В 1980 году в институте IEEE был организован "Комитет 802 по стандартизации локальных сетей", в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.х, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей - физического и канального. Позже результаты его работы легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802-1...5. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring.
Стандарт IEEE 802 содержит несколько разделов:
· В разделе 802.1 приводятся основные понятия и определения, общие характеристики и требования к локальным сетям.
· Раздел 802.2 определяет подуровень управления логическим каналом LLC.
· Разделы 802.3 - 802.5 регламентируют спецификации различных протоколов подуровня доступа к среде MAC и их связь с уровнем LLC:
o стандарт 802.3 описывает коллективный доступ с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов (Carrier sense multiple access with collision detection - CSMA/CD), прототипом которого является метод доступа стандарта Ethernet;
o стандарт 802.4 определяет метод доступа к шине с передачей маркера (Token bus network), прототип - ArcNet;
o стандарт 802.5 описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера (Token ring network), прототип - Token Ring.
Ethernet — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) — технология(802.3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
Оборудование Ethernet сетей. Сегментация. Коммутаторы в сетях Ethernet.
При оборудовании сетей Ethernet в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, витая пара и оптический кабель. Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт. Режим работы – полудуплексный. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции
Сегментация. Производительность Ethernet можно повысить: разделите перегруженный сегмент на два сегмента, соединенные мостом или маршрутизатором. Трафик в каждом сегменте при этом уменьшается, так как меньшее число компьютеров пытается осуществить передачу, и время доступа к кабелю сокращается. Разделение сегмента — удачный ход при подсоединении к сети новых пользователей или установке новых приложений, интенсивно работающих с сетью (например, баз данных и видеоприложений).
Коммутатор Ethernet представляет собой устройство для организации сетей большого размера. Предназначен для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. Коммутатор Ethernet поддерживает внутреннюю таблицу, связывающую порты с адресами подключенных к ним устройств. Используя таблицу адресов и содержащийся в пакете адрес получателя, коммутатор организует виртуальное соединение порта отправителя с портом получателя и передает пакет через это соединение.
Понятие маршрутизации пакетов данных. Алгоритмы маршрутизации,
Классификация.
Маршрутизаторы. служат для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица маршрутизации может составляться двумя способами: 1 статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную, 2 динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации
Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов.
Алгоритмы выбора маршрута можно разбить на два основных класса: адаптивные и неадаптивные.
Неадаптивные алгоритмы не учитывают при выборе маршрута топологию и текущее состояние сети. Выбор маршрута для каждой пары станций производится заранее в автономном режиме, и список маршрутов загружается в маршрутизаторы во время загрузки сети.
Адаптивные алгоритмы, напротив, изменяют решение о выборе маршрутов при изменении топологии и также часто в зависимости от загруженности линий.
1. Алгоритм кратчайшего пути. Идея заключается в построении графа подсети, в котором узел будет соответствовать маршрутизатору, а каждая дуга – линии связи. При выборе кратчайшего пути между двумя маршрутизаторами, алгоритм просто находит кратчайший путь между ними на графе.
2. Заливка. Каждый приходящий пакет посылается на все исходящие линии, кроме той, по которой пришел. Чтобы избежать дублирования пакетов, в заголовок пакета помещается счетчик преодоленных им транзитных участков, уменьшаемого при прохождении каждого маршрутизатора. Когда значение этого счетчика падает до нуля, пакет удаляется.
3. Маршрутизация по вектору расстояний. Такие алгоритмы работают, опираясь на таблицы (т.е. векторы), поддерживаемые всеми маршрутизаторами и содержащие наилучшие известные пути к каждому из возможных адресатов. Для обновления данных этих таблиц производится обмен информации с соседними маршрутизаторами. Каждая запись таблицы состоит из двух частей: предпочитаемого номера линии для данного получателя и предполагаемого расстояния или времени прохождения пакета до этого получателя.
4. Маршрутизация с учетом состояния линии.
1. Обнаружить своих соседей и узнать их сетевые адреса.
2. Измерять задержку или стоимость связи с каждым из своих соседей.
3. Создавать пакет, содержащий всю собранную информацию.
4. Посылать этот пакет всем маршрутизаторам.
5. Вычислять кратчайший путь ко всем маршрутизаторам.
В результате каждому маршрутизатору высылается полная топология и все измеренные задержек.