Лекция 5 Локално мрежово пространство. Протоколен стек TCP/IP . Съвместна работа между LAN

1. Лекция 5Локално мрежово пространство.Протоколен стек TCP/IP. Съвместна работа между LAN • Основни въпроси: • 1.Международни стандарти за физическия и каналния слой на LAN и MAN • 2.Протоколен стек TCP/IP • 3.Съвместна работа между LAN

2. 1.Международни стандарти за Физическия и каналния слой на LAN и MAN • 1.1.Стандарт IEEE 802.4 (Token Bus)-Физически слой- описва LAN с физическа топология тип “Шина”; широколентов коаксиален кабел 75 ома; два режима на предаване:не модулирано аналогово предаване (Carrier Band) - 1 канал, 5 Mb/s, Ls = 700 m, Nmax = 32;-модулирано ан-алогово предаване (Broad Band)-няколко канала (10 Mb/s в ка-нал), по-голяма устойчивост към смущенията. • -МАС - подслой на стандарта IEEE 802.4 - използва прото-кола Token Bus (Token -управляващ достъпа маркер- кадър-щафета, предаван последователно по шина-та от възел до въ-зел и разрешаващ предаването); реализира логическа тополо-гия “Кръг”; • Формат на кадъра :

3. Вст. Нач Упр. МАС- МАС- Данни КПКр. част разд. част адрес адрес (FCS) разд 1 байт 1 1 2/6 2/6 0 до 8182 1 1 • Предимства на протокола: • -може да използва приоритетна схема на предаване; • -възможност за изключване на някои от КВ от логическия кръг; • Недостатъци: • -трудно се отстраняват или добавят нови възли в логическия кръг. • Стандарта 802.4 се използва по-рядко от стандарта 802.3 и 802.5 и като цяло епо-сложен от тях • 1.2.Стандарт IEEE 802.5 (Token Ring) • Създаден е през 1985 г. На базата на стандарта Token Ring на IBM (1984 г.)

4. 2.1.1Физически слой на стандарта 802.5.Описва LAN с логическа топология тип “Кръг”, при физиче-ска топология, най-често “Звезда”; • покривани разстояния - по-големи от тези при 802.3 и 802.4; • режим на предаване -само директно предаване; • използвани кабели - 1) неекранирана усукана двойка (UTP) с конектор RJ-45 -до 72 устройства; 2) екранирана усукана двойка (STP) с RJ-45 или IBM двойка (MIC) -до 260 МВ; 3)коаксиален кабел; 4)влакнесто-оптичен кабел. • Скорост на предаване -16 или 4 Mb/s (с UTP -само 4 Mb/s); • свързване на КУ към кръга -чрез специални концентриращи устройства (MAU- MSAU или SMAU) -до 33 броя; • При използване на STP кабел, разстоянието от КВ до MAU е 2,5 -100 m; при UTP - 2,5 - 45 m; съседните MAU - на разсто-яние -до 150m (с повторители - до 730 m). • 2.1.2. MAC- подслой на стандарта 802.5.

5. -протокол - Token Ring - използва маркер, както при про-токола Token Bus, генериран при инициализацията на мре-жата, след което обикаля по кръга, винаги в една и съща по-сока. Право да предава има възелът, който владее маркера. C C C D D D B B B A A A Фаза III Фаза I Фаза II

6. НО. УД УК. МАС- МАС- Данни КПКО.СК (SD) (AC) (FC)адрес адрес (Data) (FCS) (ED) (FS) 1 байт 1 1 2/6 2/6 до 1500 1 1 1 • 1.2.3.Сравнение между MAC-протоколите на CSMA/CD и Token Ring: • Един и същи адресен формат, но различно третиране на бито-вете; • Един и същи CRC-код (CRC-32), но различна обща дължина на полетата, които се кодират: при CSMA/CD -до 1200 байта; при Token Ring - до 1500 байта; • CSMA/CD е протокол със случаен характер, Token Ring- с де-терминирано обслужване; • Реалната скорост на предаване при CSMS/CD се намалява с увеличаване на конфликтите; при Token Ring -няма конфликти.

