ЛЕКЦИИ / Лекции1

здесь проблема может возникнуть в том, что в данных у нас тоже может встретиться такая последовательность. для того чтобы отличать последовательность которая встречается в данных от управляющих символов используются так называемые escape-оследовательности. в протоколе BSC это тоже последовательность символов DLE - сокращение от DATA LINK ESCAPE. если какая-то последовательность управляющих символов встречается в данных, перед ними добавляется escape-последовательность DLE для того чтобы протокол понимал, что в реальности это данные, а не управляющие символы. вставка битов применяется в более современных протоколах таких как HDLC и PPP (пи-пи-пи). здесь перед началом и концом каждого кадра добавляется последовательность бит состоящая из нуля, 6 единиц и 0. точно так же у нас может возникнуть проблема если в данных встречается подряд идущие 6 или более единиц. для того чтобы решить эту проблему в данные после каждых пяти последовательно идущих единиц добавляется 0. получатель после того как он прочитал 5 последовательно идущих единиц и встретил 0 этот ноль игнорируют. С8 следующий вид определения начала и конца кадра - это использование средств физического уровня, и он применяется в технологии ethernet. в первом варианте технологии ethernet - классическом ethernet использовалась преамбула - это такая последовательность данных, которые передаются перед началом каждого кадра. она состоит из восьми байт. Первые 7 байт состоят из чередующихся нулей и единиц, последний байт также содержит чередующиеся нули и единицы кроме двух последних бит - в котором две единицы. и именно такая последовательность символов говорит о том что дальше начинается новый кадр. в более поздних версиях технология ethernet - в частности fast ethernet, используется другая схема кодирования - это избыточное кодирование, которое позволяет обнаружить ошибки, но при этом не все символы являются значащими. в технологии fast ethernet воспользовались этой особенностью кода и применяют символы, которые не используются для представления данных в качестве сигналов о начале и конце кадра. перед отправкой каждого кадра передаются символы J (джей) и K (кей), а после окончания отправки кадра передается символ Т (ти). С9 какие могут быть варианты обнаружения и исправления ошибок на канальном уровне? самый простой способ - это просто обнаружить ошибку. например с помощью контрольной суммы или какого-то другого алгоритма. если у нас технологии канального уровня использует обнаружение ошибок, то кадр, в котором произошла ошибка просто отбрасывается. никаких попыток восстановить данные не производится. более сложный механизм - это исправление ошибок. чтобы иметь возможность исправить ошибку нам нужно добавить к данным какую-то дополнительную информацию с помощью которой мы сможем обнаружить ошибку и восстановить правильные данные. для этого используются специальные коды исправляющие ошибки. Не будем рассматривать эти коды. если интересно, то можете посмотреть соответствующую литературу. другой вариант исправления ошибок при передаче данных - это повторная отправка тех кадров в которых произошла ошибка. он используется совместно с обнаружением ошибок, когда отправитель передает данные получателю, получатель обнаруживает ошибку в данных, но вместо того чтобы исправить ошибку в передаваемых данных, отправитель передает эти данные еще раз. С10 давайте рассмотрим как реализуется повторная отправка сообщений. предположим, что у нас есть отправитель и получатель. и отправитель передал получателю некоторые сообщения. получатель получил это сообщение, проверил его на корректность, убедился что данные переданы правильно, С11 и после этого передает отправителю подтверждение о получении. с12 отправитель после этого передает следующее сообщение, предположим что здесь произошла ошибка. получаете эту ошибку обнаружил (или сообщение вообще не дошло до получателя) поэтому получатель не может передать подтверждение о получении этого сообщения. что происходит в этом случае? - С13 отправитель после того как передал сообщение запустил таймер ожидания подтверждения, после того как время ожидания кончилось и подтверждение не пришло отправитель понимает, что при передаче данных произошла проблема, и нужно передать то же самое сообщение еще раз. С14 что он и делает. в этот раз сообщение успешно дошло до получателя, С15 и получатель снова передает подтверждение. после этого отправитель может передавать следующий кадр. С16 есть два варианта метода повторной отправки: схема которые мы только что рассмотрели называется "с остановкой и ожиданием". отправитель передает кадр и останавливается, ожидая