Сетевые технологии. Сети связи и передачи данных....

Сетевые технологии.Сетевые технологии.Сети связи и передачи Сети связи и передачи данных.данных.

Вопросы:Вопросы:1.1. Базовые проекты.Базовые проекты.2.2. Линии связи.Линии связи.3.3. Методы доступа.Методы доступа.4.4. Технологии Технологии LANLAN..5.5. Сети связи и передачи данных.Сети связи и передачи данных.6.6. Модемная связь.Модемная связь.

2

Проект ARPAnet

• DARPA, (US Department of Defense) Advanced Research Project Agency

• 1969, BBN Inc (Bolt, Beranek & Newman)

• 50 Кбит/с, выделенные каналы

3

Проект ALOHAnet

• 1970, Гавайский Университет | University of Hawaii

• Профессор Норм Абрамсон | Norm Abramson• Радиосеть ALOHAnet: 2 радиоканала (ЭВМ-

терминал, терминал-ЭВМ)

• Простая (Pure) ALOHA • Тактированная (Slotted) ALOHA:

CSMA, Carrier Sense Multiply Access

4

Проект Ethernet

Роберт Меткалф:• 1973, Xerox PARC• 1979, 3Com• 1980, консорциум DIX

(DEC, Intel, Rank Xerox)– CSMA/CD («Множественный

доступ с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий»),

– Software, hardware

Robert M. Metcalfe

Сетевые технологии.Сетевые технологии.Сети связи и передачи Сети связи и передачи данных.данных.

Вопросы:Вопросы:1.1. Базовые проекты.Базовые проекты.2.2. Линии связи.Линии связи.3.3. Методы доступа.Методы доступа.4.4. Технологии Технологии LANLAN..5.5. Сети связи и передачи данных.Сети связи и передачи данных.6.6. Модемная связь.Модемная связь.

6

Кабельные соединения

• Коаксиальный кабель | Coaxial cable, CC

• Витая пара | Twisted pair, TP– Неэкранированная | Unshielded, UTP– Экранированная | Shielded TP

• Волоконно-оптический, оптоволоконный кабель | Fiber optic cable, FO

7

Категории TP в соответствии с EIA/TIA 568*

* - «Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях».

Категория Характеристика

1Телефонный кабель для передачи голоса или данных с помощью аналоговых модемов.

22 пары, скорость передачи до 4 Мбит/сек.

Сети Token Ring, ARCNet, телефонные.

33 пары, скорость передачи до 10 Мбит/сек.

Сети Token Ring, 10Base-T, телефонные.

44 пары, скорость передачи до 16 Мбит/сек.

Сети Token Ring, 10Base-T, 10Base-T4.

54 пары, скорость передачи до 100 Мбит/сек (2 пары) или 1 Гбит/сек (4 пары).

Сети Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Варианты: 5е; UTP или shielded.

64 пары, скорость передачи до 10 Гбит/сек на частотах до 200 МГц.

Сети 10 Gigabit Ethernet. Варианты: 6е (500 МГц); UTP или shielded.

7Спецификация – в разработке!

4 пары, скорость передачи до 10 Гбит/сек на частотах до 700 МГц.

Все пары экранированы.

8

Fiber optic cables

Вид / Параметры

Многомодовый

Multi-mode

Одномодовый

Single-mode

Диаметр стекловолокна

50 / 62,5 мкм 9-10 мкм

Диаметр оболочки 125 мкм -

Устройство передачиСветодиодный

трансиверЛазерный трансивер

Длина световой волны

850 нм 1300 нм

9

Беспроводные соединения

• На радиочастотах

• На высоких частотах в микроволновом диапазоне

• В инфракрасном диапазоне (ИК)

• В видимом световом диапазоне

Курс «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации».

Раздел 3. С е т и.

Тема 3.3.Тема 3.3.

Сетевые технологии.Сетевые технологии.Сети связи и передачи Сети связи и передачи данных.данных.

Вопросы:Вопросы:1.1. Базовые проекты.Базовые проекты.2.2. Линии связи.Линии связи.3.3. Методы доступа.Методы доступа.4.4. Технологии Технологии LANLAN..5.5. Сети связи и передачи данных.Сети связи и передачи данных.6.6. Модемная связь.Модемная связь.

ВССиТВССиТ33.3.3

11

Методы доступа

- правила регламентации порядка приёма-передачи сигналов в общей среде:

Централизованные / Децентрализованные Детерминированные / Случайные

Централизованный доступ:• По расписанию• По схеме временной коммутации• Метод опроса• Метод передачи полномочий (~ARCnet)

Децентрализованный детерминированный доступ:• Метод передачи маркера (~Token Ring; FDDI)• Метод включения маркера

Случайный доступ:• Метод состязаний (~CSMA)

12

Передача маркера |Token Passing

Маркер (token) – служебный пакет определённого формата:

• курсирует по сети– до следующей станции (нет передачи),– до адресата (идёт передача, адресат

назначен),• «захватывается» для передачи,• «освобождается» по достижении

адресата.

