TiTD Wykład 5

Sieć Ethernet Standardy komunikacji teleinformatycznej Najpopularniejsza topologia sieci- (warstwa łącza danych) Stacje, które aktualnie nie nadają żadnych informacji, 'nasłuchują' transmisję innych stacji. W wypadku, gdy dwie nasłuchujące stacje dojdą do wniosku, że sieć jest wolna i równocześnie zaczną transmitować dane ma miejsce kolizja (colision) - sytuacja, gdy dwa węzły usiłują wysłać "porcję danych" przez łącze w tym samym czasie. Wówczas stacje przekażą do sieci informację o kolizji, wszystkie stacje zaprzestaną transmisji i po pewnym czasie znowu wznowią przesyłanie danych.

Ramka Ethernet - to zbiór impulsów cyfrowych przesyłających informację za pomocą nośnika. Wielkość takiej ramki może wynosić od 64 do 1518 bajtów – bez preambuły i pola startowego W ramce można wyróżnić: nagłówek komunikatu, główkę, dane, ciąg kontrolny ramki.

Nagłówek jest informacją dla stacji odbiorczej o rozpoczęciu transmisji.(8b) Główka zawiera informację o wysyłającym ramkę, oraz o jej celu, a także może zawierać pole długości, czyli informację z ilu bajtów składa się ramka. Główka zawiera dwa pola identyfikujące źródło i miejsce docelowe. Są to adresy węzłów czyli unikalne liczby identyfikujące urządzenie w sieci, oraz adres sterowania dostępem do nośnika, który zawiera identyfikator adresu producenta i numer seryjny danego urządzenia. ADRESY FIZYCZNE urządzeń! Adres węzła FF-FF-FF-FF-FF-FF jest adresem typu broadcast co oznacza, że komunikat przeznaczony jest dla wszystkich systemów w sieci (14 bajtów = 6 nad + 6 odb +2) Sprzedawany producentom numer w 3 pierwszych bajtach

10Mb Ethernet o specyfikacji IEEE 802.3; Ramka IEE 802.3 DA – destination SA – source 7 oktetów preambuła 1 oktet początek 6 oktetów adres odb. adres nad. 2 oktety długość dane 43-1497 4 oktety kontrola nagłówek główka 1 oktet = 8 bitów 10Mb Ethernet o specyfikacji IEEE 802.3; 100Mb Ethernet o specyfikacji IEEE 802.3u; 1Gb Ethernet o specyfikacji IEEE 802.3z.

Ramka główka typ DLH (Data Link Header IEEE 802.3 ) - 14 oktetów: * adres odbiorcy - 6 oktetów; pierwsze trzy oktety identyfikują producenta karty * adres nadawcy - 6 oktetów (format j.w.) * długość ramki - 2 oktety (tylko pole danych) dane od 43 do 1497 oktetów danych

100VG-ANYLAN Specyfikacja IEEE 802.12 W topologii tej wykorzystywany jest tu priorytet zapotrzebowania. W środowisku 100VG węzeł jest inteligentnym urządzeniem, nadal wzmacnia sygnały, tak jak to się działo w topologii Ethernet, ale może ustalać poziom priorytetu (normalny lub wysoki). 100VG może zapewnić dodatkową szerokość pasma dla określonych aplikacji jak np. wideokonferencja.

FDDI Fiber Distributed Data Interface - Token Ring Przepływ danych 100Mb/s Nośnikiem w przypadku tej topologii jest światłowód Sieć ta zbudowana jest z dwóch pierścieni, po których dane są przesyłane w przeciwbieżne strony. Stacje robocze podłączone są do tych dwóch pierścieni. Zaleta = mimo uszkodzenia jednego pierścienia sieć jest nadal sprawna i można przesyłać dane. W przypadku uszkodzenia pierścienia stacje robocze automatycznie się rekonfigurują i zawracają dane do drugiego pierścienia, przez co inne stacje nie zauważają zaistniałej awarii.

