). Открытая – не значит бесплатная;

• Гетерогенность – это требование к системе, согласно которому она поддерживает нескольких производителей;

• Protection (то, что осуществляется средствами ИС: защита несанкционированного доступа: доступ к файловой системе, доступ к программным ресурсам) & Security (безопасность ИС: проблемы вне ИС);

• Целостность данных, которые поддерживает система: данные не должны противоречить друг другу;

Виды ИС:

· Master Planning Scheduling (MPS);

· Material Requirements Planning (MRP);

· Enterprise Resource Planning (ERP): Business to Business (B2B), Business to Customer (B2C);

· Специализированные системы: Customer Relationship Management (CRM), Business Support System (BSS), Operation Support System (OSS), Network Enterprise System (NES), Network Management System (NMS);

Лекция 2. Протоколы и стандарты для проектирования архитектуры ИС.

Протокол – это спецификация, по которой что-то делается. Это может быть протокол, который связан с правилами эксплуатации, с тем, как я буду делать топологию системы.

Попытка реализовать это в software или в hardware – это стандарт.

Все давно стандартизировано. Стандарты можно нарушать, но только когда, когда мы знаем, зачем мы это делаем.

Виды стандартов:

· Юридические (закон «О связи»). На территории США может продаваться любая база данных, если она поддерживает SQL. Такие стандарты создаются в виде ГОСТ ов или в виде рабочих (нормативных) документов (РД).

· Фактические стандарты. Если ты хочешь работать со мной, то используй этот стандарт. Самый распространенный вид стандартов.

Виды создателей стандартов:

· Корпоративный стандарт - стандарты в рамках своей корпорации.

· Стандарты стандартизирующих организаций:

o International Telecommunication Union (ITU) стандартов, на самом деле, не делают, а делают рекомендации. В разных областях делаются рекомендации различных комитетов (ITU-R, ITU-D). Обычно запаздывает со своими рекомендациями.

o ISO стандартизирует всё на свете. Тоже опаздывают с выпуском своих стандартов. Членами ISO являются организации.

o EIA/TIA – это 2 организации, которые разрабатывают стандарты только 1 уровня модели OSI. Членами этих организаций являются только вендоры. Материалы платные, находятся на их серверах.

o IEEE - институт инженеров, электронщиков и электриков. Самая крупная профессиональная организация мира. Членами являются физические лица и вендоры. Участие, так же как и в EIA/TIA не бесплатно. Стандарты EIA/TIA и IEEE это основное!

· Стандартизирующие комитеты стран:

o ANSI в США. Тоже стандартизирует всё на свете. Это частная компания, организация вендоров во всех областях. Платят взносы и между собой договариваются, что делают. Все стандарты закрытые и платные.

· TM Forum -отраслевая некоммерческая ассоциация, объединяющая предприятия электросвязи и их поставщиков с целью выработки стандартов, рекомендаций и моделей для информационных технологий в телекоммуникационной отрасли. На самом деле, от TMF ничего не зависит.

· Department of Defense (DoD) → ARPA → ARPANET → IAB → IEIF → RFC

Пользуемся стандартами EIA/TIA и IEEE. Стандарты существуют практически на всё.

От стандарта можно отступить.

ISO 9000 говорит о том, что такое качество ИС. Согласно нему нельзя построить ИС.

Для внедрения систем не существует стандартов, есть методики:

· «Большой взрыв»: мы приходим на предприятие и меняем там целиком всю систему.

· «Франчайзинг»: Мы выбираем фирму, выбираем самое продвинутое подразделение. На базе этого подразделения пытаемся запустить пилотный проект. Потом пытаемся внедрить его в другие подразделения.

· «Точечный бросок»: мы не внедряем всю систему, а внедряем отдельные модули системы. В 95% случаев идут именно этим стандартным путем для внедрения ИС. Потому все системы и делаются модульными.

Лекция 3. Модели.

Модель — это функция, это то, что нужно делать.

В любой системе есть определенные функции, которые она должна выполнить.

Модель ISO OSI (модель взаимодействия открытых систем). Модель называют эталонной не потому, что только она и применяется, а потому что с ней сравнивают при описании взаимодействия каких-либо функций.

7 групп функций для этой модели, которые говорят, что нужно, чтобы соединить какие-то элементы открытой системы:

· Application. Функции представления и связи приложений.