подтверждения. следующий кадр передается только после того как пришло подтверждение о получении предыдущего сообщения. такой метод используются в технологии канального уровня вай-фай. Другой вариант метода повторной отправки - это "скользящее окно". в этом случае отправитель передает не одно сообщение, а сразу несколько сообщений. и количество сообщений, которые можно передать не дожидаясь подтверждения называется размером окна. в этом случае получатель передает подтверждение не для каждого отдельного сообщения, а для последнего полученного сообщения. такой метод лучше работает на высокоскоростных каналах связи. сейчас нет технологии канального уровня, которая использует этот метод, но он используется на транспортном уровне в протоколе TCP. как это делается более подробно рассмотрим когда будем изучать транспортный уровень. C17 и так у нас есть несколько вариантов что можно делать с ошибками: Можно их обнаруживать и исправлять с помощью кодов исправления ошибок либо с помощью повторной доставки сообщений. так же мы можем исправлять и обнаруживать ошибки на канальном уровне либо на вышестоящих уровнях. возникает вопрос как это лучше делать? практика показала, что на каналах где ошибки возникают редко, например если данные передаются по проводам, то на канальном уровне лучше использовать простое обнаружение ошибок. а если ошибки в среде передачи данных происходят часто, например как это происходит в вайфай, где используются электромагнитное излучение и много помех, то ошибки эффективнее обнаруживать и исправлять прямо на канальном уровне. С18 модель взаимодействия открытых систем разрабатывалась когда на практике использовались только каналы связи точка-точка. это были последовательные линии связи, которые объединяли большие компьютеры. затем появились другие технологии канального уровня на основе разделяемых каналов связи, когда к одной и той же среде передачи данных подключено несколько устройств. в таких каналах появились новые задачи, которые не были учтены в модели взаимодействия открытых систем, поэтому пришлось поменять эту модель и разделить канальный уровень на два подуровня. первый - это подуровень и управление логическим каналом (Logical link control, LLC), а второй подуровень управления доступом к среде Media Access Control. C19 Подуровень управления логическим каналом отвечает за передачу данных формирования кадров, обработку ошибок и тому подобное. этот уровень является общим для разных технологий канального уровня. Подуровень управления доступом к среде используется только если у нас технология канального уровня с разделяемым доступом. если технология канального уровня используют соединение точка-точка то подуровень MAC не нужен. во-первых если у нас есть несколько устройств, которые подключены к одному и тому же каналу связи, то при передаче данных мы должны явно указать какому устройству эти данные предназначены. для этого используются адресация канального уровня. также необходимо обеспечить корректное совместное использование разделяемой среды передачи данных. Подуровень и управление доступом к среде является специфичным для разных технологий канального уровня. он зависит от того какая конкретно среда передачи данных используется. С20 какие дополнительные услуги предоставляют уровень LLC кроме собственно передачи данных - это мультиплексирование, то есть передача данных (через одну технологию канального уровня) нескольких типов протоколов вышестоящего уровня, и управление потоком - если у нас в сети устройства которые работают разной скоростью, то более мощное устройство может начать передавать данные очень быстро, так что более слабые устройства не успевают их принимать. в компьютерных сетях это называется "затопление". и некоторые технологии канального уровня обеспечивают защиту от "затопления" медленного получателя быстрым отправителем. С21 зачем обеспечивать согласованный доступ к разделемому каналу связи? предположим что у нас есть какая-то общая среда передачи данных, к которой подключены несколько компьютеров и они начали передавать данные одновременно, но так как среда передачи данных одна, то данные исказатся и не смогут быть прочитаны из среды. это называется коллизия. под уровень MAC обеспечивает управление доступом к разделяемой среде. в один и тот же момент времени канал связи для передачи данных должен использовать только один отправитель. В противном случае произойдет коллизия и данная исказатся. какие есть методы управления доступом к разделяемой среде? есть рандомизированный метод - предположим что у нас к среде подключена N устройств. в этом случае для передачи данных случайным образом выбирается одно из этих устройств