Настройка сетей Microsoft дома и в офисе. Учебный курс
Шрифт:
ПРИМЕЧАНИЕ
Подробнее физические характеристики сетевых кабелей будут рассматриваться несколько позднее.
Канальный уровень
Как упоминалось ранее, физический уровень несет ответственность за транспортировку битов, а доступом к среде передачи данных занимается следующий, канальный уровень (Data Link Layer). Функция этого уровня заключается в обнаружении и коррекции ошибок. Биты данных организованы на этом уровне в виде фреймов, причем для контроля корректности при передаче применяется проверка соответствия контрольной суммы. Если контрольная сумма для принятого фрейма не совпадает с контрольной суммой, указанной отправителем, то этот фрейм передается повторно. К протоколам канального уровня можно отнести Ethernet, FDDI, Token Ring.
Сетевой уровень
В
ПРИМЕЧАНИЕ
Подробнее маршрутизаторы рассматриваются в четвертой главе, посвященной различным сетевым компонентам.
На этом же уровне реализуется передача данных между разнородными локальными вычислительными сетями и упрощенная схема адресации в сетях.
Данные, имеющие отношение к этому уровню, называются пакетами. Примерами протоколов этого уровня могут служить протокол определения адресов (ARP, Address Resolution Protocol), протокол маршрутизации, а также протокол IP, являющийся основой набора протоколов TCP/IP.
Транспортный уровень
Как и следует из его названия, этот уровень несет всю полноту ответственности за доставку данных в сети, которые на длинном пути между отправителем и получателем могут быть повреждены или вообще потеряны. Именно этот уровень создает надежное соединение, обеспечивающее передачу данных верхним уровням модели OSI (приложений и сеанса). На этом уровне определяются пять классов обслуживания. Поддерживаются обнаружение и коррекция ошибок при передаче данных, срочность предоставляемых услуг, возможность восстановления ранее прерванной связи, мультиплексирование нескольких установленных ранее соединений.
«Прозрачным» примером протокола транспортного уровня может служить протокол TCP/IP, входящий в стек протоколов TCP/IP, а также протокол передачи пользовательских дейтаграмм (UDP, User Datagram Protocol).
Уровень сеанса
И снова название уровня говорит само за себя. На этом уровне обеспечивается установка сеанса связи между сетевыми станциями. Данный уровень достаточно редко выделяется и обычно реализуется в составе прикладного уровня.
Уровень представления
На этом уровне реализуется представление данных, передаваемых по локальной сети. В данном случае имеется в виду внешняя форма, а не содержание информации. Благодаря этому уровню достигается «понятность» информации, передаваемой между прикладными уровнями взаимодействующих между собой систем. Именно на уровне представления реализовано шифрование/дешифрование данных и функционируют такие протоколы, как, например, IPSec.
Прикладной уровень
Фактически, этот уровень является набором протоколов, обеспечивающих доступ сетевым пользователям к различным совместно используемым ресурсам. Протоколы обмениваются информацией между собой при помощи рассылки различных сообщений. Подобных протоколов на сегодняшний день существует очень много. К этому семейству относятся такие протоколы, как FTP и TFTP.
Функционирование сетей Ethernet определяется стандартом IEEE 802.3, в котором определялись модификации 10BASE-2, 10BASE-5, 10BASE-T, 10BASE-FB и 10BASE-FL. Обо всех этих разновидностях локальных сетей уже упоминалось во второй главе. В 1995 году этот стандарт был дополнен разделом (IEEE 802.3u), в котором описывается функционирование сетей Fast Ethernet (скорость передачи данных до 100 Мбит/с). В 1998 году появился стандарт (IEEE 802.3z), в котором описывается функционирование сетей Gigabit Ethernet. В сетях Ethernet, включая модификации Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, но исключая 10 Gigabit Ethernet применяется метод доступа к общей сетевой среде, называемый CSMA/CD. Этот метод иногда шутливо называют «разделяй и властвуй». Его следует рассмотреть подробнее.
