Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Апреля 2012 в 10:17, курсовая работа
В настоящее время наиболее популярными стандартами локальных сетей являются Ethernet, Token Ring, FDDI. Дадим им сравнительную характеристику.
Проанализировав заголовок пакета, Wingate отыскивает в своей базе правило, применимое к данному пакету и выполняет предписанное им действие: allow – пропустить/разрешить, deny – уничтожить/запретить и redirect – отправить на другой IP-адрес.
Настройки по умолчанию запрещают ping из Интернет, но разрешают из локальной сети, отбрасывают не запрошенные сервером пакеты, и рассчитаны на отсутствие внутри локальной сети какого-либо доступного из Интернет сервера.
Если же такой сервер присутствует, то необходимо разрешить соединение на порт, прослушиваемый данным сервером. При чём лучше не пользоваться режимом настройки на вкладке General, поскольку она разрешает соединения на все предусмотренные порты публичных серверов, а на вкладке Port Security разрешить соединение на конкретный номер порта используемого сервера.
Как уже было отмечено, в технологии Fast Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных CSMA/CD. Рассмотрим его более подробно.
CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) относится к децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
В сетях типа Ethernet и Fast Ethernet в качестве несущей выступает синхросигнал, «подмешиваемый» к передаваемым данным таким образом, чтобы обеспечить надёжную синхронизацию на приёмном конце. Это реализуется за счёт организации (при необходимости) дополнительных принудительных переходов сигнала между двумя (как в коде Манчестер-П) или тремя электрическими уровнями. По сравнению с классическим методом CSMA в методе CSMA/CD добавлено обнаружение конфликтов (коллизий) во время передачи, что повышает скорость доставки информации.
При описании сетей типа Fast Ethernet широко используются следующие термины:
• IPG (InterPacket Gap, межпакетная щель) — минимальный промежуток времени между передаваемыми пакетами (0,96 мкс для Fast Ethernet). Другое название — межкадровый интервал.
• ВТ (Bit Time, время бита) — интервал времени для передачи одного бита (10 нс для Fast Ethernet).
• PDV (Path Delay Value, значение задержки в пути) — время прохождения сигнала между двумя узлами сети (круговое, то есть удвоенное). Учитывает суммарную задержку в кабельной системе, сетевых адаптерах, повторителях и других сетевых устройствах.
• Collision window (окно коллизий) — максимальное значение PDV для данного сегмента.
• Collision domain (область коллизий, зона конфликта) — часть сети, на которую распространяется ситуация коллизии, конфликта.
• Slot time (время канала) — максимально допустимое окно коллизий для сегмента (512 • ВТ).
• Minimum frame size — минимальный размер кадра (512 бит).
• Maximum frame size — максимальный размер кадра (1518 байт).
• Maximum network diameter (максимальный диаметр сети) — максимальная допустимая длина сегмента, при которой его окно коллизий не превышает slot time, времени канала.
•
Truncated binary exponential back off (усеченная двоичная
экспоненциальная отсрочка) — задержка
перед следующей попыткой передачи пакета
после коллизии (допускается максимум
16 попыток). Вычисляется она по следующей
формуле:
где N — значение счетчика попыток, RAND (а, b) — генератор случайных нормально распределённых целых чисел в диапазоне а...b, включая крайние значения.
Рассмотрим алгоритм доступа к сети в соответствии с методом CSMA/CD. В начале из кадра, предназначенного для передачи, абонент (узел) формирует пакет. Если после подготовки пакета сеть свободна, то абонент (узел) имеет право начать передачу. Но в первую очередь он должен проверить, прошло ли минимально допустимое время IPG после предыдущей передачи. Только по окончании времени IPG абонент может начать передачу битов своего пакета. После передачи каждого бита абонент проверяет наличие конфликта (коллизии) в сети. Если коллизий нет, передача битов продолжается до окончания пакета. В этом случае считается, что передача прошла успешно. Если после передачи какого-то бита обнаружена коллизия, то передача пакета прекращается. Абонент (узел) усиливает коллизию, передавая 32-битовый сигнал ПРОБКА (JAM), и начинает готовиться к следующей попытке передачи. Сигнал ПРОБКА гарантирует, что факт наличия коллизии обнаружат все абоненты, участвующие в конфликте. После передачи сигнала ПРОБКА абонент, обнаруживший коллизию, увеличивает значение счётчика числа попыток (перед началом передачи счётчик был сброшен в нуль). Максимальное число попыток передачи должно быть не более 16, поэтому если счётчик попыток переполнился, то попытки передать пакет прекращаются. Считается, что в этом случае сеть сильно перегружена, в ней слишком много коллизий. Эта ситуация — аварийная, и обрабатывается она на более высоких уровнях протоколов обмена. Если же количество попыток не превысило 16, то производится вычисление величины задержки, а затем и выдержка вычисленного временного интервала. Случайный характер величины задержки с высокой степенью вероятности гарантирует, что у всех абонентов, участвующих в конфликте, задержки будут различными. Затем попытка передать пакет повторяется с начала. Абонент, у которого вычисленная задержка будет меньше, начнёт следующую передачу первым и заблокирует все остальные передачи.