с вероятностью 1/N. такой подход используется в технологиях канального уровня ethernet и вай-фай. другой подход - это определение правил использования среды, например в технологии Token Ring данные может передавать только одно устройство у которого сейчас находится токен, после того как это устройство передало данные оно передает токен следующему устройству, и следующее устройство может передавать данные. хотя такой подход обеспечивает более эффективное использование полосы пропускания канала связи, но он требует более дорогого оборудования. поэтому на практике получил распространение рандомизированный подход. С22 раньше было очень много технологии канального уровня, каждая из которых обладала теми или иными преимуществами и недостатками. однако сейчас в процессе развития остались только две популярные технологии -это ethernet и вай-фай. именно эти технологии мы и будем изучать. технологии которые использовались раньше, например TOKEN RING, FDDI, ATM, 100VG-AnyLAN, а также много других технологий изучать не будем, потому что на практике они сейчас не используются. С23 итак мы рассмотрели канальный уровень. это второй уровень модели взаимодействия открытых систем. основная задача канального уровня это передача по каналу связи не потока бит, а целых сообщений, которые называются кадры. также канальный уровень обеспечивает обнаружение и исправление ошибок. канальный уровень разбит на два подуровня - подуровень управления логическим каналом, который отвечает за передачу данных формирования кадра и исправление ошибок, а также подуровень управления доступом к среде MAC, который обеспечивает согласованный доступ в каналах связи с разделяемой средой передачи данных. технологии канального уровня которые будем изучать - это ethernet, который используется для передачи данных по медным и оптическим проводам, и вай-фай - применяется для передачи данных по беспроводной среде. также раньше было много разных других технологий канального уровня, но сейчас они представляют только исторический интерес. ¶

ВОПРОС 9 ТЕХНОЛОГИЯ ETHERNET C2 Ethernet это самая популярная в настоящее время технология для создания проводных компьютерных сетей/

совместно с технология вай фай, ethernet используется для создания большей части современных компьютерных сетей. в модели взаимодействия открытых систем OSI ethernet находится на физическом и канальном уровне, причем на канальном уровне используются оба подуровня - LLC и MAC. С3 технологию ethernet придумал в 1973 году Роберт Меткалф. тогда он работал в компании ксерокс, в качестве основы свои идеи Роберт Меткалф использовал сеть Аллоха гавайского университета, в которой данные передавались по беспроводной среде через радиоэфир. свою сеть роберт меткалф назвал ethernet, сокращение от ether network - эфирная сеть. только в качестве эфира по которому передаются данные использовался не радиоэфир, как все эти Аллоха, а провода. Роберт Меткалф называл это А Cable-tree Ether - технология оказалась работоспособной и три компании: XEROX, DEC, INTEL решают использовать сеть ethernet в качестве стандартного сетевого решения для всего оборудования этих компаний. ранее каждая компания производила своем оборудование которое было несовместимо друг с другом. ethernet стал индустриальным стандартом, который стали использовать сразу три крупные компании. в 1982 году создали проект IEEE с номером 802.3 для того чтобы принять уже не индустриальный, а юридический стандарт для технологии ethernet и в конце и 90х годов ethernet стал самой популярной технологией для создания локальных сетей, и вытеснил все остальные существующие до того времени технологии. С4 есть большое количество вариантов технологии ethernet. самый первый вариант ethernet имел скорость 10 мегабит в секунду. данные можно было передавать по кабелям трех типов. первый вариант это коаксиальный кабель, по медному кабелю - витой паре, и по оптическому кабелю. стандарт, который описывал этот вариант технологии ethernet, назывался IEEE 802.3. все последующие варианты стандартов ethernet также начинаются с 802.3 и отличаются разными буквами. второй вариант ethernet называется - fast ethernet - быстрый ethernet. здесь скорость увеличена в 10 раз до 100 мегабит в секунду. для передачи данных можно использовать только два типа кабелей - витую пару и оптику. в следующих вариантах технологии скорость увеличилась еще в 10 раз, до одного гигабита/с в gigabit ethernet. 