7. Token Ring има приоритетна схема на предаване, а CSMA/CD -няма. • 1.3.Стандарт IEEE 802.12 (100 VG - Any LAN) • Широко използван стандарт на LAN технологиите на прак-тика (90-95 %); скорост на предаване -100 Mb/s; поддържа кадри с формат CSMA/CD и Token Ring.; конкурира се със Fast Ethrenet; • 1.3.1.Физически слой на стандарта 802.12. • Структурата на протоколния стек на стандарта се различава от този на OSI-модела по това, че ФС се разделя на два под-слоя: долен (PMD), зависим от физическата среда и горен (PMI), независим от нея. • -физ.топология тип “Дърво”; допуска каскадност при свърз- ване на концентраторите - до 5 нива; • -гл. концентратор представлява интелигентен контролер, уп- равляващ достъпа до средата;

8. -всеки концентратор може да бъде конфигуриран да поддър-жа 802.3-кадри и Token Ring-кадри. Всички концентратори, разположени на един и същи логически сегмент (т.е. нераз-делени с мост, комутатор или маршрутизатор) трябва да бъ-де конфигуруран да поддържа кадри от един и същи тип; • -всеки концентратор (с изключение на главния) има един възходящ и N-низходящи порта. Всеки порт може да работи в два режима: нормален и мониторен; • -всеки компютър може да бъде съединен към концентратор по един от следните видове кабели: 4 двойки UTP, категория 3/4; 2 дв. UTP, категория 5; 2 дв. STP, тип.1; 2 оптични влак-на; • -функции на PMI-подслоя: скремблиране, линийно кодиране с код 5В/6В, добавяне към кадъра на ВЧ, НО и КО и преда-ване на кадъра надолу към PMD - подслоя; • -функции на PMD-подслоя-разделяне на MAC-кадъра на

9. порции от по 5 бита (квартетно разпределяне на данните по 4 канала), с последващо предаване на всяка порция по отделен канал по съответната усукана двойка (когато за ком. среда се използват 4 UTP). • Спецификациите на PMD-подслоя позволяват използването и на 2 усукани двойки или 2 оптични влакна, но с използване на последващо мултиплексиране, което да преобразува 4 канала съответно в 2 двойки STP или 1 оптично влакно. • За коректно предаване на данните във всеки канал се добавят ВЧ, КО и НО. • 1.3.2.MAC- подслой на стандарта 802.12. • -протоколът за достъп е усъвършенстван с цел поддържане на мултимедийни приложения (Demand Priority - приоритетен достъп по заявка) и се базира на предоставянето на концен-тратора на функцита на арбитър, решаващ проблема за достъ-па до поделяната среда (детерминиран метод за разделяне на средата на две нивана приоритетност);

10. Функции на МАС-подслоя: • -реализиране на протокола за достъп; • -подготовка на комуникационната линия; • -формиране на кадри със съответния формат. • 1.4.Стандарт FDDI (Fibre Distributed Data Interface) • Това е 100 Mb/s ANSI стандарт за разтегната LAN с прото-кол, базиран на Token Ring; ограничено приложение-главно като високоскоростна опорна мрежа (гръбнак) за свързване на няколко LAN по между им Ethernet FDDI Token Ring Ethernet Token Ring

11. FDDI дефинира физическия слой и MAC- подслоя на канал-ния слой . В LLC- подслоя FDDI използвастандарта 802.2 (ISO 8802.2). • 4.1.Физически слой на стандарта FDDI. • Топология “Двоен кръг” - предаването в двата кръга е проти-вопосочно; • Два класа МВ: възли свързани към двата кръга (DAS) и възли свързани само към първичния кръг (SAS) DAS Вторичен кръг SAS B А SAS B` DAS Първичен кръг А` DAS-концентратор

12. Стандартът поддържа до 500 DAS- възела (до 1000 порта); • -Максимална обиколка на кръга - до 100 km • -Преносна среда: влакнесто оптични кабели или кабели с усукана двойка проводници.Допуска се използването в една мрежа на различни видове кабели; • Двойният кръг на мрежата осигурява отказоустойчивост откъм различни видове неизправности - чрез самостоятелно реконфи-гуриране на мрежата със средствата на концентраторите и/или мрежовите адаптери на възлите. В случай на единичен отказ на елементите си FDDI -мрежата може напълно да възстанови ра-ботоспособността си. При множествен отказ, мрежата се разпа-да на няколко несвързани мрежи; • -Физическият слой на мрежата е разделен на два подслоя: до-лен (PMD), зависим от средата и горен (PHY) - независим; • -PMD-подслоят осигурява необходимите средства за предава-не на данните от една станция на кръга до друга;

