WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Однако структура кабеля - не единственный элемент Физического уровня, включенный в стандарт. Спецификации, применяемые для построения сети Ethernet, также описывают правила прокладки кабеля, включающие максимальную длину сегментов и расстояния до источников питания. Стандарты задают вид разъемов, требуемых для присоединения кабеля, тип платы сетевого адаптера, устанавливаемого в компьютер, а также тип концентратора, который необходим для объединения компьютеров в сеть топологии “звезда”. И в заключение стандарты определяют условия, по которым сетевой, адаптер должен преобразовывать данные, вырабатываемые компьютером, в электрическиесигналы, чтобы эти данные могли быть переданы по сетевому кабелю.

Таким образом, можно видеть, что Физический уровень включает в себя намного больше, чем просто описаниетипа кабеля. Тем не менее, вообще говоря, можно не иметь детального представления о каждом элементе стандарта Физического уровня. Обычно приобретаемые Ethernet-адаптеры, кабели и концентраторы уже сконструированы с учетом спецификаций Ethernet и соответствующей схемы передачи сигналов. Монтаж оборудования, однако, более сложен.

2.1. Спецификации Физического уровня Монтаж оборудования Физического уровня сети - это работа, всеболее часто требующая заключения договора с соответствующими специалистами. Несмотря на то, что сравнительно легко приобрести достаточное количество знаний о топологии ЛВС для того, чтобы выбрать необходимоедля сети оборудование прокладка кабеля (или установка другой среды передачи) - на, много более трудная задача, поскольку она требует соблюдения всех норм.

Стандарты Ethernet, например, опубликованные рабочей группой IEEE 802.3, описывают принципы базовой конфигурации кабельной разводки, имеющие отношение к методам доступа к среде и механизмам выявления коллизий.

Эти принципы определяют такиеэлементы, как максимальная длина сегмента кабеля, расстояниемежду рабочими станциями и допустимоедля сети количество повторителей.

Набор данных правил содержитобщиесведения, предназначенные для администраторов Ethernetе-сети. Их знаний недостаточно для прокладки большой кабельной сети. Более подробную информацию о кабельной разводке для сетей различного типа можно найти в следующем документе: The American National Standards Institute / Electronic Industry Association / Telecommunication Industry Association (ANSI/EIA/TIA) №568, “Commercial Building Telecommunication Cabling Standard”. Необходимо также принимать во внимание особенности помещений зданий, которые могут оказать большое влияниена прокладку кабеля. Исходя из этих соображений, монтаж большой кабельной сети чаще всего должен выполняться профессионалами, знакомыми со всеми стандартами, относящимися к определенной технологии.

2.2. Сигналы Физического уровня Среди сетевого оборудования Физического уровня выделяется такой важный компонент, как трансивер (transceiver), который обычно размещается на платах сетевых адаптеров, ретранслирующих концентраторов и других устройств. Трансивер отвечает за передачуи прием сигналов из сетевой среды.

В сетях, использующих медный кабель, трансивер - это электрическое устройство, которое получает отпротокола Канального уровня двоичные данные и преобразует их в сигналы различного уровня напряжения. Физический уровень отличается отвсех прочих уровней стека тем, что содержимоепередаваемой информации не имеет для него никакого значения. Трансивер просто преобразует нули и единицы в напряжение световые импульсы, радио, волны или некоторые другие виды сигналов, совершенно не принимая во вниманиепри этом существованиепакетов, кадров, адресов и даже системы, принимающей сигналы.

Сигналы, вырабатываемые трансивером, могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Большинство сетей передачи данных используют цифровые сигналы, но некоторые беспроводные технологии используют аналоговую радиопередачу Аналоговые сигналы плавно изменяются между двумя значе.

ниями, образуя синусоиду, в то время как изменениезначения цифровой величины происходитмгновенно. Аналоговый сигнал может быть представлен изменением амплитуды, частоты, фазы или сочетанием этих элементов.

Цифровые сигналы применяются в сетевых технологиях более часто. Все стандартные медные и оптоволоконные среды передачи данных используют различные формы цифровых сигналов. Способ кодирования сигнала определяется конкретным протоколом Канального уровня. Все сети Ethernet, например, используют манчестерскую систему кодирования как для витой пары, так и для коаксиального и оптоволоконного кабеля. Изменениецифрового сигнала между двумя уровнями всегда происходит мгновенно, образуя прямоугольную волну. В зависимости отсреды передачи значения сигнала могут быть представлены электрическим напряжением, наличием или отсутствием луча света или любыми другими атрибутами, присущими среде. В большинстве случаев сигнал формируется в результате перехода между положительным и отрицательным напряжением, хотя иногда также используется нулевоенапряжение. Действительноезначениенапряжения не имеет значения: важен переход, формирующий сигнал.