10 гигабит в 10g ethernet, и 100 гигабит в 100 г ethernet. также была выпущена промежуточная версия 5G ethernet, которая работает на скорости 2,5 и 5 гигабит, причем только на витой паре. варианты технологии 10 и 100 gigabit ethernet подходят для серверов, а 2,5 и 5 гигабит в секунду для создания локальных сетей, где 10 и 100 гигабит это излишняя скорость, а оборудование, работающие на такой скорости, слишком дорогое. С5 под названием ethernet на самом деле скрываются две совершенно разные технологии - классический ethernet, и коммутируемый ethernet. классический ethernet используют разделяемую среду для передачи данных, данные которые передаются по этой технологии доступны всем компьютерам которые подключены в сети. этот вариант технологией использовался с первого варианта ethernet и до gigabit ethernet. второй вариант - коммутируемый ethernet - использует соединение точка-точка. коммутируемый ethernet появился во втором варианте технологий fast ethernet, и начиная с технологии 10g ethernet и выше, это единственный доступный вариант технологии. Сегодня рассмотрим классический ethernet, а коммутируемый рассмотрим в одной из следующих лекций. почти все современное оборудование поддерживает как классический, так и коммутируемый ethernet. С6 начнем рассмотрение ethernet с классического варианта этой технологии, который исторически и появился самым первым. в первом варианте классического ethernet использовалась топология общая шина. вдоль всех компьютеров шоу коаксиальный кабель, который соединял все компьютеры между собой компьютеры подключаюсь к этому коаксиальному кабелю с помощью так называемых T коннекторов, к которым с двух сторон подключались разные участки коаксиального кабеля соединяющего компьютер с двумя соседними. такие сети и были достаточно неудобны в эксплуатации, если где-то происходил разрыв кабеля или повреждение адаптера, то сразу переставала работать вся сеть. и найти место где конкретно произошла проблема была очень сложно. С7 поэтому со временем появился второй вариант - технология ethernet на основе специальных устройств которые назывались концентраторы по-английски Hub. физическая топология в такой сети это звезда - все компьютеры подключаются к одному концентратору, но логическая топология все равно общая шина так как сигнал, который поступает на один порт концентратора передается на все остальные порты. преимущество концентраторов заключается в том, что если выйдет из строя кабель или сетевой адаптер, то перестают работать сеть всего лишь на одном компьютере. найти неисправность в такой сети достаточно легко на основе световой индикации на портах концентратора. С8 технология ethernet включает физический и канальный уровень модели взаимодействия открытых систем. на физическом уровне технология ethernet содержит описание передачи сигналов по трем разным типам кабелей - коаксиальному кабелю, медному и оптоволокну. А на канальном уровне содержится метод доступа и протоколы. эти методы доступа работают одинаково независимо от того какой кабель используется для передачи данных - медный или оптический. С9 на канальном уровне для передачи данных используются кадры. в ethernet есть три формата кадров. первыый вариант кадра - это экспериментальная реализация ethernet в Xerox, сейчас он почти не используется. второй вариант - ethernet 2 или ethernet DIX, сокращение от DEC, INTEL, XEROX - это индустриальный стандарт трех компаний, и третий вариант - юридический стандарты и триплы 802.3. к сожалению юридический стандарт принимался достаточно долго, и к тому времени когда его приняли, уже было очень много оборудования которые используют формат кадра ethernet 2. поэтому формат кадра ethernet 2 значительно популярнее, чем 802.3, но в то же время, все современное оборудование ethernet поддерживает оба формата кадров. мы будем рассматривать формат кадра ethernet 2 так как на практике он используется чаще всего. С10 формат кадра ethernet состоит из 3 частей - заголовок, данные и концевик. заголовок задержит адрес компьютера получателя и адрес компьютера отправителя. формат адреса мы подробно рассмотрим позже. также в заголовке есть поле "тип" протокола следующего уровня. С11 в этом поле содержится код протокола от которого полученные данные. например 0800 - данные получены от протокола IPv4. 