Структура кадра LLC

Структура кадра LLC.

По своему назначению кадры LLC разделяются на три типа:

1. Информационный  кадр — для передачи в процедурах LLC2 (с установлением соединения). Это информационные кадры должны обязательно содержать поле информации.

2. Управляющие  кадры — для передачи команд и ответов.

3. Ненумерованные  кадры — для передачи ненумерованных ответов в процедурах без установления соединения.

Все три типа кадров имеют  одинаковый формат. Флаги используются для опознавания или выделения  кадра, а после выделения отбрасываются.

·         Destination Service Access Point (DSAP) — адрес точки входа службы назначения.

·         Source Service Access Point (SSAP) — адрес точки входа источника.

DSAP и SSAP позволяют указать какие службы верхнего уровня посылают данные в эти кадры. Эти номера приписываются протоколам 802.2:

·         IP SAP: 06h.

·         NetBIOS SAP: F0h.

Поле управление. 1 или 2 байта в зависимости от типа кадра.

Три типа поле управления. В режиме LLC2 все три типа кадров присутствуют, при этом кадры разделяются на команды и ответы на эти команды. Бит P/F (Pool - опрос/Final - ответ) в командах это P/F = 1, а ответ P/F = 0.

Структурная схема  трансивера.

Передатчик, приёмник (Transmitter, Receiver) — это приёмо-передатчик сетевого адаптера (СА).

РЭ — элемент гальванической развязки (для устранения продольной помехи).

Повторитель имеет два  трансивера на входе и на выходе. СА имеет ещё одну функцию Jabben Control (контроль болтливости). При неисправном СА в КС может поступать непрерывный поток битов. Если время передачи кадра превышает некоторую величину 1221 мкс (время максимальной передачи кадра). Если длина кадра превышает 4000 мкс, то СА автоматически прерывает передачу. При передаче кадра через повторитель происходит задержка кадра, поэтому стандарт Ethernet позволяет использовать не более 4-х повторителей и не более 5-ти сегментов, причём нагруженные сегменты должны чередоваться с не нагруженными, в результате появляется правило 5-4-3. Им нужно пользоваться при установке новой сети.

Стандарт 10 BASE — T (на витой паре).

Принят в 1991 году, используется не экранированная витая пара категории 3. Узлы подключаются к концентратору. Концентратор обнаруживает коллизию по одновременному приёму по нескольким RX-входам и после обнаружения отправляет JAM-последовательность, предупреждая, что произошла коллизия. Концентраторы можно соединять друг с другом (каскадировать концентраторы для увеличения диаметра сети). Можно увеличивать количество портов, обеспечить размещение в разных помещениях. Правило 4-х хабов (более 4-х хабов быть не может).

Преимущества  технологии.

Каждый ПК автономно подключается к концентратору. Концентратор автоматически  определяет неисправность кабеля на каждом порте, если она есть уведомляет администратора. В стандарте 10 BASE — T определена процедура тестирования работоспособности двух витых пар Link Test (тест связанности). Каждые 16 мс передаются специальные импульсы J, K кода Манчестер II, передаваемые между TX и RX, если тест не проходит, порт блокируется и отключается узел (в информационном поле таких кодов не бывает — тестирующий код). Наличие между узлами активного устройства, контролирующего и изолирующего неисправные станции, главное преимущество технологии 10 BASE — T.

Волоконно-оптический Ethernet.

Используется сравнительно дешёвый многомодовый волоконно-оптический кабель. Топология такая же, как на витой паре. Первый волоконно-оптический стандарт Fiber Optic Inter-Repeater Link (FOIRL) 802.3. До 1000 м, 2500 м и максимальное число повторителей 4.

Стандарт в-о 10 BASE — FL улучшенный стандарт предыдущего.

Увеличена мощность передатчика, максимальная длина узел-концентратор 2000 м, диаметр сети £ 2500 м. 10 BASE — FB только для соединения повторителей друг с другом£ 2740 м. Повторители по 10 BASE — FB при отсутствии кадров постоянно обмениваются специальными кадрами для поддержки синхронизации (J, K импульсы), поэтому повторители вносят значительно меньше задержки при передаче кадров. В качестве синхронизации используется меандр (J-J-K-K-J-J-K-K). Поэтому в сети 10 BASE — FB допускается до 5-ти хабов.

