Информационные сети

В чем отличие логической структуризации сети от физической?

Отличия физической структуризации от логической определяются способом разделения сети на сегменты. Физическая структуризация повышает надежность сети, позволяет увеличить расстояние между узлами, но сеть остается однородной, данные распространяются во все участки сети, не зависимо от того находится "адресат" в отдельно взятом участке или нет. Физическая структуризация сети реализуется при помощи концентраторов и повторителей.

Решить проблему оптимизации трафика сети, помогает логическая структуризация. При помощи мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, шлюзов, происходит логическое разделение сети на участки, передавая информацию только той части сети, которой адресована информация.

Вывод: физическая структуризация снимает ограничения на длину сети, количество узлов, увеличивает надежность сети. Логическая разгружает трафик сети, разделяя ее на отдельные сегменты, определяемые адресами приемника и передатчика.

Могут ли цифровые линии связи передавать аналоговые сигналы?

Аналоговый сигнал не передается по цифровым линиям связи, в силу своей непрерывности значений, промежуточная аппаратура для такого сигнала лишь усиливает аналоговый сигнал. Для передачи цифрового сигнала на большие расстояния используется аппаратура восстановления формы сигнала и ресинхронизации – "повторитель". Зачастую в такой аппаратуре используется восстановление фронтов, что отрицательно скажется на сигнале, не имеющем четко выраженных состояний, и приведет к искажению формы аналогового сигнала, превратив его в хаотичный набор нулей и единиц.

Почему пропускная способность элементарного канала цифровых телефонных сетей выбрана равной 64 Кбит/с?

В аналоговой телефонии для передачи голоса используется диапазон от 300 до 3400 Гц, который достаточно качественно передает все основные гармоники собеседников. Для передачи звука по цифровому каналу используется ИКМ преобразование с частотой квантования по теореме Котельникова в два раза больше максимальной частоты сигнала 3400*2=6800 Гц, в действительности с целью повышения качества связи частота взята с запасом в 1200 Гц, в итоге получается 8000 Гц. В методе ИКМ обычно используется 8 бит кода для замера амплитуды одного замера, что соответствует 256 градациям звукового сигнала. Простое произведение частоты дискретизации на код представления амплитуды одного замера, показывает какая пропускная способность необходима для передачи сигнала 8000 (замеров/с)*8 (бит градаций)=64000 Кбит/с.

Какой будет код скремблера при входном сигнале 0110000000001?

При кодировке Вi-3, Вi-5 код скремблера имеет вид: Bi=AiÅBi-3ÅBi-5

В1=А1=0;

В2=А2=1;

В3=А3=1;

В4=А4+В1=0Å0=0;

В5=А5+В2=0Å1=1;

В6=А6+В3+В1=0Å1Å0=1;

В7=А7+В4+В2=0Å0Å1=1;

В8=А8+В5+В3=0Å1Å1=0;

В9=А9+В6+В4=0Å1Å0=1;

В10=А10+В7+В5=0Å1Å1=0;

В11=А11+В8+В6=0Å0Å1=1;

В12=А12+В9+В7=0Å1Å1=0;

В13=А13+В10+В8=1Å0Å0=1.

Bi                                             Ai

0=                                              0110000000001;

01=                                 0110000000001;

011=                               0110000000001;

0110=                           0110000000001;

01101=                         0110000000001;

011011=                                    0110000000001;

0110111=                     0110000000001;

01101110=                     0110000000001;

011011101=                  0110000000001;

0110111010=                0110000000001;

01101110101=              0110000000001;

011011101010=            0110000000001;

0110111010101=          0110000000001.

Bi=0110111010101.

В чем заключается разница сетей с коммутацией каналов и коммутацией пакетов?

Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал.

Коммутации каналов хорошо коммутируют потоки данных постоянной интенсивности.

Коммутация пакетов позволяет эффективно передавать неравномерный, пульсирующий компьютерный трафик. При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами.

Суть проблемы заключается в пульсирующем характере трафика, который при коммутации каналов не эффективно использует линии связи, при коммутации пакетов равномерно загружаются каналы связи между коммутаторами.

Определить ошибочный бит в кодовой последовательности 1100101  при образующем полиноме циклического кода 1011.

1100101 ç1011                        

1011       1110              

 1111

1011

      1000

      1011

          111

  111-  В кодовой последовательности обнаружена ошибка, остаток не нулевой.

Для исправления ошибки кодовая последовательность побитно сдвигается влево, производится сложение по модулю 2.

1001011 /1011

1011       101

    1001

    1011

       101 - В остатке много единиц.

0010111 ç1011

    1011     001

    00001

  - В кодовой последовательности в остатке большинство нулей и одна   единица. Заменим в коде на ноль 0010110.

Сдвигая полученный результат в обратной последовательности, получим исправленный код.

0010110 – 0001011 - 1000101

Проверим полученный результат, в итоге должны получить нулевой остаток.

1000101ç1011

1011        1011

    1110

    1011

     1011

     1011

     0000

Исправленная кодовая последовательность 1000101.

Что такое домен коллизий?

В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домен коллизий. Домен коллизий – это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла. Сеть, построенная на концентраторах и повторителях, всегда образует одни домен коллизий. В то время как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий, не передавая в другие свои узлы коллизию, отсекают участки, где произошла коллизия от других узлов.

Почему минимальный размер кадра Ethernet равен 64 байт?

В связи с тем, что для кадров Ethernet на канальном уровне не предусмотрена повторная передача, одной из самых неприятных считается ситуация, когда станция узнает о столкновении после того, как кадр ею уже передан в канал. Для того, чтобы этого не произошло, она должна узнать о конфликте до того, как передаст кадр в канал. Дольше всего передающая станция узнает о столкновении, произошедшем около наиболее удаленной станции. Минимальная длина кадра Ethernet (МАС-уровне 512 бит, 64 байта, на физическом уровне 576 бит, 72 байта) была выбрана именно для предотвращения таких ситуаций. При скорости 10 Мбит/с для передачи в канал МАС-кадра требуется 51,2 мкс. Этого времени должно быть достаточно для того, чтобы первый бит передаваемого кадра дошел до самой удаленной станции и, в случае столкновения около нее, сигнал столкновения должен дойти за это же время до передатчика. Скорость распространения сигнала в Ethernet должна быть не менее 0,77с (230м/мкс).

При повышении качества физического канала эта скорость может быть увеличена. За 51 мкс сигнал может распространиться на расстояние 11730 м. Максимальное расстояние между станциями могло бы быть около 5,5 км, если бы при передаче сигналов не было других задержек. Однако дополнительные задержки возникают на сетевой плате (кодирование, тракт приемопередатчика), на повторителях. Поэтому на распространение сигнала остается меньше времени (примерно, половина времени передачи кадра). Поэтому максимальное расстояние между станциями в 10 Base5 принимается равным 2500 м.

Формат кадров LLC, основные поля, их назначение.

Подуровень LLC обеспечивает интерфейс протокола Ethernet с протоколами вышележащих уровней, например, с IP или IPX. Кадр LLC, вкладывается в кадр MAC, и позволяет за счет полей DSAP и SSAP идентифицировать адрес сервисов назначения и источника соответственно. Например, при вложении в кадр LLC пакета IPX, значения как DSAP, так и SSAP должны быть равны Е0. Поле управления кадра LLC позволяет реализовать процедуры обмена данными трех типов.

 Процедура типа 1 определяет обмен данными без предварительного установления соединения и без повторной передачи кадров в случае обнаружения ошибочной ситуации, то есть является процедурой дейтаграммного типа. Именно этот тип процедуры и используется во всех практических реализациях Ethernet. Поле управления для этого типа процедур имеет значение 03, что определяет все кадры как ненумерованные.

 Процедура типа 2 определяет режим обмена с установлением соединений, нумерацией кадров, управлением потоком кадров и повторной передачей ошибочных кадров. В этом режиме протокол LLC аналогичен протоколу HDLC. В локальных сетях Ethernet этот режим используется редко.

 Процедура типа 3 определяет режим передачи данных без установления соединения, но с получением подтверждения о доставке информационного кадра адресату. Только после этого может быть отправлен следующий информационный кадр.

По своему назначению все кадры уровня LLC подразделяются на три типа – информационные, управляющие и ненумерованные. Информационные кадры предназначены для передачи информации в процедурах с установлением логического соединения. Управляющие кадры предназначены для передачи команд и ответов в процедурах с установлением логического соединения, в том числе запросов на повторную передачу искаженных информационных блоков. Ненумерованные кадры предназначены для передачи ненумерованных команд и ответов, выполняющих в процедурах без установления логического соединения передачу информации, а в процедурах с установлением логического соединения установление и разъединение логического соединения, а также информирование об ошибках.

Все типы кадров уровня LLC имеют единый формат:

Кадр LLC обрамляется двумя однобайтовыми полями "Флаг", имеющими значение 01111110. Флаги используются на МАС уровне для определения границ кадра LLC. Кадр LLC содержит поле данных и заголовок, который состоит из трех полей:

адрес точки входа службы назначения

адрес точки входа службы источника

управляющее поле.

Поле данных кадра LLC предназначено для передачи по сети пакетов протоколов вышележащих уровней – сетевых протоколов. Поле данных может отсутствовать.

Адресные поля DSAP и SSAP занимают по 1 байту. Они позволяют указать, какая служба верхнего уровня пересылает данные с помощью этого кадра.

С помощью управляющих кадров регулируется поток данных, поступающих от узлов сети, размер кадра (1 или 2 байта).

Формат кадра Ethernet. Назначение полей. Адресация в среде Ethernet.

В связи с длительной историей развития технологии Ethernet на практике используются 4 различных форматов кадров. Приведем один из форматов представленный как фирменный консорциумом трех фирм Digital, Intel и Xerox в 1980 году – кадр 802.3/LLC. Заголовок кадра состоит из 8 полей: поля преамбулы, начальный определитель, адрес назначения, адрес источника, длина, поле данных, поле заполнения, поле контрольной суммы.

поле преамбулы – состоит из семи синхронизирующих байт 10101010, соответственно предназначено для синхронизации источника и приемника.

начальный ограничитель кадра состоит из одного байта следующего за полем преамбулы, предназначено для указания, что следующий байт – это первый байт заголовка кадра.

адрес назначения может быть длиной 2 или 6 байт. На практике всегда используются адреса из 6 байт. Содержит адрес приемника кадра.

адрес источника это 2 или 6 байтовое поле, содержащее адрес узла – отправителя кадра.

длина – 2-байтовое поле, которое определяет длину поля данных в кадре.

поле данных может содержать от 0 до 1500 байт.

поле заполнения – предназначено для заполнения недостающих байт, которые обеспечат минимальную длину 46 байт. Что обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Может отсутствовать.

поле контрольной суммы состоит из 4 байт, содержащих контрольную сумму.

Адресация в данном формате такова – первый бит старшего байта адреса назначения является признаком того, является адрес индивидуальным или групповым. Если он равен 0, то адрес является индивидуальным, а если 1, то это групповой адрес. Групповой адрес может предназначаться всем узлам сети или же определенной группе узлов сети. Если адрес состоит из всех единиц, то он предназначен всем узлам сети и называется широковещательным адресом. В остальных случаях групповой адрес связан только с теми узлами, которые сконфигурированы как члены группы, номер, который указан в групповом адресе. Второй бит старшего байта адреса определяет способ назначения адреса – центральный или локальный. Если бит равен 0, то адрес назначен централизованно, и распределен между производителями оборудования так называемые организационно уникальные идентификаторы. Этот идентификатор помещается в 3 старших байта адреса. За уникальность младших 3 байт адреса отвечает производитель оборудования.

 При каких ошибках концентратор Ethernet отключает порт?

Основной причиной отключения порта в стандартах Ethernet интенсивность прохождения через порт кадров, имеющих ошибки, превышает заданный порог, то порт отключается, а затем при отсутствии ошибок в течение заданного времени, включается снова. Такими ошибками могут быть: неверная длина кадра, неоформленный заголовок кадра.

Множественные коллизии. Если концентратор фиксирует, что источником коллизии был один и тот же порт 60 раз подряд, то порт отключается. Через некоторое время порт будет вновь включен.

Затянувшаяся передача. Как и сетевой адаптер, концентратор контролирует время прохождения одного кадра через порт. Если это время превышает время передачи кадра максимальной длины в 3 раза, то порт отключается.

 За счет чего увеличена скорость передачи данных в технологии Fast Ethernet?

Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Для повышения скорости были уменьшены расстояния между узлами необходимые для выявления коллизий.

   Почему минимальный размер кадра в технологии Gigabit Ethernet увеличен до значения 512 бит?

Для расширения максимального диаметра сети Gigabit Ethernet в полудуплексном режиме до 200 м разработчики технологии предприняли меры, основывающиеся на известном соотношении времени передачи кадра минимальной длины и временем двойного оборота.

   Для чего нужны автопереговоры в технологии Fast Ethernet?

В сети Fast Ethernet автопереговоры позволяют двум соединенным физическим устройствам, которые поддерживают несколько стандартов физического уровня, отличающихся битовой скоростью и количеством витых пар, выбирать наиболее выгодный режим работы.

Формат кадра Fast Ethernet.

Формат кадров технологии Fast Ethernet не отличаются от форматов кадров технологий 10-Мегабитного Ethernet'а. На рисунке приведен формат МАС-кадра Ethernet, а также временные параметры его передачи по сети для скорости 10 Мб/с и для скорости 100 Мб/с. В качестве указания свободного канала в технологии Fast Ethernet используется служебные символы Idle, вместо отсутствия сигнала как это было в предыдущих версиях. Для отделения кадра Ethernet от символов Idle используется комбинация символов Start Delimiter (пара символов J (11000) и К (10001) кода 4В/5В), а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ Т. Между символами JK и Т располагаются поля преамбулы, SFD, DA, SA, L, данные, CRC.

   Как мост строит свою внутреннюю таблицу?

Мост строит свою адресную таблицу на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключенных к его портам сегментах. При этом пост учитывает адреса источников кадров данных, поступающих на порты моста. По адресу источника кадра мост делает вывод о принадлежности этого узла тому или иному сегменту сети. Каждый порт моста работает как конечный узел своего сегмента за одним исключением – порт моста не имеет собственного МАС-адреса. Порт моста работает в так называемом неразборчивом режиме захвата пакетов, когда все поступающие на порт пакеты запоминаются в буферной памяти. С помощью такого режима мост следит за всем трафиком, передаваемым в присоединенных к нему сегментах, и использует проходящие через него пакеты для изучения состава сети. Так как в буфер записываются все пакеты, то адрес порта мосту не нужен. В исходном состоянии мост не знает о том, компьютеры с каким МАС-адресами подключены к каждому из его портов. Поэтому в этом случае мост просто передает любой захваченный и буферизованный кадр на все свои порты за исключением того, от которого этот кадр получен. Одновременно с передачей кадра на все порты мост изучает адрес источника кадра и делает новую запись о его принадлежности в своей адресной таблице, которую также называют таблицей маршрутизации или фильтрации. Входы адресной таблицы могут быть динамическими, создаваемыми в процессе самообучения моста, и статическими, создаваемыми вручную администратором сети. Динамические входы имеют срок жизни – при создании или обновлении записи в адресной таблице с ней связывается отметка времени. По истечении определенного тайм-аута запись помечается как недействительная, если за это время мост не принял ни одного кадра с данным адресом в поле адреса источника. Это дает возможность автоматически реагировать на перемещения компьютера из сегмента в сегмент – при его отключении от старого сегмента запись о его принадлежности к нему со временем вычеркивается из адресной таблицы. После включения этого компьютера в работу в другом сегменте его кадры начнут попадать в буфер моста через другой порт, и в адресной таблице появится новая запись, соответствующая текущему состоянию сети. Статические записи не имеют срока жизни, что дает администратору возможность поправлять работу моста, если это