Способ преобразования, называемый полярным кодированием, устроен следующим образом: сигнал разбивается в соответствии с отрезками времени, называемыми ячейками (cells), и напряжениедля каждой ячейки представляется двоичной величиной. Положительноезначение- ноль отрицательное -, единица. Такой метод кодирования сигнала кажется простым и логичным путем преобразования двоичной информации, но имеет один существенный изъян - необходимость синхронизации. Когда двоичный код состоитиз двух или более следующих друг за другом единиц или нулей, то на протяжении двух или более ячеек не происходитизменения напряжения. Если две системы, обменивающиеся информацией, не имеют таймеров, синхронизированных с большой точностью, то невозможно правильно определить количество переданных двоичных посылок. Это утверждениесвязано с тем, что напряжениеостается постоянным в течениепериода, соответствующего двум, трем или более ячейкам, представляющим одно и то же логическоезначение. Такой способ передачи информации встречается в системах с невероятно высокой скоростью передачи, и временные интервалы, образуемые по этой схеме, чрезвычайно малы.

Некоторые системы могутиспользовать этоттип конверсии в силутого, что они имеют внешний синхронизирующий сигнал, который обеспечивает синхронизацию взаимодействующих систем. Однако большинство информационных сетей задействует узкополосную среду передачи, которая разрешает единовременную пересылку только одного сигнала. Поэтому такиесети используют другой способ кодирования, который обладает свойством самосинхронизации (self-timing). Иными словами, информационный сигнал сам содержитсинхронизирующую составляющую, дающую возможность принимающей стороне корректно интерпретировать значения и конвертировать их в двоичные данные.

Манчестерская система кодирования, реализуемая в Ethernet-сетях, основана на самосинхронизации сигналов; в силуэтого факта уровень сигнала в ней изменяется по центрукаждой ячейки. Это позволяет точно отметить границы ячейки для принимающей системы. Двоичные (логические величины ) определяются, исходя из направления изменения полярности. Переход отположительного значения к отрицательному соответствует нулю, от отрицательного к положительному - единице. Переходы в началеячеек не несутв себе никаких других функций, кроме как установки соответствующего значения напряжения для осуществления перехода в середине ячейки.

Сети Token Ring используют другой способ преобразования сигнала, называемый разностным манчестерским кодированием, при котором уровень сигнала изменяется также посередине каждой ячейки. Однако для этого типа кодирования направлениеперехода не имеет значения - он требуется только для синхронизации сигнала. Значениекаждой ячейки определяется по наличию или отсутствию перехода в ее начале. Если смена полярности присутствует, то значениеячейки - ноль, если перехода нет - единица. Что касается перехода в середине ячейки, то его направлениене играет роли.

3. Канальный уровень Протокол Канального уровня обеспечивает интерфейс между физической сетью и стеком протоколов компьютера. Протокол Канального уровня обычно состоитиз трех элементов:

• кадра специального формата, который инкапсулирует данные протокола Сетевого уровня;

• механизма, регулирующего доступ к совместно используемой сетевой среде;

• принципов, которые должны быть реализованы при разработке Физического уровня сети.

Заголовок и хвост, добавляемые этим протоколом к данным Сетевого уровня, во время передачи пакета по сети являются его самыми крайними полями. По существу, такой кадр - это оболочка, которая переноситпакет к его следующему месту назначения и обеспечивает адресную информацию, необходимую для доставки пакета к цели. В дополнениек сказанному, протоколы Канального уровня обычно содержатсредства контроля ошибок и индикатор, указывающий на протокол Сетевого уровня принимающей системы, который должен быть задействован для обработки данных пакета.

В большинстве ЛВС множество систем обращаются к одной совместно используемой узкополосной средепередачи данных. Это означает, что в любой момент времени может передавать данные только один компьютер. Если передачуодновременно начинают две системы и более, то возникает коллизия, и данные теряются. На протокол Канального уровня возложена функция осуществления контроля над доступом к совместно используемой среде и предотвращения возникающих конфликтов.

В силутого, что протоколы работают на нескольких уровнях стека одновременно, возможно возникновениепутаницы между ними; и иногда при описании протоколов Канального уровня, для того, чтобы их можно было отличить от протоколов других уровней, оперируют некорректными терминами. Например, Ethernet иногда называют топологией, когда в действительности топология описывает способ соединения кабелем компьютеров в сети. Некоторые сетевые схемы Ethernet используют шинную топологию, в которой компьютеры соединяются кабелем один за другим, образуя подобиегирлянды. В другой, наиболее распространенной на сегодня топологии - “звезде”, все компьютеры присоединяются кабелем к центральному концентратору. Существуют еще топология “кольцо”, похожая на “шину”, концы которой соединены друг с другом, и “ячеистая” топология, в которой каждый узел в сети имеет соединениес любым другим. Два последних типа сохранились в основном только в теории. Современные сети не поддерживают их. Сети Token Ring используют чисто логическоекольцо, в действительности же компьютеры объединены по топологии “звезда”.