10 BASE — FB называют синхронный Ethernet.

Домен коллизий.

Это часть сети Ethernet, все узлы которой «слышат» коллизию не зависимо от того, в какой части сети она возникла. Домен коллизий всегда соответствует одной разделяемой среде. Мосты, КМ, МШ разделяют сеть на несколько доменов коллизий. КМ — многопортовый мост.

Методика расчёта  конфигурации сети Ethernet.

Если соблюдаются все  правила для сети Ethernet:

·         Длины сегментов не больше допустимых (по затуханию).

·         Правило 5-4-3 и правило 4-х (5-ти) хабов.

·         Количество ПК в сети согласно технологии 10 BASE - 2 (30 штук и т.д.).

То никаких расчётов не требуется, сеть будет работать корректно, однако, часто бывает, что приходится нарушать эти правила, но только не по длине сегментов. Комитет 802.3 института IEEE приводит исходные данные о задержках, вносимых повторителей и другими элементами. Расчёты производятся в двух случаях:

·         Нарушение правил 4-х (5-ти) хабов.

·         Если сегменты сети (кабельные отрезки сети), выполнены из смешанных кабельных систем — на такую смешанную сеть правило 4-х не рассчитано.

Чтобы сеть Ethernet состоящая из различных сегментов работала корректно, необходимо выполнить 4 условия:

·         Количество станций в сети £ 1024.

·         Максимальная длина каждого сегмента не более определяемого стандарта физического уровня.

·         Время двойного оборота Path Delay Value (PDV) сигнала в сети между самыми удалёнными станциями £ 575 bt (битовых интервалов).

·         Сокращение межкадрового интервала Path Variability Value (PVV) при прохождении через все повторители £ 49 bt.

Расчёт PDV.

После проведения расчёта  слева направо нужно провести такой же расчёт справа налево и  сравнить с длиной кадра 575 bt.

Расчёт PVV.

Чтобы сеть признать корректной, необходимо рассчитать время межкадрового интервала. Для расчёта также справочные таблицы и расчёт аналогичен.

Технология Token Ring (кольцевая технология).

Основные характеристики технологии:

Разработана фирмой IBM в 1984 году. Комитет IEEE в 1985 году выпустил стандарт 802.5. Детерминированный метод доступа, имеет две скорости: 4 Мбит/сек, 16 Мбит/сек (155 Мбит/сек High Speed Token Ring). Технология TR более сложная и обладает средствами отказоустойчивости: процедуры контроля работоспособности, для этого одна из станций сети выполняет роль активного монитора максимальный MAC-адрес. Активный монитор каждые три секунды генерирует специальный кадр присутствия, все его слышат, если этого кадра нет семь секунд, то выбирается новый монитор в сети.

Маркерный метод доступа.

TR, FDDI, ArcNET — право на доступ даёт маркер, который циркулирует по кольцу. Маркер — это спецкадр, который изначально порождается монитором, и монитор следит за его присутствием. Получив маркер, станция имеет право заполнить его данными, с этих пор вместо маркера движется кадр этой станции. Продвигаясь по кольцу, он доходит до станции-получателя, которая получает данные и проверяет CRC, устанавливает в конце кадра флаг (принято/не принято) и посылает кадр дальше по кольцу. Станция - источник, получив свой же кадр, проверяет флаг (принято/не принято) с тем, чтобы подготовить новый кадр для передачи. Но в любом случае освобождает маркер и отправляет его дальше по кольцу. Такой алгоритм предусмотрен для скорости 4 Мбит/сек. Время удержания маркера станцией ограничено Token Holding Time (THT) 10мс. Максимальный размер кадра 4 Кбит. В сетях 16 Мбит/сек применяется технология раннего освобождения маркера. Станция, сформировавшая кадр сразу после его передачи, порождает новый кадр, то есть, обратно по кольцу может двигаться несколько кадров и только один маркер. Для различных видов сообщений кадрам можно назначить приоритеты от 0 до 7 уровней приоритета. Решение о приоритете данных принимают прикладной уровень передающей станции. Маркер тоже имеет свой уровень приоритета, который устанавливается монитором.

Лекция 3: Характеристики и требования к информационно-вычислительной сети

(2 часа)

План занятия:

1. Время	№ п/п	Содержание  раскрываемого вопроса:
50 мин.	1.	Характеристики  ИВС
40 мин.	2.	Требования к организации ИВС

1. Характеристики ИВС

Основными характеристиками ИВС являются операционные возможности, время доставки сообщений, производительность и стоимость  обработки данных.