· Presentation. Функции представления информации.

· Session. Функции открытия сессии, установления связи.

· Transport - segment. Контроль доставки.

· Network - datagram. Присваивание логического адреса сети.

· Data link - frame. Физическая адресация устройства.

· Physical - bit. Это среда передачи. Мы должны определиться (если канал- витая пара), какие у нас разъемы (у тебя 8 пинов и у меня 8 пинов), электромеханические параметры, что приходит на пины. Процедура рукопожатия handshaking - “приветствие”, установление начальной связи между устройствами.

Модель должна выполняться в каком-либо варианте в каждой системе.

Модель IEEE. В ней не интересуются вернхними четырьмя уровнями модели OSI. Занимаются уровнями 1,2 и не полностью 3. Примитивная модель модели ISO OSI не интересует IEEE. Функции Physical надо организовать намного более подробно, то есть надо диктовать, как работает система, значительно более подробно. Как соединить 2 адаптера? IEEE говорят, что мы должны иметь такие чипы, которые могут присоединяться к определенным средам. IEEE сказала, что в моей модели нужно, как минимум, осуществить следующую группу функций: PMA, PMD, PCS, MII, MAC, LLC. PMA, PMD, PCS, MII находятся на phy уровне модели OSI. MAC, LLC находятся на уровне Data link модели OSI. MAC-подуровень: в нем мы присваиваем друг другу физические адреса. Также мы должны передавать и принимать на одной скорости, определять кто передает, а кто принимает (Flow control и Arrow control в LLC). IEEE 802.3, 802.5 – Ethernet.

Модель EIA/TIA работает только на уровне Phy модели OSI.

Модель IETF рассматривает верхние уровни модели OSI, начиная с третьего. Функции верхних трех уровней не разделены, названы Process и определено, какие процессы тут должны быть. Ниже договорились о том, как будут делать подтверждения. Еще ниже о том, как будем передавать. А все что ниже не интересует вообще.

Вендоров интересует то, как система должна управляться. Нам надо выделить функции, которые позволят управлять системой. ISO назвала эти функции FCAPS, ITU назвала эти функции TMN. Это то, что нужно сделать, чтобы в ИС поддерживать какое-нибудь управление.

FCAPS

(F) Fault Management / Управление отказами

(C) Configuration Management / Управление конфигурацией

(A) Accounting Management / Учёт

(P) Performance Management / Управление производительностью

(S) Security Management / Управление безопасностью

FCAPS сертифицирована и ITU и ISO.

ITU создала TMN – модель управления телекоммуникационными системами. ITU – союз телефонистов, старая организация. Когда описывали эту модель, думали, что не всё управляется софтом. Поэтому данная модель нас не интересует.

У операторов связи такие процессы, которые настолько сильно связаны с технологическими и системными вещами, что являются очень непростыми. TM Forum разработали такую модель, которая описывает, какие функции должен выполнять оператор связи. Создали модель прикладных процессов eTOM, в которой они сказали, что есть перечень прикладных процессов у оператора связи, есть необходимость соответствующих системных решений. В модели рассматривается взаимодействие процессов, ракурс внедрения, организация поддержки для оператора связи.

Модель, так же как и стандарт, можно нарушать. Нужно только знать, зачем мы это делаем.

В современной ИС все процессы являются распределенными. Возникает проблема удаленной обработки. Вендоры решили создать свою модель Open Network Computing (ONC), которую создала Sun Microsystems, в которой мы должны договориться о том, как должны работать приложения, чтобы удаленно обрабатывать что-то, потому что вся обработка удаленная. Согласно этой модели мы придумаем архитектуру удаленной обработки. Модель ONC стала основной, 80% что делается в распределенных системах делается по ней. Предложили модель RPC для удаленного взаимодействия с файлами. RPC то, что мы передаем от рабочей станции, согласно функциям session и presentation перевернут в то, что нам нужно, чтобы обработать это удаленно транспортному протоколу TCP/IP, которые, в свою очередь, передадут снова в библиотеку RPC, затем будет передано на компьютер с сетевой ОС, который обработает наш запрос на каком-то общем диске. Формат удаленного файла всегда будет в формате сетевой ОС.

Таким образом, когда мы строим архитектуру ИС, мы должны предусмотреть существование File Server, процессы shell (клиентские).