Таким образом, получается, что метод CSMA/CD не только не предотвращает коллизии, наоборот, он их предполагает и даже провоцирует, а затем разрешает. Например, если заявки на передачу возникли у нескольких абонентов во время занятости сети, то после её освобождения все эти абоненты одновременно начнут передачу и образуют коллизию. Коллизия появляются и в случае свободной сети, если заявки на передачу возникают у нескольких абонентов одновременно. В обоих случаях под словом «одновременно» понимается «в пределах интервала двойного прохождения сигнала по сети» (PDV), то есть в пределах 512-битовых интервалов. Точно также в пределах 512-битовых интервалов обнаруживаются все коллизии в сети.
Первым признаком возникновения коллизии является факт получения сигнала ПРОБКА передающим абонентом во время передачи пакета. Другие признаки связаны с неверным форматом пакетов, передача которых была досрочно прекращена из-за возникновения коллизии:
• длина пакета меньше 64 байт (512 бит);
• пакет имеет неверную контрольную сумму FCS (точнее, неверный циклический код);
• длина пакета не кратна восьми.
Даже при загруженной сети для одного абонента число следующих подряд коллизий обычно не превышает 3. Этому способствует случайный характер возникновения запроса на передачу и случайная дискретная величина отсрочки следующей попытки передачи при возникновении коллизии. Число коллизий тем больше, чем больше диаметр (размер) сегмента и чем дальше расположены друг от друга абоненты с интенсивным трафиком.
Что касается оценки производительности сетей, использующих случайный метод доступа CSMA/CD, то необходимо, что существуют несколько различных показателей. Прежде всего, следует упомянуть три связанных между собой показателя, характеризующих производительность сети в идеальном случае — при отсутствии коллизий и при передаче непрерывного потока пакетов, разделённых только межпакетным интервалом IPG. Очевидно, такой режим реализуется, если один из абонентов активен и передает пакеты с максимально возможной скоростью. Неполное использование пропускной способности в этом случае связано, кроме существования интервала IPG, с наличием служебных полей в пакете Fast Ethernet. Пакет максимальной длины является наименее избыточным по относительной доле служебной информации. Он содержит 12304 бит (включая интервал IPG), из которых 12000 являются полезными данными. Поэтому максимальная скорость передачи пакетов (или, иначе, скорость в кабеле — wire speed) составит в случае сети Fast Ethernet
108 бит/с : 12304 бит ≈ 8127,44 пакет/с.
Пропускная способность представляет собой скорость передачи полезной информации и в данном случае будет равна:
8127,44 пакет/с · 1500 байта = 12,2 Мбайт/с.
Эффективность использования физической скорости передачи сети, в случае Fast Ethernet равной 100 Мбит/с, по отношению только к полезным данным составит
8127,44 пакет/с · 12000 бит:108 бит/с = 98%.
При передаче пакетов минимальной длины существенно возрастает скорость в кабеле, что означает всего лишь факт передачи большого числа коротких пакетов. В то же время пропускная способность и эффективность заметно (почти в два раза) ухудшаются из-за возрастания относительной доли служебной информации.
Для реальных сетей более информативен такой показатель производительности, как показатель использования сети (network utilization), который представляет собой долю в процентах от суммарной пропускной способности (не поделенной между отдельными абонентами). Он учитывает коллизии и другие факторы. Ни сервер, ни рабочие станции не содержат средств для определения показателя использования сети. Для этой цели служат специальные, не всегда доступные из-за высокой стоимости такие аппаратно-программные средства, как анализаторы протоколов.
Считается, что для загруженных систем Fast Ethernet хорошим значением показателя использования сети является 30%. Это значение соответствует отсутствию длительных простоев в работе сети и обеспечивает достаточный запас в случае пикового повышения нагрузки. Однако если показатель использования сети значительное время составляет 80...90% и более, то это свидетельствует о практически полностью используемых (в данное время) ресурсах, но не оставляет резерва на будущее.
Говоря о форматах кадров технологии Fast Ethernet, необходимо отметить, что они не отличаются от форматов кадров технологий 10-Мегабитного Ethernet. На рисунке 23 приведён формат MAC-кадра Ethernet, а также временные параметры его передачи по сети для скорости 10 Мб/с и для скорости 100 Мб/с.
В кадрах стандарта Ethernet-II (или Ethernet DIX) вместо двухбайтового поля L (длина поля данных) используется двухбайтовое поле T (тип кадра). Значение поля типа кадра всегда больше 1518 байт. Все времена передачи кадров Fast Ethernet в 10 раз меньше соответствующих времен технологии 10-Мегабитного Ethernet: межбитовый интервал составляет 10 нс вместо 100 нс, а межкадровый интервал - 0.96 мкс вместо 9.6 мкс соответственно.
CRC (Cyclic Redundancy Check) — это циклическая избыточная проверка. Поле пакета или кадра, фактически содержащее код CRC, часто называется «контрольной суммой» (FCS — контрольная сумма кадра).
В
ходе выполнения данной курсовой работы
я спроектировал локальную вычислительную
сеть, состоящую из 22 рабочих станций,
2 серверов, сетевого принтера, ADSL-модема.
В проектируемой сети используется технология
Fast Ethernet со спецификацией 100Base-FX/TX. В качестве
сетевого оборудования были использованы
коммутаторы и сетевые адаптеры. Применяемое
в локальной сети программное обеспечение
было представлено: стеком протоколов
TCP/IP, протоколами прикладного уровня:
FTP, POP3, SMTP, HTTP, TELNET, UDP, операционной системой
Windows XP, локальным прокси-сервером WinRout.
В работе были описана методика настройки
данного программного обеспечения.