Как избежать конфликтов в сетях Ethernet?
В сетях с общей шиной, к которым относится Ethernet, неизбежно возникают конфликты. Причина их в данном случае стара как мир – единая среда передачи данных и огромное количество рабочих станций и другого сетевого оборудования, которые пытаются получить доступ к этой среде в совершенно непредсказуемые
Данные, циркулирующие в сетях Ethernet, помещаются во фреймы. В настоящее время применяются четыре вида фреймов Ethernet, что связано с достаточно длительной историей развития сетей этого типа. Подробнее фреймы будут рассмотрены чуть позже, а сейчас стоит остановиться подробнее на описании этапов доступа к сетевой среде передачи данных.
1. Сначала рабочая станция, которая собирается передать сигнал, выполняет «прослушивание» сетевой среды в целях обнаружения несущей частоты, при обнаружении которой, делается пауза на некоторый период времени, после чего предпринимается повторная попытка передачи данных.
2. Если несущая в общей сетевой среде не обнаружена, то станция начинает передачу сетевого фрейма. В начале каждого сетевого фрейма находится раздел, называемый преамбулой, длина которого составляет 64 бита (8 октетов). Этот раздел позволяет обеспечивать синхронизацию между передающей и приемными станциями.
3. В состав фрейма включен адрес станции назначения.
4. После получения фрейма посылается ответный фрейм, подтверждающий факт получения данных.
В идеале все выглядит достаточно просто. Но, как известно, наш мир весьма далек от идеала, поэтому в процессе передачи данных одной станцией вполне вероятна ситуация, когда эту же операцию пытается осуществить другая станция. Или даже передача сигнала может начинаться второй станцией чуть позднее, но из-за конечной скорости распространения электрических сигналов по кабелям локальной сети может возникнуть ситуация, когда сигнал уже отправлен первой станцией, но до второй станции он просто еще не дошел. Вне зависимости от причины при «столкновении» нескольких сигналов порождается конфликт, называемый коллизией, в результате которого серьезно искажается форма сигналов, из-за чего их распознавание становится невозможным.
Но не все так уж плохо. Ведь метод CSMA/CD предусматривает обнаружение подобных конфликтов. Суть этого метода заключается в том, что во время передачи данных рабочей станцией одновременно «прослушивается» сетевая среда для обнаружения несущей частоты, сопровождающей передачу данных другой рабочей станцией. Если подобная несущая обнаружена, передача данных немедленно прекращается и пересылается служебная последовательность, состоящая из четырех октетов. После некоторой паузы посылка данных повторяется. Если и в этот раз обнаруживается состояние конфликта, снова наступает состояние паузы, длительность которой увеличивается в два раза. И так далее, пока сигнал не будет передан.
Используемый при этом алгоритм называется алгоритмом двойного экспоненциального отката (binary exponential backoff). Благодаря его применению обеспечивается передача. Если конфликты возникают слишком часто, следует уменьшить загрузку локальной сети, сократив величину трафика или уменьшив количество рабочих станций, подключенных к сегменту. Еще одним вариантом решения проблемы может быть переход на более скоростную версию Ethernet.
Необходимое условие бесперебойного функционирования Ethernet заключается в однозначном обнаружении сетевых конфликтов всеми станциями, подключенными к сети. Если конфликт не будет обнаружен вовремя, то фрейм данных, переданный сетевой станцией, будет утерян безвозвратно, поскольку контрольная сумма перестанет соответствовать изначально заявленной. В этом случае за дело возьмется сетевой протокол более высокого уровня, и требуемая информация, скорее всего, будет восстановлена. Но при этом возникает неизбежная задержка, время которой будет составлять несколько секунд. А при корректном распознавании конфликтов задержка исчисляется микросекундами. Поэтому в том случае, когда конфликты не будут гарантированно определяться станциями, подключенными к сегменту сети Ethernet, произойдет серьезное снижение производительности сети в целом.