Операционные системы, которые поддерживают такую корпоративную работу, то есть объединяют работу нескольких процессов для пользователей, которые работают на workstation, называются сетевыми ОС. Они разделяют ресурсы сети, управляют процессами. Каждый процесс – процессор.

Так работали первые сетевые ОС. Потом возникла другая проблема: появилась возможность через роутер попасть в другой сегмент сети. Появились распределенные ОС. Архитектура информационной системы будет диктоваться архитектурой распределенной операционной системы. Как только мы получаем распределенную часть, то у нас возникает проблема имен. Эта система имен называется DNS, то есть процесс, который обслуживает имена.

Существуют разные события с файлами. Существуют file migration, computation migration, process migration. Если мы посылаем такой запрос, что в ответ мне в удаленном варианте будет послан файл, то это file migration, файл-серверная архитектура. Могу послать запрос, при котором у нас будет только ответ на запрос (я не требую, чтобы мне прислали файл, а требую, чтобы мне нашли какие-то данные и ответ на запрос), это будет computer server. Всё вместе это называется клиент-серверная архитектура, она подразумевает то, что в ответ на запрос я потребую либо ответ на запрос, либо файл. Наконец, мы можем на своей рабочей станции инициализировать процесс, и получить в ответ не файл, не запрос, не ответ на запрос, а запуск процесса совершенно в другом месте, это process migration – один из вариантов работы либо File server либо Computer server.

Получаются, в этой связи, большие проблемы protection, проблемы коммуникаций и соответствующих стратегий синхронизации (они еще не решены, но решаются).

Пример для Novelll Netware

Запрос разбирается на сервере:

Запрос разбирается на рабочей станции:

Функции СУБД:

1. Управление словарем

2. Средства восстановления

3. Средства оптимизации запросов

4. Средства диспетчеризирования транзакций

5. Передача данных Shell

6. Диагностика и обнаружение ошибок

7. Управление обменом буферами

8. Никаких занятий с дележом памяти, процессора - это задача операционной системы.

У нас может быть централизованная структура. Одно ядро обладает общими функциями, хотя выполняться они могут на разных рабочих станциях, и сама база данных может быть разнесена по элементам сети. А может быть Децентрализованная архитектура (запускаем несколько ядер), однако это связано с многими проблемами, в основном, с проблемами целостности.

Группировка сигнала.

Группировка сигнала – это формирование слова. Слово – это единица адресации в памяти компьютера (память – это массив слов). Слово имеет начало и конец, сигнал передается в виде слов для синхронизации.

При всех вышеперечисленных кодированиях сигналы группируются: 4 бита группируются в 5 бит в 100 Мбит Ethernet, 8 в 10 в 1 Гбит Ethernet на волокне, 64 в 66 бит в высокоскоростных 10,40,100 Гбит Ethernet.

Имеет место ASCII кодирование, EBCDIC.

Модем преобразует импульсный сигнал в аналоговый при отдаче, при приеме происходит обратный процесс.

Если нам нужно соединить 2 компьютера на расстоянии 2 метров, нужен Null modem.

Мультиплексоры — MUX - “муксик”.

Создание кабельных систем.

Узкополосная система (baseband) использует цифровой способ передачи сигнала.

Хотя цифровой сигнал имеет широкий спектр и теоретически занимает бесконечную

полосу частот, на практике ширина спектра передаваемого сигнала определяется

частотами его основных гармоник. Именно они дают основной энергетический вклад в

формирование сигнала. В узкополосной системе передача ведется в исходной полосе

частот, не происходит переноса спектра сигнала в другие частотные области. Именно в

этом смысле система называется узкополосной. Сигнал занимает практически всю полосу

пропускания линии. Для регенерации сигнала и его усиления в сетях передачи данных

используют специальные устройства - повторители (repeater, репитор)

Коаксиальный кабель пропускает 500 мГц. 6 мГц — передача одного ТВ канала.

Если мы делаем передачу на большие расстояния, то нужна либо регенерация, либо конвертация в аналоговый сигнал.

При широкополосной передаче Broadband мы передаем обычно в аналоговом виде. Чтобы передавать по одной и той же полосе эффективно, нам нужно много узкополосных сигналов передать в одном широкополосном – это и есть мультиплексирование.

Демультиплексоры так же называют MUX.

Мультиплексирование бывает частотное, временное и волновое (FDM, TDM, WDM). В мультиплексорах мы передаем по временным слотам.