0806 данные получены от протокола ARP, а 86DD - данные полученных от протокола IPv6. с помощью этого поля получатель сможет понять что делать с данными, которые находятся внутри кадра ethernet. какому протоколу следующего уровня передавать эти данные для обработки. поле "концевик" используются для проверки корректности доставки данных. в ethernet используется просто контрольная сумма. при получении кадра получатель рассчитывает контрольную сумму и проверяет совпадает ли она с той, которая находится в концевике или не совпадает. если совпадает, то кадр обрабатывается, а если не совпадает, то кадр отбрасывается. при этом получател никак не уведомляет отправителя что он отбросил кадр. считается что в проводной среде, а особенно в оптоволокне, ошибки происходят достаточно редко, и если они произойдут, то могут быть обработаны протоколами вышестоящих уровней модели взаимодействия открытых систем. В формате кадра стандарта IEEE 802.3 вместо поля "тип" используется поле "длина". С12 поле "данные" кадра ethernet содержит собственно данные которые получены от протокола вышестоящего уровня. у этого поля есть два ограничения по длинне сверху и снизу. максимальная длина может быть 1500 байт. это произвольное ограничение которые выбрали разработчики ethernet. сейчас 1500 байт кажется очень маленькой величиной, но надо помнить что технология ethernet разрабатывалась 70-е годы прошлого века, тогда память была дорогая, и 1500 байт был достаточно большой объем. сейчас, когда мы качаем из интернета фильмы размер которых составляет гигабайт или десятки гигабайт, размер кадра 1500 байт кажется очень маленьким. есть дополнительные стандарты которые позволяют отправлять кадры большего размера, которые называются JumboFrame и размер их до 9000 байт. но все равно на современном уровне это очень маленький размер кадра. другое ограничение размера поля данных - минимальная длина должна быть 46 байт. это ограничение уже выбрано не разработчиками, а вызвано особенностями технологии ethernet - обнаружением коллизий. С12 итак рассмотрели технологию ethernet. сейчас это самая популярная технологии для создания проводных компьютерных сетей. название ethernet имеют две технологии которые работают совершенно по-разному - классический ethernet и коммутируемый ethernet. Мы рассмотрели классический ethernet, коммутируемый рассмотрим в последующей лекции. технология ethernet развивалась очень быстро, и наверное благодаря этому ей удалось вытеснить все остальные технологии локальных сетей которые не смогли развиваться такими быстрыми темпами. самый первый вариант технологии ethernet обеспечивал скорость 10 мегабит в секунду, и затем, каждые несколько лет, скорость технологии ethernet увеличивалась в 10 раз. Рассмотрели формат кадра который одинаков для обоих вариантов технологии ethernet - классического и коммутируемого. в следующей лекции рассмотрим формат адреса, которые используются на канальном уровне. это MAC-адреса. они применяются в технологиях ethernet и вай-фай. а также рассмотрим метод доступа к разделяемой среде в классическом ethernet, который позволяет избежать коллизий ¶

ВОПРОС 10 MAC АДРЕСА C2 MAC адреса используются на канальном уровне модели взаимодействия открытых систем на одноименном подуровне этой модели. Подуровне MAC -расшифровывается как Media Access Control - подуровень управления доступом к среде. Именно этот подуровень используется если в среде передачи данных несколько компьютеров или других устройств. Если у нас на канале связи несколько устройств, то нам нужно понять какому именно устройству предавать данные. С3 Именно для этой цели и используются MAC адреса. С помощью них мы понимаем куму конкретно предназначены те или иные данные. MAC адреса регламентированы IEEE в стандарте группы 802. В эту группу входит, как мы говорили, большое количество стандартов, в том числе Eternet и WiFi, которые используют MAC адреса. Длина адреса 6 байт (48 бит). Записывается как последовательность из 6и 16и ричных чисел, разделенных либо тире либо двоеточиями. С4 Есть три типа MAC адресов. 1. Индивидуальный - unicast. 2. Групповой - multicast и 3. Широковещательный - broadcast. Когда передаем данные на индивидуальный MAC адрес, то их получает только один компьютер подключенный к сети. Если групповой MAC адрес, то их получают компьютеры, которые входят в группу. На этих компах должен быть настрое прием по групповому MAC адресу. Для того чтобы указать что MAC адрес является групповым используется первый бит старшего байта. Он должен быть равен единице. Первый бит - означает младший - поэтому 01. Широковещательный адрем, это адрем состоящий из всех битовых единиц. В 16и ричном виде он записывается как все FF. Когда даные отправляются на широковещательный адрем, их принимают все компьтеры в сети. С5 MAC адреса должны быть уникальны в сети. Иначе как мы поймем какое именно устройство должно принимать эти данные. Если у нас в одном и том же сегменте сети есть несколько устройств с одним и тем же MAC адресом, то какое то из этих устройств работать не будет. Не регламентируется какой именно, поэтому возможно и оба. Поэтому важно чтобы MAC адреса в одном сегменте сети не повторялись. С6 Как назначаются MAC адреса - централизованный, который принят по