Такая неразбериха вполне объяснима тем, что большинство протоколов Канального уровня включают в свои спецификации элементы Физического уровня. Это положениенеобходимо для поддержания тесного согласования протокола Канального уровня с Физическим уровнем, поскольку механизмы управления доступом к среде передачи имеют ярко выраженную зависимость отразмера передаваемых кадров и длины сегментов кабеля.

3.1. Адресация Заголовок протокола Канального уровня содержитадрес компьютера, отправившего пакет, и адрес компьютера, который должен получить этотпакет. На этом уровне используются аппаратные (MAC) адреса, которые в большинстве случаев “зашиты” производителем в микросхему платы сетевого адаптера каждого компьютера. В сетях Ethernet и Token Ring используются адреса длиной б байт, из которых первые З байта выделяются производителю Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers), а З последних байта назначаются самим производителем. В нескольких более старых протоколах, таких как ARCNET, адреса присваиваются администратором сети, однако схема когда адреса назначаются производителем, является более целесообразной, так как она гарантирует отсутствиеповторяющихся адресов.

Протоколы Канального уровня не заботятся о доставке пакета конечному адресату, если получательнаходится в той же ЛВС, что и отправитель. Когда маршрутследования пакета до его места назначения проходитпо нескольким сетям, поля протокола Канального уровня отвечают только за доставку пакета маршрутизатору локальной сети, обеспечивающему доступ к следующей сети маршрута следования пакета. Таким образом, адрес получателя в заголовке протокола Канального уровня всегда относится к устройству, расположенному в локальной сети, даже если конечный компьютер, которому отправлено сообщение, находится в сети, удаленной на расстояниев несколько миль.

Протоколы Канального уровня, используемые в ЛВС, полагаются на совместно используемую среду передачи данных. Всекомпьютеры сегмента сети получают каждый пакет, но только система, адрес которой совпадает с адресом, указанным в заголовке пакета, считывает пакет в буфер памяти и обрабатывает его. Вседругиеузлы просто отбрасывают пакет, не предпринимая каких-либо действий.

3.2. Управление доступом к среде Управлениедоступом к среде - это процесс, посредством которого протокол Канального уровня разрешает спорные ситуации, связанные с попытками одновременного использования сетевой среды передачи. Для того чтобы сеть могла функционировать эффективно, каждая рабочая станция, подключенная к общему кабелю или другой средепередачи, должна иметь возможность регулярно передавать информацию. Это одна из причин, по которой передаваемые данные разбиваются на пакеты. Если компьютеры будут пересылать всесвои данные непрерывным потоком, то с большой степенью вероятности можно предположить, что они монополизируют сеть на продолжительный период времени.

В большинстве современных ЛВС применяются два основных способа контроля доступа к среде. Метод доступа с передачей маркера используется сетями Token Ring и FDDI; он основан на передаче отодной рабочей станции к другой специального кадра, называемого маркером (token). Только система, завладевшая маркером, имеет право отправлять свои сообщения. Рабочая станция, захватившая служебный кадр, передает свои данные и освобождает маркер, который, в свою очередь, может быть “захвачен” другим компьюте ром. До тех пор, пока в сети перемещается только один маркер (предполагается, что сеть функционирует правильно), передача данных одновременно двумя системами будет невозможна.

Другой метод доступа, используемый в сетях Ethernet, называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Метод заключается в том, что рабочая станция прослушивает сетевой кабельи передает информацию только в том случае, если сетевая среда в данный момент свободна. В CSMA/CD сетях возможно (и даже ожидаемо) возникновение ситуации, когда несколько рабочих станций начинают передавать данные одновременно. Результатом этого процесса является появление коллизий.

Чтобы исправить данную ситуацию каждая система имеет механизм, позволяющий выявить возникнувшиестолкновения и повторно передать потерянные данные.

Эти механизмы для обеспечения собственного правильного функционирования должны опираться на спецификации Физического уровня. Например, Ethernet системы могутобнаружить появлениеколлизии только в том случае, если рабочая станция все еще передает пакет. Если сегмент сети слишком длинный, конфликт может возникнуть уже после того, как последний бит информации покинул передающую систему, таким образом, коллизия останется незамеченной. Данные такого пакета будутпотеряны, и обнаружить их отсутствие смогут только протоколы вышележащих уровней той системы, которой предназначалосьсообщение. Таким образом, если эталонная модель OSI выделяет четкую границу между Физическим и Канальным уровнями, в реальном мире их функции сильно переплетены.

3.3. Индикатор протокола Большинство реализаций протокола Канального уровня разработаны для единовременной поддержки нескольких протоколов Сетевого уровня. Это означает, что на каждом компьютере доступны несколько путей для прохождения информации через стек протоколов. Для того чтобы иметь возможность использовать множество протоколов Сетевого уровня, заголовок протокола Канального уровня должен содержать код, определяющий, какой из протоколов Сетевого уровня был выбран для создания полезной нагрузки пакета. Выполнениеэтого требования дает возможность принимающей системе передать данные, содержащиеся в кадре, соответствующему процессуСетевого уровня.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.