13. -PHY-подслоят осигурява: кодиране и декодиране на данни-те, циркулиращи между MAC-подслоя и PMD-подслоя ; син-хронизация на сигналите, пренасящи данните. • 1.4.2.МAC-подслой на стандарта FDDI • Отговаря: за управлението на достъпа до комуникационната среда; за приемането и обработката на кадрите. Определят се правилата за:предаване на маркера; прехващане и ретрансли-ране на маркера; формиране на кадъра; генериране и разпоз-наване на MAC-адреси; изчисляване и проверка на 32-разря-дното число; • Изменения в протокола Token Ring: 1)маркерът се пуска в кръга веднага след като възелът предаде своята информа-ция; 2)FDDI поддържа, макар и примитивно предаването на изо-хронен трафик, като за целта се задава целево време на мар-кера за обиколка на кръга (TTRT), в зависимост от раз-мера на мрежата и големината на изохронния трафик; 3)про-менен е и линийния код отДМК на код 4В/5В (ЧЛ-125MHz)

14. Вст. НО УК. МАС- МАС- Данни CRC КО. СК част (SD) (FC)адрес адрес (Data) (FCS) (ED) (FS) • При TPDDI се използва NRZ-I -код с три нива, ЧЛ=62,5 MHz. • Формат на МАС-кадъра: максимален размер - до 4500 байта; • Работата на всички слоеве (PMD, PHY , MAC) се управляваот протокол за управление на станцията (SMT). Той задава: • -алгоритъмът за откриване на грешки и възстановяване на предаването след сбой; • -правилата за мониторинг на работата на кръга и станциите; • -управлението на кръга; • -процедурите за инициализация на кръга; • -осигуряването на отказоустойчивостта на FDDI-мрежата. 8 байта 1 1 2/6 2/6 4478 1 1 1

15. Стандарт FDDI-II- усъвършенстван вариант на FDDI- поддържа ISDN -трафик и PCM-модулиран глас • Състав на кадрите: преамбюл (за синхронизация на 8 KHz ГТЧ), Загл. част (12 байта), 16 широколентови изохронни ка-нала (WBC) по 6144 Kb/s всеки и 12 байта за пакетирани дан-ни(768 Kb/s канал PDG); • продължителност на кадрите 125 s. • WBC -канала може да бъде разделен на три подканала Е1( 2048 Kb/s) или на 4 подканала T1(1544 Kb/s). WBC-каналите се разпределят между МВ (и се отнемат от тях) динамично във времето, като всеки МВ може да получи подканал от 64, 384, 1536 и 2048 Kb/s от даден WBC. • 1.5.Стандарт IEEE 802.6 (DQDB) • Това е стандарт за регионални мрежи (MAN). Той осигурява: • покриване на по-големи разстояния; поддържа изохронен тра-фик; по-висока производителност; поддържане на високоско-

16. ростни услуги; възможност за използване на съществуващите цифрови линии(PDH и SDH) на обществените мрежи за пре-нос • MAN- може да покрие цяло университетско градче, малко селище или голямо предприятие. Освен това MAN се изпол-зва за съединяване на няколко LAN, за директни свързване на сървъри и високопроизводителни станции, а няколко MAN могат да бъдат свързани по между си чрез WAN (ATM). • Топология - всякаква: звезда, кръг, шина и тяхната комбина-ция; • Услуги -три вида: предаване на данни без УЛС; предаване на данни с УЛС и изохронен трафик; • Предавания: Broadcast и Multicast. • 1.5.1.Физически слой на стандарта IEEE 802.6. • Топология - “двойна шина” (Dual Bus) - посоките на предава-не в двете страни са противоположни;

17. Шина 1 ГK1 T2 Възел А Възел Б Възел В T1 ГK2 Шина 2 Затворена шина Отворена шина (Начало на шината) (Самоконфигурираща се шина) ГК1 Т1 Т2 ГК2 Начало Край Прекъсване

18. 1.5.2.МАС-подслой на стандарта IEEE 802.6 • Протокол - DQDB (Разпределена опашка, организирана по двойна шина; • метод за достъп - арбитражен (PA запренасяне на изохрон-ни данни): ГК в началото на всяка шина изпраща достатъчен брой PA слотове, удовлетворяващи нуждите на всички възли за изохронен трафик; • Фрагментация - 53 байтови DQDB-клетки (48 байта за дан-ни и 5 байта заглавна част (както при АТМ-стандарта). Празните не заети слотове се заемат от тези данни на прин-ципа “първи пристигнал-първи обслужен” (FCFS), използ-вайки PA- метода с опашка QA. Този начин на заемане на слотовете се нарича “разпределена опашка” и е част от наи- менованието на протокола DQDB; • Закъснение - при малко натоварване- както при CSMA/CD; при големи (100 %)- както при Token Ring.; • Структура на клетките -както при стандарта АТМ

19. 2.Протоколен стек TCP/IP. • Комуникационен протокол -специфичен език, с който кому-никират помежду си приложните програми на различните съоръжения в една LAN. Голямото многообразие на тези съоръжения и прилаганите концепции от техните прои- зводители, налагат като доминиращо изискването за съвме-стимост на протоколите, които често обхващат повече от един слой на модела OSI. Протоколи от такъв тип се нари-чат протоколни фамилии или стекове; • -TCP/IP - протокол от едноименната фамилия, използван в първата в света многомашинна мрежа ARPANET; • -Назначение на протоколния стек TCP/IP- основен транс-портен протокол, служещ за основа при създаването на Ин-тернет корпоративна мрежа, използваща транспортните ус-луги на Internet и хипертекстовата технология WWW. Поддържа се стандартно от всички модерни операционни системи.