FDM

При частотном мультиплексировании каждому каналу выделяется своя аналоговая

несущая. При этом в FDM может применяться любой вид модуляции или их комбинация.

Например, в кабельном телевидении по коаксиальному кабелю с шириной полосы

пропускания 500 МГц обеспечивается передача 80 каналов по 6 МГц каждый. Каждый из

таких каналов в свою очередь получен мультиплексированием подканалов для передачи

звука и видеоизображения.

TDM

При этом виде мультиплексирования низкоскоростные каналы объединяются

(сливаются) в один высокоскоростной, по которому передается смешанный поток данных,

образованный в результате агрегирования исходных потоков. Каждому низкоскоростному

каналу присваивается свой временной слот (отрезок времени) внутри цикла определенной

длительности. Данные представляются, как биты, байты или блоки бит или байт.

Например, каналу А отводятся первые 10 бит внутри временного отрезка заданной

длительности, каналу В - следующие 10 бит и т.д. Кроме бит данных фрейм включает

служебные биты для синхронизации передачи и других целей. Устройства сети, которые

выполняют мультиплексирование потоков данных низкоскоростных каналов (tributary,

компонентные потоки) в общий агрегированный поток (aggregate) для передачи по одному

физическому каналу, называются мультиплексорами (multiplexer, mux, мукс). Устройства,

выполняющие разделение агрегированного потока на компонентные потоки, называются

демультиплексорами.

Синхронные мультиплексоры используют фиксированное разделение на временные

слоты. Данные, принадлежащие определенному компонентному потоку, имеют одну и ту

же длину и передаются в одном и том же временном слоте в каждом фрейме

мультиплексированного канала. Если от некоторого устройства информация не

передается, то его тайм слот остается пустым. Статистические мультиплексоры (stat

muxes) решают эту проблему, динамически присваивая свободный временной слот

активному устройству.

WDM

WDM использует различные длины волн светового сигнала для организации

каждого канала. Фактически это особый вид частотного уплотнения на очень высоких

частотах. При этом виде мультиплексирования передающие устройства работают на

разных длинах волн (например, 820нм и 1300нм). Затем лучи объединяются и передаются

по одному оптоволоконному кабелю. Принимающее устройство разделяет передачу по

длинам волн и направляет лучи в разные приемники. Для слияния/разделения каналов по

длинам волн используются специальные устройства - каллеры (coupler)

Среди основных конструкций каплеров различают отражающие каплеры и центрально-симметричные отражающие каплеры (SCR). Отражающие каплеры представляют собой крошечные “перекрученные” в центре кусочки стекла в виде звезды. Количество выходных лучей соответствует количеству портов каплера. А число портов определяет количество устройств, передающих на разных длинах волн. Далее показаны два вида отражающих каплеров. Передающая звезда

Отражающая звезда

Центрально-симметричный отражающий каплер использует отражение света от сферического зеркала. При этом поступающий луч разделяется на два луча симметрично центра изгиба сферы зеркала. При повороте зеркала меняется положение изгиба сферы и соответственно путь отраженного луча. Можно добавить третий оптоволоконный кабель (fiber) и перенаправить отраженный луч еще на один порт. На этой идее основана реализация WDM – мультиплексоров и оптоволоконных коммутаторов.

Основными факторами, определяющими возможности различных реализаций,

являются мешающие наводки и разделение каналов. Величина наводки определяет,

насколько хорошо разделены каналы, и, например, показывает, какая часть мощности 820-

нм луча оказалась на 1300-нм порту. Наводка в 20 ДБ означает, что 1 % сигнала появился

на непредназначенном порту. Чтобы обеспечить надежное разделение сигналов, длины

волн должны быть разнесены “широко”. Трудно распознать близкие длины волн,

например 1290 и 1310 нм

Лекция 11. Ethernet.

Придуман в 85-м году компанией Xerox. Человека, который его придумал зовут Бобби Медколф. Затем сделал свою компанию 3com. Затем Ethernet был стандартизирован IEEE комитетом 802.3. Этих технологий масса, но все реализованы стандарте 802.3. Все Ethernet’ы имеют один метод доступа Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, поэтому все сети называют CSMA/CD сети. На уровне 802.2 у всех один LLC - Logical Link Control. У всех Ethernet’ов один метод доступа в канал и один контроль управления. Но они отличаются физической реализацией модели OSI.