Rozmiar ramki w tej topologii może wynosić 4096 bajtów. Pojedyncza specjalna ramka (token), przechodzi przez pierścień od jednej stacji do drugiej. Kiedy stacja chce przekazywać dane, 'chwyta' token i w jego miejsce przekazuje ramkę danych. Stacja docelowa po jej odebraniu, sporządza kopię tej ramki i kontynuuje przesyłanie ramki po pierścieniu, ustalając bit FCI (potwierdzenie odbioru). Kiedy stacja, która pierwotnie wysłała ramkę odbierze ją ponownie, zakłada że wiadomość dotarła do celu. Usuwa wtedy ramkę z pierścienia i przekazuje token w jej miejsce. Rozmiar ramki w tej topologii może wynosić 4096 bajtów.

ATM Asynchronous Transfer Mode Skomplikowana - najmniej rozumiana ze wszystkich. Topologia ta nie rozróżnia wielkości ramki, korzysta ze stałej wielkości pakietu: 48 bajtów określanej jako komórka. ATM korzysta ze wirtualnych połączeń między komunikującymi się stacjami : PVC (Permanenet Virtual Conections) - stałe SVC (Switched Virtual Connections) - komutowane Węzły komunikacyjne ATM utrzymują tabele z identyfikacjami wszystkich stacji końcowych. Kiedy stacja chce transmitować wysyła pakiet VPI (identyfikator ścieżki wirtualnej), który przechodzi przez całą sieć ustanawiając połączenie wirtualne między dwiema stacjami (komutacja kanałów) Zaleta – dobra jakość usługi. ATM może współpracować z topologiami sieci lokalnej i rozległej - nie jest wymagana translacja ramki przy przechodzeniu z jednej do drugiej. Sieć Polpak-T (TPSA od 1995 r.) działa przy wykorzystaniu ATM i FrameRelay.

FrameRelay a wcześniej X.25 – zanim nastała ATM Protokoły z komutacją pakietów dla połączenia odległych sieci lokalnych LAN - przesyłania danych, obrazu i głosu oraz dostępu do Internetu X.25 dotyczy 3-ch pierwszych warstwach ISO/OSI (fizyczna, łącza danych i sieciowa), zaś Frame Relay w dwóch (fizyczna i łącza danych) Urządzenia FrameRelay – tzw. DCE – przełączniki FR FR węzeł węzeł tzw. prymitywy - propozycja akceptacja potwierdzenie

Model ISO/OSI OSI - Open System Interconnection – połączone systemy otwarte ISO - International Organization for Standardization tzw. model referencyjny - warstwowy Cele: Proste przedstawienie składników sieci, urządzeń i procesów, Standaryzacja – uniknięcie niezgodności funkcjonowania sieci różnych typów, Łatwiejsze zrozumienie.

Pojęcie protokołu sieciowego Protokół (ang. protocol) - Zbiór sygnałów używanych przez grupę komputerów podczas wymiany danych (wysyłania, odbierania i kontroli poprawności informacji). W transmisji może być używane kilka protokołów - np. jedne do komunikacji z jednym systemem, a drugi z innym. Protokołem w sieci telekomunikacyjnej (teleinformatycznej) nazywamy zbiór powiązań i połączeń jej elementów funkcjonalnych służących do wzajemnego porozumiewania. Podstawowym zadaniem protokołu jest identyfikacja procesu, z którym chce się komunikować proces bazowy.

Protokoły sieciowe – zapewniają: usługi łączy systemów telekomunikacyjnych, obsługują adresowanie, informacje routingu (wybór trasy), weryfikację błędów, żądania retransmisji procedury dostępu do sieci, określone przez wykorzystywany rodzaj sieci.

Najpopularniejsze protokoły sieciowe to: IP (Internet Protocol), część zestawu protokołów TCP/IP; APPN (Advanced Peer-to-Peer Networking) firmy IBM; CONS (OSI Connection-Oriented Network Service); CLNS (OSI Connectionless Network Service); IPX, część zestawu protokołów SPX/IPX firmy Novell; AppleTalk DDP (Datagram Delivery Protocol).

