Основные принципы передачи информации в сети Информация в сети передаётся наборами данных, которые называются пакетами. Выбор пакетной передачи обусловлен следующим: 1) время доступа; 2) в каналах связи обычно задаётся параметр, который называется "вероятность ошибки при передаче одного бита". Pv1~10^(-9(-12)) Pv(пр.)=1-Pv1 Pv(прvn)=(1-Pv1)^n Pv(ошvn)=1-(1-Pv1)^n Pv(ош)^ 1+- - - - - - - - | ------- | -- --/ +--/ +--+------------>n Сверху размер пакета ограничен вероятностью ошибки. Для передачи пакета, кроме содержательной информации, необходима ещё и служебная. Если пакет будет очень маленький, то доля служебной информации станет большой, трафик в сети возрастёт, а скорость передачи полезной информации (содержательной информации), соответственно, уменьшится. Следовательно, существует некоторый средний объём пакета, который удовлетворяет всем этим требованиям. Каждый пакет передаётся независимо друг от друга и в случае ошибки при передаче пакет передаётся заново. Структура пакета Все пакеты в сети +-+-+-+-+-+-+-+ |1|2|3|4|5|6|7| +-+-+-+-+-+-+-+ u||||| |.|| ||.| ||...|| ..||...|| +--------------------------------t 1 -- преамбула (обычно -- набор единиц (1 байт)) -- стартовая комбинация битов для предварительной настройки приёмной аппаратуры. 2 -- адрес приёмника (кому предназначен пакет). Пакет могут принимать многие узлы, а обрабатывать должен только тот узел, чей адрес указан в пакете. 3 -- адрес передатчика (кто отправил пакет) 4 -- служебная информация 5 -- данные 6 -- контрольная сумма (формирует передатчик при передаче пакета и приёмник при приёме пакета; если сформированная приёмником контрольная сумма не совпадает с контрольной суммой, указанной в пакете, значит, при передаче произошла ошибка -- такой пакет не рассматривается и передаётся заново). 7 -- стоповая комбинация Инкапсуляция пакетов При передаче информации пакет проходит несколько уровней формирования. На каждом уровне пакет получает заголовок и окончание. [Д] [З1|Д|Ок.1] -- инкапсуляция пакетов [З2| Д |Ок.2] [З3| Д |Ок.3] На приёмной стороне производится декапсуляция пакетов. Адресация пакетов Для того, чтобы два узла в сети обменивались информацией, каждый узел в сети должен иметь уникальный (в рамках планеты Земля) адрес. Таким уникальным адресом является физический адрес узла (MAC-адрес). MAC-адрес представляет собой сорокавосьмибитную комбинацию чисел. Структура MAC-адреса [I/G|U/L|OUI|NIC] 1 1 22 24 I/G -- Individual|Group U/L -- Universal|Local OUI -- Organization Unique Identifier NIC -- Network Interface Controller Каждая сетевая карта имеет свой уникальный MAC-адрес и адресация пакетов в сети происходит только по MAC-адресам, поэтому связь с этим узлом и возможна по уникальному MAC-адресу. Передача данных по MAC-адресу производится только между соседними узлами. Уже на выходе из локальной сети MAC-адрес не виден. Методы управления обменом (методы доступа) Метод доступа -- это метод, с помощью которого узел может начать передачу своей информации. Методы доступа в топологии "звезда": CSMA/CD (для Ethernet) Наложение пакетов друг на друга в сети называется коллизией. Метод доступа должен обеспечить приемлемое время доступа и отсутствие коллизий. В топологии "звезда" перед отправкой данных производится прослушивание сети. Если сеть свободна, то узел начинает передачу. Если сеть свободна в данный момент, то во время передачи может возникнуть другой пакет. При возникновении коллизии оба узла прекращают передачу и возобновляют процедуру доступа через случайное время. Если сеть занята, то узел повторяет прослушивание тоже через случайный интервал времени. Этот же метод применяется в топологии "шина". Маркерный метод доступа: используется в топологии "кольцо". По кольцу движется пакет, в котором есть специальное поле-маркер. Узел принимает пакет и анализирует маркер. Если маркер означает "свободен", узел может начать передачу. В этом случае узел добавляет свои данные к пакету, устанавливает маркер в положение "занято" и отправляет его следующему узлу в кольце. Следующий узел принимает пакет, видит маркер "занято" и отправляет его дальше до тех пор, пока пакет не поступит адресату. Узел-получатель принимает пакет, извлекает из него данные, которые ему предназначены, и дальше отправляет пакет с маркером "свободно". В этом случае коллизии невозможны. Для повышения скорости в топологии "кольцо" применяют различные меры: два разнонаправленных кольца, запуск нескольких разнесенных по времени маркеров. На случай неприхода пакета некоторые узлы по истечению определённого времени генерируют новый пакет с маркером. Модель OSI (Open System Interconnection) определяет семь уровней передачи данных в сети: 7 Прикладной 6 Представления 5 Сеансовый 4 Транспортный 3 Сетевой 2 Канальный 1 Физический Стандартами сетей должны быть общие стандарты. Физический уровень определяет интерфейсы, проще говоря, соединители (интерфейсы кабелей, параметры кабелей, уровни сигналов, передаваемых по кабелю, процедуры обработки этих сигналов). Канальный уровень определяет процедуры обнаружения ошибок в каналах связи, синхронизацию, управление потоком. 1, 2 -- сетевая карта. Сетевой уровень служит для образования сквозной транспортной сети между устройствами (из конца в конец). На этом уровне решаются задачи: адресация, маршрутизация. Транспортный уровень определяет правила транспортировки пакетов в сети. Задачи: сегментация, сборка. Сеансовый уровень организует и поддерживает диалог между взаимодействующими узлами. Уровень представления данных определяет кодирование и шифрование данных. Прикладной уровень определяет набор правил (протокол), с помощью которого различные прикладные программы обмениваются данными. Различные устройства в сети могут иметь различное число уровней функционирования. Аппаратура локальных сетей Кабели