У Сетевого адаптера есть MAC контроллер, который связан шиной с процессом. Он специальным интерфейсом MII связана с чипами на адаптере. Чипы занимаются подсоединением к среде оптоволокну, витой парой к разным разъемам. Поэтому чипы в модели IEEE реализуются PMD - Physical Medium Dependent. С другой группой чипов, которые соединяют то что зависит от среды с тем, что от среды не зависит, эти чипы называются PMA- Physical Medium Attachment. Все Ethernet’ы отличаются этой частью. MAC контроллер осуществляет метод доступа в канал. Мы должны согласовать разные параметры среды, определенным образом кодировать сигнал и определится с временем.

Адаптер управляется драйвером, который в свою очередь работает с операционной системой.

Logical link controller одинаков не только у всех Ethernet’ов, но и у всех сетевых технологий.

С точки зрения OSI есть physical уровень, с точки зрения IEEE это тоже physical, но она разбита на три части, это PMA, PMD, PCS.

C точки зрения OSI мы просто задаем физический адрес и этот адрес есть MAC адрес устройства:

Data link – присваиваем физический адрес фрейму. Для передачи из одного адаптера другому.

С точки зрения OSI есть уровень network, это уровень на котором мы присваиваем компьютеру (или группе компьютеров) логический адрес (это не обязательно ip адрес), это его идентификатор в сети.

IEEE гласит, что на 3-м уровне модели OSI должны работать специальные протоколы управления, которые работают согласно протоколам 802.1X.

LLC – осуществляет контроль соединения и скорости делаем по 802.2

MAC - контроль доступа делаем по 802.3, 802.5, 802.11

На уровне 802.2 (LLC) будем контролировать соединение между адаптерами и будем контролировать скорость. Для того, чтобы это делать мы будем вырабатывать специальный фрейм, который будет иметь определенный формат:

А заканчивается проверкой, которую делает контроллер.

Процессы, которые вызываются на сетевом уровне специфицированы на ITI и все производители сетевого оборудования этого придерживаются. Последний Бит указывает запрос это или ответ к процессу. Такой контроль будет осуществляться для того, чтобы гарантировать, что есть соединение между устройствами. В случае потери соединения этот контроль позволяет его восстановить, тут же договариваются о скорости. На уровне хардвера работает установка скорости. Передавать можно как с подтверждением (используется очень редко), так и без подтверждения, это используется чаще, т.к. мы рассчитываем, что работаем по оптоволокну, которое находится в хорошем качестве. И мы не рассчитываем, что происходят какие-то сбои в кабельной системе. Если передача с установкой соединения и подтверждением – connection oriented. Если без подтверждения connectionless. Их комбинации называются классы контроля передачи.

1. Без подтверждения, без установки соединения.

2. С подтверждением, с установкой соединения.

3. Без установки соединения, но с подтверждением.

Это все определил LLC в этих протоколах.

На уровне MAC. Если технология Ethernet, то что делает контролер зависит от метода доступа в канал. Метод доступа в канал Ethernet всегда CSMA/CD. Он подразумевает следующее: Я постоянно слушаю несущую, если она свободна – начинаю передачу. Все передача осуществляется с помощью фреймов, между ними интервал 12 байт. После того как передал, слушаем, т.к. в противном случае мы можем заглушить передачу других забив канал. В том случае если я обнаружу, что я начал передавать, а кто-то уже передает мы ждем некоторое время, время измеряется в слотах и слот Ethernet -512 бит. Максимум ожидаем 16 раз, при этом интервал ожидания сокращается, но если за это время мы не пробились, то выдаст ошибку. Если освободились, то начинаем передавать. Если мы начали передавать и вдруг возникла передача у другого, то возникнет коллизия over voltage. Как только ее обнаруживаем, то всем остальным сообщаем, что у нас коллизия. Пробка «JAM» специальный сигнал 32-48 бит, он не стандартизирован с точки зрения длинны и содержания, но стандартизирован размер. Гарантировано, что она такая, чтобы дойти до самого конца сети. Чтобы там не началась передача. Значит должна быть достаточно большой, чтобы держать канал. Как только пробку передали мы понимаем, что сигнал надо остановить. Коллизии в Ethernet это норма. Если топология Ethernet звезда, то коллизии на порту коммутатора, если типа шина, то в шине. CSMA/CD предполагает полудуплексный метод или мы передаем или принимаем.