TCP/IP IPX/SPX NetBEUI Trzy najczęściej używane protokoły (w sieciach lokalnych w internecie) to: TCP/IP IPX/SPX NetBEUI

TCP/IP ang. Transmission Control Protocol/Intenet Protocol Protokoły występujące w modelu OSI TCP/IP ang. Transmission Control Protocol/Intenet Protocol Dotyczy modelu OSI, czyli powiązania między protokołami. Najczęściej używany, zarówno dla sieci lokalnych jak i połączenia z internetem. TCP - Protokół sterowania transmisją jest protokołem obsługi połączeniowej procesu użytkownika, umożliwiającym niezawodne i równoczesne w obie strony (ang. full-duplex) przesyłanie strumienia bajtów. W większości internetowych programów użytkowych stosuje się protokół TCP. TCP korzysta z protokołu IP, więc całą rodzinę protokołów nazywamy TCP/IP.

UDP - Protokół datagramów użytkownika (komunikaty przesyłane między systemami jeden niezależnie od drugiego) (ang. User Datagram Protocol) jest protokołem obsługi bezpołączeniowej procesów użytkownika. W odróżnieniu od protokołu TCP, który jest niezawodny, protokół UDP nie daje gwarancji, że datagramy UDP zawsze dotrą do celu.

ICMP - Protokół międzysieciowych komunikatów sterujących (ang ICMP - Protokół międzysieciowych komunikatów sterujących (ang. Internet Control Message Protocol) obsługuje zawiadomienia o błędach i informacje sterujące między bramami (ang. gateway) a stacjami (ang. host). Komunikaty ICMP są przesyłane za pomocą datagramów IP IP - Protokół międzysieciowy (ang. Internet Protocol) obsługuje doręczanie pakietów dla protokołów TCP, UDP oraz ICMP. ARP - Protokół odwzorowania adresów (ang. Address Resolution Protocol) służy do odwzorowania adresów internetowych na adresy sprzętowe. Ten protokół i protokół RARP jest używany tylko w niektórych sieciach RARP - Protokół odwrotnego odwzorowywania adresów (ang. Reverse Address Resolution Protocol) służy do odwzorowywania adresów sprzętowych na adresy internetowe

IPX/SPX Zestaw protokołów firmy Novell, bierze on nazwę od swoich dwóch głównych protokołów: międzysieciowej wymiany pakietów IPX sekwencyjnej wymiany pakietów SPX. Wykorzystywany w pierwszej generacji Ethernet (Novell) Pewna analogia do TCP/IP.

NetBEUI NetBEUI - interfejs został opracowany przez IBM w 1985 roku. Jest małym, wydajnym protokołem komunikacyjnym LAN. NetBEUI jest wyłącznie protokołem transportu sieci LAN dla systemów operacyjnych Microsoft. Nie jest trasowany. Umożliwia wzajemną komunikację komputerom korzystającym z systemów operacyjnych lub oprogramowania sieciowego firmy Microsoft.

Model ISO-OSI 7 Warstwa aplikacji - dostęp użytkownika końcowego do środowiska OSI 6 Warstwa prezentacji – Transformacja danych – np. szyfrowanie 5 Warstwa sesji – sterowanie komunikacją między użytkownikami a administratorem 4 Warstwa transportowa – sterowanie wejście-wyjście – wiadomości między użytkownikami 3 Warstwa sieci – kierowanie pakietami (routing) 2 Warstwa łącza danych (przęsło) - kontrola błędów - niezawodność 1 Warstwa fizyczna – transmisja przez kanał fizyczny

Połączenie – nawiązanie komunikacji: Rozpoczyna się zawsze od warstwy 7 Przechodzi kolejno przez warstwy niższe (nie zawsze przez wszystkie – np. komputery w tej samej sieci mogą nie używać warstwy sieciowej Enkapsulacja w systemie nadającym W systemie odbierającym - dekapsulacja

Warstwy - definicja Warstwa to proces lub urządzenie wewnątrz systemu komputerowego – dla wypełnienia określonej funkcji „Czarna skrzynka” z wejściami i wyjściami Wyższa warstwa „widzi” niższą jako zestaw funkcji do wykorzystania