умолчанию и локальный. При централизованном способе MAC адрес записывается производителем оборудования в каждый сетевой адаптер. Есть четкие правила, которые описывают как производители должны это делать, они содержатся в стандарте IEEE 802. При локальном назначении адреса назначаются вручную администратором сети. При этом сам администратор отвечает за то чтобы MAC адреса в сегменте сети не повторялись. Для того чтобы понять какой из способов назначения MAC адресов используется служит второй бит старшего байта MAC адреса. Если в этом бите 0, то значит адрес назначен централизованно. Администраторам сети, которые это делают вручную рекомндуется в этом бите записывать единицу. Но делать это не обязательно, и проконтролировать админов никто не может. Если админ записал на место этого бита 0, то MAC адрес все равно будет работать. С7 Как обеспечивается то, что при централизованом их назначении они во всем мире не повторяются? Для этого реализована иерархоческая схема. Адрес разделен на 2 части. Первые три байта это уникальный идентификатор организации OUI? эти три байта распределяются IEEE между производителями оборудования. Вот несколько примеров идентификаторов. первый ля Cisco? второй Intel? третий IBM. У этих компаний есть еще и другие идентификаторы, найти к какой относится какой идентификатор можно в интернет. А некоторые сетевые инструменты WireShark содержат встроенные средства определения производителя по первым трем байтам MAC адреса. Следующие три байта MAC адреса назначаются производитетем оборудования по собственному усмотрению. Уже производитель оборудования должен гарантировать что эти три байта не повторяются ни у каких сетевых устройств С8 Как можно посмотреть MAC адрес компьтера? Через командную строку это можно сделать при помощи команды IPconfig /all А в Linux усть две команды без параметров ifconfig и команда IP с параметром link. В Windows так же можно постротреть через графический интерфейс в разделе свойств сети. C9 Итак мы рассморели MAC, это адреса канального уровня. Они определяют к какому именно устройству на канальном уровне предназначены данные. MAC адреса должны быть уникальными в пределах одного сегмента сети иначе не сможем понять какому устройству нужно отправить данные. Они используются в популярных сейчас eternet и wifi. И есть два способа назначения MAC адресов - это автоматическое назначение производителям сетевых адаптеров, каждый адаптер который производится имеет встроенный MAC адрес. В большинстве случаев можно использовать встроенный MAC адрес и ничего не менять, однако есть возможность назначить MAC адрес вручную, тогда администратор сети должен обеспечивать уникальность MAC адресов внутри сети . ¶

ВОПРОС 11 ETHERNET Метод доступа CSMA/CD

С2 Ethernet сейчас технология доминирующая. Он, и технология Wi-Fi. Они и оптика используются сейчас для построения большинства компьютерных сетей. Есть два варианта технологии Ethernet, мы рассматриваем калссический Ethernet, в котором для передачи данных испольуется разделяемая среда. Топология общая шина это либо реальная общая шина которая идет в виде коаксиального кабеля вдоль всех компьютеров, либо общая шина стянутая в точку в виде концентратора. Но в любом случае данные которые поступают в разделяемую среу становятся видны сразу всем устройствам которые подкючены к этой среде. Для такой архтектуры сети необходимо чтобы в один и тот же момент времени данные передавал только один компьютер. С3 Если данные будет передавать несколько компьтеров, то произойдет так называемая коллизия и данные будут потеряны. Давайте рассмотрим такой вариант сети с разделяемой средой. К ней подключено 4 компьютера. И первый начал передавать данные. Он продолжает передавать данные. при этом сигнал пока не дошел до остальных компьютеров. С4 Второй комп тоже решил начать передавать, и передает их в разделяемую среду. Через некоторое время сигналы столкнуться, наложаьбся друг на друга и будет невозможно проситать сообщения ни от первого компа ни от второго. Именно это и называется коллизия. С5 Для того чтобы коллизий не произошло, и данные передавались успешно в сетях, где используется разделяемая среда необходимо применять какойто метод управлеиния доступом к среде. Этот метод должен сделать так чтобы в одно и тоже время данные по разделяемой среде передавал толко один комп. С6 К классическом Ethernet используется метод доступа к разделяемой среде CSMA/CD - множественый доступ с прослушиванием несущей частоты и обнаружением коллизий. Название состоит из трех частей. 1я- множественный доступ, 2я - прослушивание несущей частоты, 3я обнаружение коллизий. Рассмотрим что эти части значат? 