МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

Контрольная работа №1

по дисциплине "Сети ЭВМ и телекоммуникации"

18.08.2007

2007

Томск

Задание:

Задана схема составной сети передачи данных Ni и пропускные способности V_к на некоторых ее участках.

Вариант задания - 24.

Выполнить:

1. Разбить схему СПД на простейшие составляющие Mj (j = 1,2,3….).

Дать характеристику каждой составляющей.

2. Для заданной простейшей сети Mj:

• описать состояние с помощью семиуровневой модели взаимодействия открытых систем;

• выбрать технологии и протоколы для всех уровней;

• определить максимальный размер сети;

• определить максимальное количество станций;

• привести пример MAC адресов сетевых станций (компьютеров и т.д.);

• рассчитать максимальную задержку пакетов.

Заданы скорости:

V1=10 Mбит/с;

V2=100 Mбит/с;

V3=10 Mбит/с.

В качестве простейшей сети задана M₂.

1. Схему можно разбить на три составляющие:

M₁ – топология шина

M₂ – кольцо на коммутаторах

М₃ – активная звезда

Топология «шина» (M₁)– компьютеры подключены к общей линии на некотором расстоянии друг от друга. Между ними нет никакой развязки. В каждый момент времени осуществлять передачу может только один компьютер, который выходит на передачу, убедившись, что линия свободна. Все остальные прослушивают линию, дожидаясь, когда она освободится. Такой режим передачи и приема является полудуплексным и он может сопровождаться конфликтами (коллизиями), когда на режим передачи одновременно выходит несколько абонентов. Такой метод доступа абонентов к сети называется «Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий» – МДКН/ОК (или Control Seqvensies Multiplex Acsess/ Collision Detection CSMA/CD).

Важное преимущество шины состоит в том, что при отказе любого из компьютеров сети, исправные машины смогут нормально продолжать обмен.

Помимо ситуации с коллизиями топология «шина» имеет и другие недостатки. Так в центральной линии при подключении к ней компьютеров возникают неоднородности, от которых отражаются электромагнитные волны, что приводит к появлению ложных сигналов, интерференция падающих и отраженных волн создает в линии большие неравномерности по уровню сигнала. К таким же эффектам приводит и несогласование центральной линии на ее концах и короткое замыкание в любой точке.

Размер сети не может быть большим по двум основным причинам:

1. Затухание сигнала в физической линии.

2. Конечная скорость распространения волны в линии приводит к тому, что информация о возникшем конфликте не успевает дойти до станции, отправившей пакет, и она начинает передавать следующий пакет, в то время как предыдущий оказался испорченным.

Для спецификации ieee 802.3 10Base5 максимальная длина сегмента 500м. Для спецификации ieee 802.3 10Base2 максимальная длина сегмента 185м.

Топология «кольцо» (M₂) - все узлы равноправны и обладают свойствами регенератора, это позволяет строить довольно протяженные сети. Кольцевая топология обладает высокой надежностью и устойчивостью к перегрузкам.

Основное преимущество топологии — нечувствительность к отказу отдельного сектора кольца, так как при разрыве кольца (повреждение кабеля или узла) пакеты могут быть направлены в обратном направлении или в «обход».

Основной недостаток — оборудование такой сети должно быть достаточно интеллектуальным и соответственно достаточно дорогим, чтобы обеспечивать функции запрета петлевого трафика и нечувствительность к отказу отдельного сектора кольца.

Обычно кольцевые Ethernet сети строят на маршрутизаторах или коммутаторах.

Топология «звезда» (M3) – может быть реализована в двух вариантах: пассивная и активная. Пассивная звезда по своим сетевым возможностям ничем не отличается от «шины».

В нашем случае в центре звезды стоит маршрутизатор, который наделен функциями управления, таким образом мы имеем «активную звезду».

Если говорить об устойчивости звезды к отказам, то обрыв кабеля или короткое замыкание в нем при топологии звезда нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.

Основным недостатком топологии звезда является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Это существенно влияет на стоимость сети в целом и заметно усложняет прокладку кабеля.

Большое достоинство звезды в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шинной топологии), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения.

Для спецификации ieee 802.3 10BaseТ максимальная длина сегмента 100м.

2. Разберем простейшую сеть m2 - «кольцо» на коммутаторах.

Порты коммутаторов имеют пропускную способность 100 Mбит/с.

Для этой сети разумно выбрать технологию FastEthernet

Для технологии FastEthernet максимальный размер сети определяется средой передачи и режимом работы. В случае витой пары 5 категории максимальное расстояние от коммутатора до коммутатора определяется затуханием сигнала и составляет 100 м. Для оптоволокна в дуплексном режиме максимальное расстояние также определяется затуханием и составляет 2000 м., в полудуплексном – 412м. Таким образом расстояние между сетями M₁ и M₃ может быть до 400м в случае витой пары и до 8000м в случае использования оптоволокна в дуплексном режиме (расчет идет по четырем сегментам: маршрутизатор-коммутатор, коммутатор-коммутатор, коммутатор-коммутатор, коммутатор-маршрутизатор).

На первом (физическом) уровне ЭМВОС могут быть выбраны следующие варианты:

1. Витая пара категории 3 (4 неэкранированные скрученные пары проводов. Волновое сопротивление 100 Ом. Полоса пропускания -15МГц, допустимая длина сегмента – 100м)

2. Витая пара категории 5 (4 неэкранированные скрученные пары проводов. Волновое сопротивление 100 Ом. Полоса пропускания - 100МГц, допустимая длина сегмента – 150м)

3. Многомодовый волоконооптический кабель (требования к многомодовым оптическим кабелям, которые преимущественно применяются в Fast Ethernet: Длина волны λ = 0,85 мкм. Потери в кабеле 4–5 дБ/км, потери в оптическом разъеме 0,5–2 дБ. допустимая длина сегмента – 2000м).

Второй (канальный) уровень разделяется на два подуровня:

- MAC (Media Access Control) - Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того как доступ к среде получен, ею может пользоваться более высокий уровень - уровень LLC, организующий передачу логических единиц данных, кадров информации, с различным уровнем качества транспортных услуг.

- LLC (Logical Link Control) - Управления логическим звеном канала данных. Уровень LLC отвечает за передачу кадров данных между узлами. Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.

Для технологии Fast Ethernet максимальный размер сети определяется средой передачи и режимом работы.

В случае витой пары третей категории (интерфейс 100BaseT4) реализуется полудуплексный режим работы и максимальное расстояние между коммутаторами будет 100 м.

В случае витой пары 5 категории (интерфейс 100BaseTX) максимальное расстояние между коммутаторами определяется затуханием сигнала и равно 100 м.

Для оптоволокна (интерфейс 100BaseFX) в дуплексном режиме максимальное расстояние «станция-коммутатор» определяется затуханием и составляет 2000 м.

Для оптоволокна (интерфейс 100BaseFX) в полудуплексном режиме - 412 м.

Максимальное количество станций, подключаемых к каждому коммутатору, определяется количеством его портов, которое колеблется от 8 до 32.