DLC- Data Link Control – sterowanie łączem danych – warstwa 2 Aplikacja Prezentacja Sesja Transport Sieć Łącze danych Fizyczna DLC system A system B łącze fizyczne 7 6 5 4 3 1 2 utworzenie ramek wybór trasy Węzeł podsieci DLC- Data Link Control – sterowanie łączem danych – warstwa 2

7. Warstwa aplikacji (application layer): Zapewnia aplikacjom metody dostępu do środowiska OSI. Warstwa ta świadczy usługi końcowe dla aplikacji, min.: udostępnianie zasobów (plików, drukarek). Na tym poziomie rezydują procesy sieciowe dostępne bezpośrednio dla użytkownika

6. Warstwa prezentacji (presentation layer) Zapewnia tłumaczenie danych, definiowanie ich formatu oraz odpowiednią składnię, przekształcenie danych na postać standardową, niezależną od aplikacji. Rozwiązuje także problemy jak niezgodność reprezentacji liczb, znaków końca wiersza, liter narodowych itp. Odpowiada także za kompresję i szyfrowanie.

5. Warstwa sesji (session layer) Zapewnia aplikacjom na odległych komputerach realizację wymiany danych pomiędzy nimi. Kontroluje nawiązywanie i zrywanie połączenia przez aplikację. Jest odpowiedzialna za poprawną realizację zapytania o daną usługę.

4. Warstwa transportowa (transport layer) Zapewnia transfer danych typu point-to-point. Dba o kolejność pakietów (ramek) otrzymywanych przez odbiorcę. Sprawdza poprawność (CRC) przesyłanych pakietów (w przypadku ich uszkodzenia lub zaginięcia, zapewnia ich retransmisję). Powyżej tej warstwy dane mogą być traktowane jako strumień.

3. Warstwa sieciowa (network layer) Jest odpowiedzialna za trasowanie (routing) pakietów w sieci, czyli wyznaczenie optymalnej trasy dla połączenia (w niektórych warunkach dopuszczalne jest gubienie pakietów przez tę warstwę). Protokoły adresowania – IP, IPX, Apple Talk (warstwa łącza danych tylko adresy MAC) Zapewnia metody ustanawiania, utrzymywania i rozłączania połączenia sieciowego. Obsługuje błędy komunikacji. W skład jej obiektów wchodzą m.in.: routery

2. Warstwa łącza danych (data link layer) Zapewnia niezawodność łącza danych, Przygotowuje dane – ramki (frame) Budowanie struktur do przesyłu

Warstwa łącza danych: Kontroluje dostęp - MAC adresy fizyczne kart i innych urządzeń węzłowych (6 bajtów – 3 producent, 3 numer) Definiuje mechanizmy kontroli błędów w przesyłanych ramkach lub pakietach - CRC (Cyclic Redundancy Check). Ściśle powiązana z warstwą fizyczną, która narzuca topologię. Warstwa ta często zajmuje się również kompresją danych. W skład jej obiektów wchodzą: sterowniki urządzeń sieciowych, np.: sterowniki kart sieciowych oraz mosty (bridge) przełączniki (switche).

1. Warstwa fizyczna (physical layer) Zapewnia transmisję danych pomiędzy węzłami sieci. Definiuje interfejsy sieciowe i medium transmisji. Warstwa „nieinteligentna” – tylko sygnał – brak kontroli przeznaczenia

Warstwa fizyczna określa m.in. : Sposób połączenia mechanicznego (wtyczki, złącza), elektrycznego (poziomy napięć, prądów), standard fizycznej transmisji danych. W skład jej obiektów wchodzą min.: przewody, karty sieciowe NIC, modemy, wzmacniaki (repeatery), koncentratory.

PSTN Publiczna komutowana sieć telefoniczna Public Switched Telephone Network Skrót PSTN - czyli globalna infrastruktura telefonii dostarczającej usługi o jakości głosowej.

router

Application Service Provider SONET (USA), SDH (międzynar.) – standardy warstwy fizycznej – taktowanie synchroniczne technologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) - światłowody

Systemy transportowe plezjochroniczne - PDH synchroniczne - SDH Do początku lat 90. podstawą sieci transportowych były systemy plezjochroniczne (Plesiochronous Digital Hierarchy)- transfer jedynie do 140 Mb/s. W tej technologii łączenie i wydzielanie sygnałów podstawowych 2 Mb/s dokonywało się w krotnicach zwielokrotnienia PCM (Pulse Code Modulation) - multipleksery Wiele niedogodności i ograniczeń przepływności systemów PDH Spowodowało to wdrożenie synchronicznego zwielokrotnienia czasowego SDH oraz transmisji optycznej TDM i WDM dla przepływności w zakresie od: 51,84 Mb/s (SONET – Synchronous Optical System) 155 Mb/s (OC-3, STM-1) 40 Gb/s (STM-256).