1ю часть рассмотрели - она значит что у нас есть какая-то разделяемая среда которую используют несколько компьютеров. 2я часть - прослушивание несущей частоты. С8 Для того чтобы избежать коллизий компьютеры передают данные только тогда когда среда свободна. И прослушивание несущей частоты это и есть как ра способ определить свободна среда в данный момент времени, или какой-то другой комп передает данные через разделяемую среду. Что такое несущая частота? - это основная гармоника сигнала, который используется для передачи даных на физическом уровне. Например в Ethernet при манчестерском кодирировании происходит смена сиглала в середине каждого такта. Так же дополительно может происходить смена сигнала в конце каждого такта. Поэтому все компьютеры смотрят изменяется ли сигнал с заданной частотой, и если он изменяется, то значит какой-то другой компьютер передает данные, поэтому сейчас передавать данные нельзя. Если же в сети нет несущей частоты, то можно начать переавать данные не опасаясь что помешаешь какому-то другому устройству. Так же возможен вариант когда в сети есть сигнал, но в нем нет ярко выраженной несущей чатоты. Это говорит о том, что это не сигнал передачи данных, а просто помехи. С9 Третья чать в названии метода это обнаружение коллизий. Если два компа начали передавать данные одновременно то происходит коллизия. Как в Ethernet обнаруживают коллизию? Для этого они предают и принимают данные одновременно. И сравнивают эти данные между собой. Если тот сигнал который передан в сеть отлличается от того который он принимает, Зачит произошла коллизия. Входной сигнал меняется иза того что какой-то компьютер передает свой сигнал в сеть. В Ethernet если комп обнаружил коллизию, он останавливает передачу и передает в сеть так называемую Jam-последовательность. Это сигнал который существенным образом искажает все данные, которые передаются по сети, усиливает коллизию, чтобы все компы гарантированно поняли что коллизия произошла и остановили передачу. С10 Как в целом устроен метод доступа к среде CSMA/CD. Работа по этому методу состоит из трех периодов. Периодов передачи, конкуренции и простоя. В период передачи какому-то копмьютеру удалось захватить доступ к разделяемой среде и он передает свои данные. В периоде простоя никому данные передавать не нужно и среда свободна. Период конкуренции возникает когда несколько компьютеров пытаются начать передавать данные, изза того что данные передают сразу несколько компов возникает коллизия, передача данных останавливается, и так продолжается до тех пор пока одному компу не удается захватить разделяемую среду себе в монопольное использование, после этого начинается период передачи. С10 Как работает переод передачи? Передавать какието кадры комп может только если в среде нет несущей частоты, комп проверил что в среде несущая частота отсутсвует, значит он может начинать переачу кадра. Передача состоит из слудующих частей - преамбула, которая позволяет отправителю и получателю синхронизироваться и выделить кадр, затем передается сам кадр, а после этого не начинается сразу передача следубщего кадра, а выдерживается пауза, которая называется межкадровый интервал. C11 Преамбула в первом варианте Ethernet имеет следующий формат - длина преамбулы 8 байт, первые 7 байт то последовательность из чередующихся 0 и 1, именно за счет этого обеспечивается синхронизацич отправителя и получателя, и на 8м байте в конце идет 2 единицы подряд. Это говорит о том что преамбула закончилась и идут дальше данные кадра. С12 Как происходит передача кадров в классическом Ethernet? Компьютер, подключенный к разделяемой среде сначала передает преамбулу, а потом начинает передавать кадр. Все компьютеры, которые подключены к этой разделяемой среде начинают читать кадр, и записывать данные в буфер. Все компы читают первые 6 байт кадра, в которых находится MAC адрем получателя. После этого компы сравнивают MAC адрем полчателя со своим, и тот комп, который опознал свой адрем продолжает записывать кадр в свой буфер. Остальные информацию из буфера стирают и данные не принимают. Следует отметить что есть специальный режим работы сетевого адаптера - неразборчивый, в котором адаптер принимает все кадры, независимо от того для какого MAC адреса они предназначены. Такой режим удобно использовать для диагностики работы сети. С13 После того как передача кадра закончилась , комп отправитель выдерживает межкадровый интервал. В классичесов Ethernet его длина 9,6 мкс. Это нужно чтобы один комп не захватил канал монопольно и не начал передавать кадр за кадром при этом не давая ничего передавать другим, а так же для того чтобы привести сетевые адаптеры