20. MIME 7 6 Пр. С • 2.1.Комуникационни слоеве на модела TCP/IP • TCP/IP- модел с отворен стандарт, имащ различна филосо-фия от тази на OSI- модела PIMG SMTP TELNET FTP DNS SNMP RTP 5 4 Тр. С TCP UDP ICMP М. С ARP RARP IP 3 Не регламентиран (TEEE 802.3, 802.4, 802.5, FDDI, Frame Relay, ATM, SLIP, PPP 2 1 К.С Фиг.2.1.Слоеве, основни протоколи и тяхното съответствие с OSI-модела

21. Канален слой (Host to Network Layer); • Мрежов слой (Internet Layer); • Транспортен слой (Transportation Layer); • -Капсулация: Потребителски Данни Поток битове от Пр. процес ЗЧTCP ДаннTCP TCP -сегмент 20 B Пр. дължина ЗЧТС ДанниТС IP -дейтаграма 20 B Пр. Дължина (маx до 34 КВ) ЗЧКС ДанниКС КЧКС Кадър

22. Хост 1 ПП А Хост 2 ПП В Поток от Данни на ПП Пакети • Приложен слой (Application Layer). • 3.Комуникационен сценарий на модела TCP/IP Буфери с Данни ПС ПС ТС ЗЧTCPДанниTCP ТС TCP- сегмент МС МС ЗЧТС ДанниТС IP-дейтаграми КС ЗЧК ДанниК КЧК КС Кадър Комуникационна линия Фиг.3.1.Схема на комуникация между два Хоста на КМ TCP/IP

23. 3.Съвместна работа между LAN. • -ограничения в LAN- по обхват и капацитет, от преносната среда, от разполагаемия ресурс, от пределната скорост на трансфер на данните и от изискванията за предоставяните услуги; • -решение на този проблем - съвместна работа на отделни мрежи-острови чрез свързването им през една обща WAN за далечен достъп с помощта на собствени мрежови компоненти; • -възможности за реализация на тази концепция: • 1.Директно свързване между съседни LAN; • 2.Свързване на отделни LAN през WAN, работеща с определе-на мрежова технология; • 3. Свързване на отделни LAN през многоцелева високоскорос-тна гръбначна мрежа (Backbone); • 3.1.Директно свързване между съседни LAN.

24. -използвани мрежови компоненти за свързване -репитери, рутери и мостове (бриджове).; • 3.1.1.Свързване чрез репитери -мрежи от типа Ethernet, на физическо ниво; усилване чрез повторение на предаваните сигнали, с което се постига увеличаване на сегмента, недоста-тъци (проблеми с рутирането и сегментирането на мрежата); • 3.1.2.Свързване на LAN с помощта на бридж- извършва се на MAC-ниво, като използваните LAN-протоколи са прозра-чни за общата мрежа; общи задачи на МАС-бриджа -управле-ние и наблюдение на трафика между включените към него LAN; главна задача- изпънение на “филтърни” функции (осо-беност-не изисква адресиране на портовете на бриджа).; • -свързване на разнотипни LAN-чрез транслиращ бридж; • -обединяване на повече от две LAN-чрез многопортови брид-жове-рутиране на трафика на МАС ниво; • 3.1.3.Свързване на LAN с помощта на рутери -обединява

25. Няколко LAN (субмрежи). Рутерите се използват като ММВ в глобалните мрежи; скъпи устройства, извършващи маршрути-зацията на мрежово ниво. (за разлика от репитера и бриджа); рутираща таблица;. • 3.2.Свързване на LAN през WAN. • -извършва се с помощта на мрежови компоненти, известни като шлюзове или портали (Gateway), разположени на грани-цата между LAN и WAN, които съгласуват действащите във LAN,протоколи с протоколите на WAN. Задачата на WAN е обслужване на транзитирането при обмен на данни между два портала; съединения-точка-точка и многоточково; • -функции на портал между LAN и WAN - могат да се изпъл-няват се бридж или рутер.