Операционные возможности сети - перечень основных действий по обработке и хранению данных. ЭВМ, входящие в состав сети, предоставляют пользователям, как правило, следующие виды услуг:

1) передача  файлов (наборов данных) между ЭВМ  сети;

2) доступ  к пакетам прикладных программ, базам данных и удаленным файлам - обработку файлов, хранимых в удаленных ЭВМ;

3) передача  текстовых и мультимедийных сообщений  между терминалами (пользователями);

4) использование  распределенных баз данных, размещаемых  в нескольких ЭВМ;

5) удаленный  ввод заданий - выполнение заданий,  поступающих с любых терминалов, на любой главной ЭВМ в пакетном или диалоговом режиме;

6) защита  данных и ресурсов от несанкционированного  доступа;

7) выдача  справок об информационных и  программных ресурсах;

8) автоматизация  программирования и распределенная  обработка - параллельное выполнение задачи несколькими ЭВМ.

Время доставки сообщений определяется как статистическое среднее времени от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом.

Производительность  сети. Потенциально высокая производительность — это одно из основных свойств распределенных систем, к которым относятся компьютерные сети. Это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети. Существует несколько основных характеристик производительности сети:

• время реакции;

• пропускная способность;

• задержка передачи и вариация задержки передачи.

Время реакции сети является интегральной характеристикой  производительности сети с точки  зрения пользователя. Именно эту характеристику имеет в виду пользователь, когда говорит: «Сегодня сеть работает медленно».

В общем случае время  реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса  пользователя к какой-либо сетевой  службе и получением ответа на этот запрос.

Очевидно, что значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущего состояния элементов сети — загруженности сегментов, коммутаторов и маршрутизаторов, через которые проходит запрос, загруженности сервера и т. п.

Поэтому имеет смысл  использовать также и средневзвешенную оценку времени реакции сети, усредняя этот показатель по пользователям, серверам и времени дня (от которого в значительной степени зависит загрузка сети).

Время реакции сети обычно складывается из нескольких составляющих. В общем случае в него входит время подготовки запросов на клиентском компьютере, время передачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование, время обработки запросов на сервере, время передачи ответов от сервера клиенту и время обработки получаемых от сервера ответов на клиентском компьютере.

Ясно, что пользователя разложение времени реакции на составляющие не интересует — ему важен конечный результат, однако для сетевого специалиста очень важно выделить из общего времени реакции составляющие, соответствующие этапам собственно сетевой обработки данных, — передачу данных от клиента к серверу через сегменты сети и коммуникационное оборудование.

Знание сетевых  составляющих времени реакции дает возможность оценить производительность отдельных элементов сети, выявить  узкие места и в случае необходимости  выполнить модернизацию сети для  повышения ее общей производительности.

Пропускная  способность отражает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Пропускная способность уже не является пользовательской характеристикой, так как она говорит о скорости выполнения внутренних операций сети — передачи пакетов данных между узлами сети через различные коммуникационные устройства. Зато она непосредственно характеризует качество выполнения основной функции сети — транспортировки сообщений — и поэтому чаще используется при анализе производительности сети, чем время реакции.

Пропускная способность измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.

Средняя пропускная способность вычисляется путем  деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени — час, день или неделя.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней  тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени  — например, 10 мс или 1 с.

Максимальная пропускная способность — это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.

Чаще всего при  проектировании, настройке и оптимизации  сети используются такие показатели, как средняя и максимальная пропускные способности. Средняя пропускная способность отдельного элемента или всей сети позволяет оценить работу сети на большом промежутке времени, в течение которого в силу закона больших чисел пики и спады интенсивности трафика компенсируют друг друга. Максимальная пропускная способность позволяет оценить возможности сети справляться с пиковыми нагрузками, характерными для особых периодов работы сети, например утренних часов, когда сотрудники предприятия почти одновременно регистрируются в сети и обращаются к разделяемым файлам и базам данных.

Пропускную  способность можно измерять между  любыми двумя узлами или точками  сети, например между клиентским компьютером  и сервером, между входным и  выходным портами маршрутизатора. Для  анализа и настройки сети очень полезно знать данные о пропускной способности отдельных элементов сети.