13

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access with Collusion Detection:

• Контроль несущей частоты (carrier sense)• Множественный доступ (multiple access)• Обнаружение столкновений (collusion

detection)• Приостановка передачи на разные

промежутки времени• Ретрансляция

14

CSMA/CA

Carrier Sense Multiply Access with Collusion Avoidance:

• …

• Оповещение о готовности к передаче (для предотвращения коллизий – collusion avoidance)

• …

Сетевые технологии.Сетевые технологии.Сети связи и передачи Сети связи и передачи данных.данных.

Вопросы:Вопросы:1.1. Базовые проекты.Базовые проекты.2.2. Линии связи.Линии связи.3.3. Методы доступа.Методы доступа.4.4. Технологии Технологии LANLAN..5.5. Сети связи и передачи данных.Сети связи и передачи данных.6.6. Модемная связь.Модемная связь.

16

Сетевая технология /архитектура

- согласованный набор протоколов и реализующих их аппаратно-программных компонентов, достаточный для построения сети.

17

Token Ring• Разработка: IBM, 1970е• IEEE 802.5• Физическая топология: Star• Логическая топология: Ring• Метод доступа: передача маркера• Среда передачи: TP• Максимальная длина сегмента: 100 / 730 м

(STP с репитерами)• Максимальная скорость передачи 4 (1986) / 16

(1999) Мбит/с• Максимальное количество компьютеров в

сегменте: 72 / 260

16MBit/s Token Ring MSAU

18

ARCNet• Разработка: Datapoint Corp., 1977 (Attached

Resource Computing Network)• IEEE 802.4• Физическая топология: Bus, Star• Логическая топология: Bus• Метод доступа: передача маркера• Среда передачи: СС,TP, FO• Максимальная длина сегмента, м: 244 (TP), 305

(CC, Bus), 610 (CC, Star)• Максимальная скорость передачи 2,5 / 20

Мбит/с• Максимальное количество компьютеров в сети:

256

John Murphy,ARCNET chief architect,

continues to be amazed about the diverseapplication for the technology he developed.

19

AppleTalk

• Разработка: Apple, 1983 (встроена в Macintosh)

• Топология: Bus, Tree

• Метод доступа: CSMA/CD

• Среда передачи: UTP

• Максимальная длина сети: 300 м

• Максимальное количество компьютеров в сети: 32

20

Home PNA

• Разработка: Home PhoneLine Networking Alliance, 1996. Версии: 1.0 / 2.0 / 3.0.

• Топология: Star, Bus / Bus / Star, Bus• Метод доступа: CSMA/CD• Среда передачи: «лапша», TP• Максимальная скорость передачи, Мбит/сек:

1/10/128• Максимальная длина сети, м: 150/350/300• Максимальное количество компьютеров в

сегменте: 25/32/50

21

HomePLC (“HomePlug”)

• Разработка: HomePlug PowerLine [Communication] Alliance

• Топология: Bus• Метод доступа: CSMA/CD• Среда передачи: электропроводка• Максимальная скорость передачи: 85

Мбит/сек • Максимальная дальность связи: 200 м• Количество компьютеров в сети: не более 15

22

Ethernet

• Разработка: Xerox, Intel, DEC.• IEEE 802.3 (1985)• Топология: Bus• Метод доступа: CSMA/CD• Среда передачи: СС• Максимальная скорость передачи: 10 Мбит/сек• Максимальная длина сегмента: 500 м• Максимальное количество компьютеров в сегменте:

100• Максимальное количество компьютеров в сети: 1024

23

[Медленный] EthernetРанние модификации Ethernet

• Xerox Ethernet — оригинальная технология, скорость 3Мбит/с, существовала в двух вариантах Version 1 и Version 2, формат кадра последней версии до сих пор имеет широкое применение.

• 10BROAD36 — широкого распространения не получил. Один из первых стандартов, позволяющий работать на больших расстояниях. Использовал технологию широкополосной модуляции, похожей на ту, что используется в кабельных модемах. В качестве среды передачи данных использовался коаксиальный кабель.

• 1BASE5 — также известный, как StarLAN, стал первой модификацией Ethernet-технологии, использующей витую пару. Работал на скорости 1 Мбит/с, но не нашёл коммерческого применения.

10 Мбит/с Ethernet

• 10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE, использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500м.

• 10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 200м.Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.

• StarLAN 10 — Первая разработка, использующая витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с.