Какие Ethernet’ы бывают. Их гигантское количество. 10 Мбит’ные Ethernet’ы мы рассматривать не будем. Рассмотрим 100 Мбит Ethernet.

Гигабитный Ethernet имеет 2 вида 1000BASE – 2 вида X, T

Дести гигабитный Ethernet 10GBASE. Семь видов Ethernet’а.

40 гигабитный – 40GBASE. Семь видов Ethernet’а.

100 Гигабитный – 100GBASE. Семь видов Ethernet’а.

Новые топологии и новые технологии начались со 100BASE Ethernet. Поэтому рассмотрим его более внимательно.

Основная идея Fast Ethernet (быстрого Ethernet) заключается в том, чтобы оставить без изменений форматы кадров Ethernet, процедуры и лишь уменьшить битовый интервал со 100 нс (0,1 мкс) до 10 нс. 100-мегабитный Ethernet (100Base Ethernet, Fast Ethernet) использует абсолютно тот же формат кадра, метод доступа в канал CSMA/CD, топологию «звезда» и контроль соединения (LLC - подуровень), что и стандарт IEEE 802.3 (lOBaseT Ethernet). Принципиальная разница заключена на физическом уровне OSI - в реализации устройств PHY. Реально физическое устройство PHY - это чип на сетевом адаптере или на отдельном трансивере. Подробно мы их обсудим далее.

Существуют три основных версии Fast Ethernet: 100 Base-TX, 100 Base-74 и 100 Base-FX. Все версии обладают одинаковой скоростью передачи -100 Мбит/с, но используют разную среду передачи. (см. таблицу ниже)

Возможность использования для организации быстрого Ethernet витой пары категории 3 означает возможность не перекладывать кабель во всем здании при модернизации сети. Это было очень существенно для многих компаний в 1995 году, когда был принят стандарт на такие сети. Технология 100 Мбит Ethernet описывается стандартом IEEE 802.3u, который является просто добавлением к стандарту IEEE 802.3.100BASE Ethernet имеет 3 вида (fast Ethernet) TX, T4, FX

У всех видов Ethernet топология – звезда.

Канальный уровень

Подуровень LLC является интерфейсом между МАС-подуровнем и сетевым уровнем модели OSI. Как уже говорилось выше, он не изменился с появлением Fast Ethernet.

Подуровень MAC соответствует стандарту 802.3, метод доступа в канал - CSMA/CD, метод контроля ошибок - кодирование циклическим кодом (CRC) и посылка пробки, временной слот - 512 бит, длина фрейма 64- 1518 байт.

Таблица 4.1. Характеристики сетей Ethernet

• Скорость передачи полезной информации

•• Фактическая скорость передачи сигнала в сети (бодовая скорость, тактовая частота)

Группировка сигнала 4 бита в 5 бит, для того, чтобы передавать часы. Если оптоволокно – NRZI. Если витая пара – MLT3.

Среда передачи: Если это 100BASE-FX – волокно, 100BASE-TX- витая пара, 100BASE-T4 – старая (низкокатегорийная) витая пара. По стандарту IEEE это только multi-mode. (хотя делают на single-mode тоже). Витая пара пятой категории. Кодирование MLT3.

Все Ethernet имею один формат фрейма (MAC фрейма). Это требуется для того, чтобы контролировать передачу и скорость. А вот формат фрейма для технологии, которые обозначают метод доступа в канал будут отличаться. 802.3 – 1 формат, 802.5 – другой формат

Мы рассматриваем только тот формат фрейма, который делается контроллером ethernet. Их существует 5 штук. Сначала идет преамбула, затем разделитель, затем Destination address, потом Source address, после чего идет длинна поля данных (от 46 до 1500 байт), после этого MAC CRC. Сами данные. Это формат фрейма 802.3

Есть стандарт фрейма Ethernet-II (для MAC адреса) предполагает, что вместо длинны мы передаем тип. И мы будем писать какой тип протокола обрабатывает этот фрейм. Если протокол IP, то там 0800, если ERP, 0806. Один и тот же адаптер и один и тот же драйвер может работать с кучей типов Ethernet. Всего размер фрейма 1518-1522, но минимально значение не 46, а 64 байта. Это связано с тем, что производители обнаружили, что они не успевают в противном случае обнаружить коллизию. Если данные не превышают 64 байта, то заполняются ноликами.