Systemy SDH stopniowo wypierają systemy PDH z rynku telekomunikacyjnego: gwarantują wyższe przepływności (powyżej 1Gb/s) z zastosowaniem światłowodów gwarantują synchroniczną transmisję zgodnie z głównym zegarem systemu o dokładności 10-11 s generują ramki co 125µs o stałej budowie nagłówka

TECHNOLOGIE PODSTAWOWE: komutacja kanałów Analogowa linia telefoniczna T1 ATM ISDN Linia dzierżawiona komutacja pakietów Ethernet Frame relay i X.25 100VG-ANYLAN FDDI – Token Ring

Struktura sieci TP SA opiera się na pętlach światłowodowych działających pod kontrolą protokołu SDH/Sonet (Synchronous Digital Hierarchy/Simple Optical Network). Na tę warstwę "nałożone" są protokoły ATM (Asynchronous Transfer Mode) lub Frame Relay, które są przeznaczone do sprawowania kontroli nad przesyłanymi pakietami danych. Sieć Polpak-T działa właśnie przy wykorzystaniu ATM i FrameRelay. Rozbudowa sieci optycznej Telekomunikacji Polskiej TP SA zawarła kontrakt z Lucent Technologies i Alcatelem na modernizację głównych łączy optycznych do standardu DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), który pozwala jednym włóknem światłowodowym przekazywać niezależnie do kilkuset (dzisiaj maksymalnie do 400) strumieni światła różniących się długością fali. Alcatel dostarcza nowoczesne urządzenia SDH.

Projektowany 100 Gbit Ethernet Nieformalnym standardem sieci rozległych służących do transmisji danych jest protokół ATM. Praktycznie każda polska sieć rozległa wykorzystuje ten tryb transmisji. Konkurent dla ATM - gigabitowy Ethernet – światłowody + modulacja WDM i DWDM Do niedawna optyczne interfejsy sieciowe umożliwiające transmisję z szybkością 1 Gb/s miały co najwyżej kilkukilometrowy zasięg (tłumienie rośnie dla wyższych częstotliwości), nowe urządzenia wyposażone są w moduły powiększające zasięg pojedynczego segmentu łącza światłowodowego nawet do 70 km. Teraz standardy dla 10 Gbit Ethernet. ...ekonomia : cena jednego portu jest niższa niż portu ATM, zarządzanie infrastrukturą informatyczną uproszczone. Można przesyłać pakiety IP wprost "po" DWDM, Projektowany 100 Gbit Ethernet ATM ustępuje...

WDM - sposób zwielokrotnienia do kilku lub kilkunastu fal optycznych w jednym oknie włókna światłowodowego Zwielokrotnienia o większej liczbie kanałów i większej gęstości (odstęp międzyfalowy ~0,8 nm) określa się przez gęste DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) – gęsty podział! Także jako ultragęste UWDM (Ultra WDM) przy odstępach międzykanałowych 0,4 nm (80 kanałów) lub mniejszych. Uzyskiwana w ten sposób przepływność w pojedynczym włóknie światłowodowym może znacznie przekraczać 10 Gb/s, a już istniejące rozwiązania umożliwiają transmisję przez pojedyncze włókno światłowodu z szybkością 3,2 Tb/s w technologii UWDM. W warunkach laboratoryjnych uzyskuje się szybkości: ok 5 do 10 Tb/s

= 1530-1565 nm, szer. 35nm czyli dla 8 kanałów co ok. 4nm czyli o częstotliwości około od 196,1 do 191,7 THz - szerokość pasma 4,4 THz.