в исходое состояние и подготовить их для приема и передачи следующего кадра. С14 После того как передача кадра завершена, и выдержан межкадровый интервал, другие компы могут попытаться начать передавать данные. Если в это время данные захочет начать переавать несколько компов, то происходит период конкуренции - компьютеры пытаются захватить канал для передачи данных. С15 Если при передаче данных происходит коллизия - одновременная передача с другими, то комп выдерживает паузу, и продолжает попытку передачи через некоторое время. Однако если все компы будут ждать одинаковое время, то период конкуренции никогда не закончится - компы обнаружат коллизию, подожут заданный промежуток и снова начнут передавать данные, снова будет коллизия и тд. Поэтому время для ожидания в период конкуренции выбирается случайным образом по следующему алгоритму - число L умноженное на 512 битовых интервалов, в классическом Ethernet это 0,1 мкс, но длительность битового интервала может быть любой, главное что она фиксирована для конкретной сетевой технологии. А число L выбирается случайным образом из диапазона от 0 до 2 в степени N минус 1, где N это номер попытки передачи данных. С16 Это экспоненциальный двоичный алгоритм отсрочки. Экспоненциальным, потому что при каждой попытке передачи данных диапазон из которого выбирается случайное число для задержки увеличивается по экспоненте. Когда компы начали передавать данные и обнаружили коллизию число L выбирается из диапазона от 0 до 1. Если компов много, и они работают активно, то велика вероятность что два компа выберут одинаковое число L и снова будет коллизия. На втором этапе число L уже будет выбираться из диапазона от 0 до 3х, если снова коллизия, то до 7, и тд. Со временем диапазон становится достаточно большим, и верояность того что несколько компов выберут одно и тоже значение снижается. При этом в классическом Ethernet используется следующее ограничение, что после 10и попыток интервал L не увеличивается, а после 16 и попыток передача данных прекращается. Комп сичтает что среда передачи данных неработоспособна. С17 Экспоненциальный двоичный алгоритм отсрочки хорошо работает если в сети мало компов, и когда они передают данные редко. В этом случае мала вероятность что два компа выберут одно и тоже число L для веремени ожидания. Однако если нагрузка высокая - много компов и они активно передают данные, то и коллизии возникают чаще, поэтому число попыток передачи растет, увеличивается диапазон из которого выбирается значение L для задержки, и время задержки для передачи каждого кадра увеличивается экспоненциально. В результате скорость передачи данных по сети снижается существенно. С18 Классический Ethernet, который использует разделяемую среду для передачи данных обладает существенными недостатками - первый это плохая масштабируемость, с увеличением числа компов в сети они много времени тратят на дорьбу за доступ к среде, чем собственно на передачу данных. Классический приемлемо работает если в сети не больше 30и компов и они создают нагрузку на среду не более 30%. В противном случае сеть перестает работать. Еще недостаток - безопасность, в классическом Ethernet она низкая. Все данные поступающие в разделяемую среду доступны всем в сети. Поэтому любой кто подключен к разделяемой среде может перехватить данные и посмотреть все что в них находится. Третий недостаток - разное время доставки кадров. Если компу повезло, и коллизии не возникло, то он может отправить кадр сразу, но для передачи другого кадра может понадобиться 5 или 6 попыток. Разное время задержки очень неудобно для трафика реального времени - такого как голосовой трафик или стриминг видео. С19 Итак рассмотрели классический Ethernet который использует топологию общая шина и разделяемую среду. Особеннотью разделяемой среды заключается в том, что в ней возникают коллизии. Поэтому нужно использовать метод доступа к среде, который ганантирует что в один момент времени данные передает только один комп. В классическом Ethernet для этого используется метод CSMA/CD. Это не единственный возможный вариант метода доступа к среде. Например в Wi-Fi, где так же разделяемая среда используется другая модификация CSMA - CA. Вместо обнаружения коллизий - избежание коллизий. Классический Ethernet обладает существенными недостатками изза использования разделяемой среды - это плохая масштабируемость и низкая безопасность. Для решения этих проблем разработчики предложили совершенно новую технологию с тем же названием коммутируемый Ethernet? в котором полностью отказались от разделяемой среды. Используется соединение типа точка-точка и специальные утройства - коммутаторы. ¶