Ethernet -802.3 еще 1 формат Ethernet'а, используется в Novell NetWare, там первые 2 байта забиваются специальными символами.

Ethernet_snap. Он предназначен для того, чтобы работать с TCP/IP длинна не 1518, а 1522. Т.к. добавляются специальные байты, которые забиты символом АА, это сделано для того, чтобы понять, что протокол который дальше будет использовать этот фрейм это TCP/IP.

Ethernet -802.2 для старых версиях новела.

Формат IEEE 802.3

Формат Ethernet-II

Поле преамбулы состоит из семи байтов (IEEE 802.3). Каждый байт преамбулы содержит одну и ту же последовательность битов - 10101010. Преамбула используется для того, чтобы дать время и возможность принимающим сетевым устройствам синхронизировать свои тактовые генераторы (часы) с принимаемыми тактовыми сигналами.

Начальный ограничитель кадра SFD состоит из одного байта с набором битов 10101011. Появление этой комбинации является указанием на начало фрейма.

Адрес получателя (Destination Address, DA) - указывает физический адрес станции (МАС-адрес получателя, адрес ноды (node), для которой предназначен фрейм). Обычно имеет длину 6 байт. Это может быть одна станция (адрес индивидуальный - unicast), несколько станций (multicast) и множество станций (широковещательный адрес- broadcast).

Адрес отправителя (Source Address, SA) - 6 -байтовое поле, содержащее МАС-адрес станции-отправителя. Физические адреса станций в сетях ведутся IEEE. В первых трех байтах адреса содержится код производителя, определяемый IEEE. В остальных трех байтах – адрес устройства (прошит на адаптере или содержится во флэш-памяти), который задает производитель оборудования.

Поле типа кадра (Туре) или длины кадра (Length) имеет длину 2 байта. Для кадра IEEE 802.3 в этом поле содержится выраженный в байтах размер поля данных. Если это число приводит к общей длине кадра меньшей, чем 64 байта, то к полю данных добавляется поле Pad. Для протокола более высокого уровня не возникает путаницы с определением типа кадра, так как для кадра IEEE 802.3 значение этого поля не может быть больше 1500 (0x05DC). Поэтому в одной сети могут свободно сосуществовать оба формата кадров, более того один сетевой адаптер может взаимодействовать с обоими типами посредством стека протоколов.

100 Мбит’ный Ethernet работает либо на витой паре, либо на оптоволокне, либо на старых кабельных системах. Поскольку разные среды передачи, то IEEE умудрился добавить дополнительные уровни, начиная со 100 Мбит’ного Ethernet, которые исполняют контроллеры. Функции, которые будут выполняться чипами адаптера и договариваются о скорости, на которой будем работать, а так же согласовываем кодирование. Между МАС контроллером и чипами организовали специальный интерфейс, это 50-пиновая шина и по этому кабелю по 4-м прием по 4-м передача. Имеются регистр контроля статуса и регистр контроля состояния. Они нужны для управления. Сама передача между контроллером и чипами будет начинаться контроллером. И они же будут кодировать.

Регистры. В регистрах контроля записывается информация о скорости передачи и о том какую передачу делаем (дуплекс или полудуплекс). В регистре статуса – что происходит с портом. Порт может работать в различных модах. И может быть как активным, так и пассивным (работать и не работать). Нам надо каким-то образом договориться о скорости и непрерывности передачи. Передача в LLC есть всегда, все время идут какие-то импульсы. Если это 100 Мбит’ный Ethernet, то он дает «Взрывные импульсы», которые говорят, что работает на 100 Мбитах. Если 10-ти, то взрывных импульсов нет. Если импульсов нет – значит и нет связи. На старых кабельных системах контроля передачи нету, во всех остальных случаях он есть. Авто переговоры присутствуют только на витых парах. Функция для волоконных систем нету. Коммутатор может по одному порту принимать и передавать, если это так – это полнодуплексный режим.

Виды коммутаторов и их характеристики:

Характеристики коммутаторов	Backbone (магистральный уровень)	Workgroup (уровень распределения)	Standby (уровень доступа)
Цена	Высокая	Средняя	Низ< 12345678910Следующая ⇒ Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: