Теоретическая часть. Тема:Организация уровня доступа.

Лабораторная работа № 5

Тема: Организация уровня доступа.

Сетевое оборудование. Методы доступа в канал. Сетевые архитектуры.

Цель работы

§ Изучить основные принципы построения уровня доступа.

§ Познакомиться с функциями сетевого оборудования уровня доступа. Научится минимизировать домены коллизий и широковещательные домены.

§ Изучить основные методы доступа в канал: CSMA/CD, CSMA/CA, с передачей маркера, по приоритету запроса.

§ Ознакомиться с особенностями сетевых архитектур.

§ Научиться определять уровни модели OSI, на которых выполняются конкретные сетевые операции.

§ Научиться идентифицировать и использовать стандартные компоненты Ethernet.

§ Научиться идентифицировать и использовать стандартные компоненты Token Ring.

§ Научиться идентифицировать и использовать стандартные компоненты AppleTalk и ArcNet.

Теоретическая часть

Уровень доступа обеспечивает подключение конечных пользователей к сети. На этом уровне клиенты получают доступ к сетевым устройствам, пользователям, удаленным файлам и сетевым принтерам.

Оборудование конечных пользователей: компьютеры, цифровые телефоны, сетевые принтеры, факсы и т.п. являются хостами. Хост может использовать доступные сетевые ресурсы или предоставлять другим хостам сети свои ресурсы, т.е. является хранителем или получателем данных. Любой узел сети является хостом. Но не каждый хост – это узел, так как существуют виртуальные хосты. Узел имеет свой уникальный IP–адрес в сети и предназначен. В отличие от хоста узлы могут осуществлять передачу информации как между узлами, так и между разными сегментами сети.

При соединении компьютеров в сеть возникает проблема, связанная с затуханием сигнала при передаче по кабелю. Для каждого типа кабеля определена максимальная дальность соединения. Для преодоления максимального барьера используют повторители (repeater). Основной задачей повторителя является восстановление электрических сигналов для передачи в другие сегменты соединений.

Повторители бывают 2–х портовыми и многопортовыми. Двухпортовые повторители используются в сетях с топологией типа «шина», построенных на коаксиальном кабеле. Многопортовые используются в сетях построенных на витой паре по типу топологии «звезда». Многопортовые повторители называют концентраторами или хабами (hub). Хаб соединяет несколько компьютеров между собой в «логическую шину» и ретранслирует полученный пакет от одного компьютера на все остальные порты, к которым подключены остальные компьютеры. Концентратор еще называют устройством с общей полосой пропускания, так как все узлы в нем работают на одной полосе одного канала. Хабы нужны не столько для усиления сигнала, как для соединения в сеть более чем двух компьютеров при помощи «витой пары».

Сетевой адаптер компьютера принимает только те пакеты, у которых адрес приемника соответствует MAC–адресу (аппаратному адресу) данного компьютера. Остальные сообщения игнорируются. Если два или более узла подключенные к концентратору попытаются одновременно отправить сообщение, произойдет наложение сигналов и их искажение. Узлы прочесть такие сообщения уже не могут. Концентратор не декодирует и не анализирует сообщения, поэтому такую ситуацию он определить не может и повторяет искаженные посылки по всем портам. Ситуация, когда происходит искажение сообщений, называется коллизией, а сегмент сети, в котором узел может получить искаженное сообщение, называется доменом коллизий.

Коммутатор, как и концентратор, соединяет на уровне доступа несколько узлов с сетью. В отличие от концентратора, коммутатор декодирует кадры и выделяет из сообщений MAC–адрес (физический адрес), по которому осуществляет передачу пакета конкретному узлу. Порт передачи определяется по таблице MAC–адресов, хранящейся в памяти коммутатора. В таблице MAC–адресов установлено соответствие между активным портом (по которому есть подключение) и физическим адресом узла. Таблица формируется динамически по мере обмена сообщениями между узлами. При передаче коммутатор устанавливает между источником и приемником временное соединение, называемое линией. Для каждого нового соединения устанавливается свой канал связи, позволяя связывать одновременно несколько узлов для работы одновременно, без коллизий.

Таблица MAC–адресов строится динамически. Коммутатор проверяет передаваемые сообщения и из кадра–источника MAC–адрес присваивается в таблице порту, с которого он был получен. Если таблица в процессе работы еще не сформирована и адрес получателя отсутствует в таблице, коммутатор отправляет по всем портам широковещательный кадр–запрос. Все узлы сегмента сети сверяют свой MAC–адрес с указанным адресом в рассылке, и отвечает на запрос тот узел, адрес которого совпал. Если к определенному порту коммутатора подключен хаб, то в таблице по данному интерфейсу записывается несколько MAC–адресов хостов, подключенных через этот узел.

Витая пара, по стандарту организации TIA/EIA при монтаже сети, на концах обжимается по двум различным схемам проводки, которые называются T568A и T568B (см. рис. 2.1). В данных схемах две из четырех пар подключаются в обратном порядке.

Рис. 2.1. Схема проводки по стандарту организации TIA/EIA.

При подключении узлов определяют и подключают два типа соединений: прямой или перекрестный кабель. Прямой кабель – предусматривает одну схему на обоих концах – T568A или T568B, т.е. цвета совпадают. Перекрестный кабель использует одновременно две схемы.

Прямой кабель подключает между собой устройства, у которых для приема и передачи используются разные контакты. Например:

– компьютер и концентратор,

– компьютер и коммутатор,

– коммутатор и маршрутизатор.

Устройства, использующие одни и те же контакты на прием, называются однородными и подключаются перекрестным кабелем, т.е по схеме T568A с одного конца и T568B у второго узла. Такое подключение используется между следующей аппаратурой:

– концентратор – концентратор,

– коммутатор – коммутатор,

– коммутатор – концентратор,

– компьютер – компьютер,

– маршрутизатор – маршрутизатор,

– компьютер – маршрутизатор.