• 10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории 3 или категории 5. Максимальная длина сегмента 100 метров.

• FOIRL — (акроним от Fiber-optic inter-repeater link). Базовый стандарт для технологии Ethernet, использующий для передачи данных оптический кабель. Максимальное расстояние передачи данных без повторителя 1км.

• 10BASE-F, IEEE 802.3j — Основной термин для обозначения семейства 10 Mбит/с Ethernet- стандартов, использующих оптоволоконный кабель на расстоянии до 2 километров.

• 10BASE-FL (Fiber Link) — Улучшенная версия стандарта FOIRL: длина сегмента до 2 км.

24

100VG-AnyLAN

• Разработка: AT&T и Hewlett-Packard, 1990е (для объединения сетей Ethernet и Token Ring)

• Топология: Star

• Метод доступа: по приоритету запроса (Demand Priority)

• Среда передачи: TP cat. 3,4,5

• Максимальная длина сегмента: 225 м

25

Fast Ethernet (100 Мбит/с)

• 100BASE-T — Общий термин для обозначения одного из трёх стандартов 100 Мбит/с Ethernet, использующий в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 200-250м. Включает в себя 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.

• 100BASE-TX, IEEE 802.3u — Развитие технологии 10BASE-T, используется топология звезда, задействована витая пара категории 5, в которой фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

• 100BASE-FX — 100 Мбит/с Ethernet на оптоволоконном кабеле. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексном режиме (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 км в полнодуплексном режиме по многомодовому оптическому волокну и до 32 километров по одномодовому.

26

Gigabit Ethernet1 Gigabit

• 1000BASE-T, IEEE 802.3ab — Стандарт Ethernet 1 Гбит/с. Используется витая пара категории 5e или категории 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит,с по одной паре.

• 1000BASE-X — общий термин для обозначения технологии Гигабит Ethernet, использующей в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель, включает в себя 1000BASE-SX, 1000BASE-LX и 1000BASE-CX.

• 1000BASE-SX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое волокно, дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 м.

• 1000BASE-LX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое волокно дальность прохождения сигнала без повторителя до 550м. Оптимизирована для дальних расстояний, при использовании одномодового волокна (до 10км).

• 1000BASE-LH (Long Haul) — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует одномодовый оптический кабель, дальность прохождения сигнала без повторителя до 100км.

10 Gigabit

Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.

Стандарт 10 Гигабит Ethernet ещё слишком молод, поэтому потребуется время, чтобы понять, какие из его реализаций на разных передающих средах будут реально востребованы на рынке.

27

Скоро: 100G Ethernet !/?

• 2006/11 Группа IEEE Higher Speed Study Group объявила о работах по стандарту 100G Ethernet. План-график:• 2007 Создание рабочей группы• 2010 Выпуск спецификаций

• Потенциальный спрос: доставка видео (YouTube, IPTV, HDTV,…)

28

Wi-Fi

Стандарт Среда передачиСкорость передачи,

Мбит/сОписание

802.11ИК-сигнал

Радиосигнал

2,4 ГГц1 или 2

Базовый стандарт

(OSI: Physical, Data-Link)

802.11aРадиосигнал

5 ГГц До 54 Несовместим с b и g

802.11bРадиосигнал

2,4 – 2,483 ГГц До 11

Относительно низкая скорость и защищённость

(WEP).

Относительно большая дальность.

802.11gРадиосигнал

2,4 – 2,483 ГГц До 54Относительно большая

скорость и защищённость (WEP, WPA).

29

WiMAX

Worldwide Interoperability for Microwave Access:

• IEEE 802.16

• Среда передачи: радиосигнал

• Максимальная дальность передачи: десятки км

30

LTE

Long Term Evolution

31

Bluetooth

• Разработка: • IEEE 802.15.1• Среда передачи: радиосигнал 2,4 ГГц• Максимальная скорость передачи: 700

Кбит/сек• Максимальная дальность передачи: 10 м• Низкое энергопотребление• Не требует [сложной] настройки

32

ZigBee

• Разработка: • IEEE 802.15.4• Среда передачи: радиосигнал • Максимальная скорость передачи: 250

Кбит/сек• Максимальная дальность передачи: 75 м• Сверхнизкое энергопотребление, «спящий

режим»

33

Стандарты IEEE 802.LAN

802.1 Общие рекомендации

802.2 Рекомендации канального уровня

802.3 CSMA/CD (~Ethernet)

802.4 Маркерная шина (~ARCnet)

802.5 Маркерное кольцо (~Token Ring)

802.6 Рекомендации по построению MAN

802… …

802.11 Radio-Ethernet (Wi-Fi)

802… …

Сетевые технологии.Сетевые технологии.Сети связи и передачи Сети связи и передачи данных.данных.

Вопросы:Вопросы:1.1. Базовые проекты.Базовые проекты.2.2. Линии связи.Линии связи.3.3. Методы доступа.Методы доступа.4.4. Технологии Технологии LANLAN..5.5. Сети связи и передачи данных.Сети связи и передачи данных.6.6. Модемная связь.Модемная связь.

35

ISDN

Integrated Services Digital Network, Цифровая сеть с интеграцией услуг:• Цифровые каналы связи в режиме коммутации каналов• Адресация в сети по телефонному принципу• Одновременная передача разнородного трафика• Использование обычных двухпроводных линий с

мультиплексированием канала между несколькими абонентами.

• Скорость передачи информации по ТЛФ каналам связи – до 128 Кбит/с на один канал.

• Скоростной предел – 2048 Кбит/с.

36

Система мультимедиасвязи с центральным коммутатором ISDN

37

X.25Классическая полнопротокольная сеть ISO:• Коммутация пакетов• Гарантированная доставка пакетов• Высокая надёжность сети: тотальный контроль за

ошибками передачи + механизм альтернативной маршрутизации

• Работа по аналоговым/цифровым, выделенным/коммутируемым каналам

• Разделение физического канала между несколькими абонентами в режиме реального времени

• Виртуальные каналы (VC, virtual circuit)• Скорость передачи данных 56-64 Кбит/с• Невозможно передавать аудио-видеотрафик

38

Frame Relay

Технология «Ретрансляция кадров»:• Используется в сетях с коммутацией пакетов• Охватывает только физический и канальный уровни OSI• Обеспечивает гарантированную скорость передачи 56Кбит/с –

44Мбит/с• Не обеспечивает достоверную доставку кадров

39

ATM

Asynchronous Transfer Mode, режим асинхронной передачи:

• Транспортный механизм - широкополосная ISDN (Broadband ISDN)

• Размер передаваемой ячейки (cell) - 48+5 байтов• Скорость передачи данных 155Мбит/с - 2200Мбит/с• Передача трафиков 5 различных классов

40

Конвергенция сетей связи и сетей передачи данных

Альянсы:• Microsoft + Nortel• IBM + Cisco (платформа UC2 – Unified

Communication and Collaboration)• Avaya + …

Продукты Microsoft – основа стратегии унифицированных коммуникаций:

• Microsoft Office Communications Server, MS OCS 2007

• Клиент Office Communicator

41

Беспроводные сети 3G

Сетевые технологии.Сетевые технологии.Сети связи и передачи Сети связи и передачи данных.данных.

Вопросы:Вопросы:1.1. Базовые проекты.Базовые проекты.2.2. Линии связи.Линии связи.3.3. Методы доступа.Методы доступа.4.4. Технологии Технологии LANLAN..5.5. Сети связи и передачи данных.Сети связи и передачи данных.6.6. Модемная связь.Модемная связь.

43

МОдуляция-ДЕМодуляция

Модуляция – изменение параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (модулирующего сигнала)

Демодуляция – обратное преобразование модулированного сигнала (возможно, искажённого помехами при прохождении в канале связи) в модулирующий сигнал

44

Виды модуляции

• FSK, Frequency Shift Keying | Частотная• PSK, Phase Shift Keying | Фазовая• QAM, Quadrature Amplitude Modulation |

Квадратурная амплитудная

45

Протоколы передачи данныхпо ТЛФ каналам связи

Год 1964 1982 1986 1987 1990 1994 1995 1998

Код ITU V.21 V.22 V.22bis V.32 V.32bis V.34 V.34bis V.90

Vmax,

Бит/с300 1200 2400 9600 14400 28800 33600 56000

Vmax,

Симв/с47 141 282 1129 1694 3388 3952 6437

Вид моду-ляции

FSK PSK QAM QAM QAM QAM QAM QAM

46

V.92

• Скорость передачи до 48 Кбит/с• Quick Connect, коммутация с Интернетом в

2 раза быстрее, чем в V.90• Modem On Hold, временное удержание

соединения при телефонном разговоре без разрыва модемной связи.

47

Классификация модемов

• Автономные/Встраиваемые (Internal/External)

• Контактные/Бесконтактные (аудио)

• Модемы/Факсмодемы

• Class 1/Class 2

• Аналоговые/Цифровые(ISDN, xDSL,…)

48

Вопросы по теме:

1. Что такое «сетевая технология»?

2. Что такое «случайный доступ к моноканалу»?

3. Что обозначает акроним CSMA/CD?

4. В каком диапазоне скоростей передачи работает аппаратура Ethernet?

5. Какие разновидности кабелей используют для организации передачи данных?