Historia local area networks LAN. Topologia

Transkrypt

1 PORADNIKI LAN

2 Historia local area networks LAN W połowie lat 70-tych Robert Metcalf i David Boggs z firmy Xerox eksperymentowali z komunikacją między komputerami. Stało się to pierwszą implementacją Ethernetu. W 1982 roku, została wdrożona druga wersja Ethernetu przez Digital, Intel i Xerox. Jest to wersja Ethernetu która egzystuje do dzisiaj. W połowie lat 80-tych pojawiać się zaczęły pierwsze sieci PC. Komponnety sieciowe takie jak mosty i routeryu były już dostępne na rynku. Normalna przepustowość Local Area Networ to dzisiaj 10 Mbps. Topologia Topologia sieci dotyczy fizycznej konfiguracji urządzeń i kabli,które je łączą. Dla sieci LAN są używane trzy podstawowe topologie: 1.Sieć o topologii szyny W takiej sieci wszystkie połączone hosty są na tym samym kablu. Wszystkie hosty muszą używać tej samej prędkości komunikacji i prawie każdy host "słyszy" cały ruch na kablu 2.Sieć o topologii pierścienia W takiej sieci wszystkie hosty są połączone w pierścień. Każdy host w pierścieniu odbiera wszystkie dane jakie jest przekazywane. Jeśli ta dana ma inny adres przeznaczenia, host będzie retransmitował tą daną do pierścienia. Dana będzie kontynuowała podróż w ten sposób dopóki nie dotrze do hosta przeznaczenia 3.Sieć o topologii gwiazdy Ta sieć zawiera centralny kontroler którym może być hub lub switch. Każdy host jest bezpośrednio podłączony do portu w centralnym kontrolerze Nośniki transmisyjne Standard IEEE dla LAN'ów opisuje różne typy mediów transmisyjjnych. Mogą to być kable, światłowody lub media bezprzewodowe. Kable: Kable zwykle mamy w dwóch rodzajach: skrętka lub kabel współosiowy. Skrętka: składa się z dwóch izolowanych przewodów miedzianych, któe zostały splecione. Często wiele skręconych par przewodów jest razem pogrupowanych w skrętki. Skętki są używane w transmisji danych i telefonii. Zwykle skrętki są używane w topologii gwiazdy. Kabel współosiowy: składa się z centralnego rdzenia miedziowego, który jest otoczony materiałem izolacyjnym. Materiał izolacyjny jest otoczony drugą warstwą przewodzącą, która może składać się z siatki plecionej z drutu lub stalowej tulei. Zazwyczaj stosowane w topologii szyny. Światłowód:

3 Światłowody mogą być wykorzystywane do przeprowadzania syganałów danych w postaci modulowanych wiązek światła o wysokiej przepustowości. Śwaitłowody składają się z bardzo cieńkiego cylindra szklanego zwanego rdzeniem, otoczonego koncentryczną warstwą szkła. Zwykle są wykorzystywane w sieciach szkieletowych. Bezprzewodowość: Różne typy radiowych LAN'ów są dostępne na rynku. Jest to kosztowny typ techniki LAN. Połączenia bezprzewodowe są używane między dwoma hostami z antenami. Bezprzewodowe połączenia często są używane w starych, historycznych budynkach gdzie nie można instalować kabli. Metody dostępu Cechą wspólną wszystklich sieci LAN jest to,że wiele hostów musis dzielić dostęp do pojedynczego fizycznego medium transmisji.kilka metod mozę mieć zastosowanie do kontroli podziału dostępu do medium, transmisyjnego. Metody dostępu mogą korzystać z następujących form kontroli przekazu: 1.Kontrola losowa Przy takiej kontroli host możę przesyłać i nie jest wymagane pozwolenie. Host może sprawdzać czy medium jest wolne przed rozpoczęciem transmisji. 2.Kontrola rozproszona Przy kontroli rozproszonej tylko jeden host w danym czasie ma prawo do przekazywania od hosta do hosta. Jest to zazwyczaj robione przez przekazanie małego fragmentu danych o nazwie token. Host który ma token, jest tym który ma prawo do nadawania. CSMA/CD CSMA/CD oznacza "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect". CSMA/CD jest metodą losowej kontroli dostępu. Metody dostępu CSMA/CD są używane jako metody kontroli dostępu do sieci Ethernet i jest zdefiniowana jako standard od IEEE.Algorytm CSMA/CD jest dość prosty a wydajność dla zwykłego Ethernetu to 65% Oznacza to,że efektywna przepustowość do 10 Mbps Ethernetu to około 6,5 Mbps. Reszta jest gubiona głównie ze względu na kolizje. Zanim host będzie przekazywał, musi "nasłuchiwać" na nośniku czy żąden inny host nie transmituje. Jeśli nośnik jest "cicho" host może wysłać swoje dane. Określenie "Carrier Sense" oznacza,że host nasłuchuje przed transmisją. "Multiple Access" oznacza,że wiele hostów może być połączonych z siecią i wszystkie hosty mają prawo do transmisji. Z CSMA/CD czasami się zdarza, że dwa hosty wysyłają swoje pakiety w tym samym czasie. Będzie to kolizja w sieci. Informacja o kolizji wykrywane są przez pozostałe hosty w sieci. Nazywa się to "Collision Detect". Jeśli host wykrywa kolizję, będzie oczekiwał losowy okres czasu zanim spróbuje przejść do transmisji. Rozwój najbardziej popularnych technologii LAN

4 Powyższe pokauje co się działo w rozwoju dwóch najczęściej używanych technologii LAN, Ethernetu i Token Ring. 10 Megabitowy Ethernet istnieje w dwóch wersjach. Wersje dwie to określona przez Digital, Intel i Xeroc jest najpopulrniej używaną wersją a standard IEEE nie jest zbyt rozpowszechniony. Te dwie wersje nie są kompatybilne ponieważ różnią się formatem ramek. Fast Ethernet, który jest określony w IEEE 802.3u, oferuje 100 Mbps. Fast Ethernet to współczesna wersja Ethernetu i często jest używana w sieciach szkieletowych LAN. Gigabit Ethernet na światłowodzie, jest określony w IEEE 802.3z, ofeując 1000 Mbps. Gigabit Ethernet jest używany tylko w sieciach szkieletowych LAN ponieważ jest drogi i nie potrzebuje dużej przepustowości dla klientów. Gigabit Ethernet przez skrętki jest określony w IEEE 802.3ab oferuje 1000 Mbps. Gigabit Ethernet jest przyszłością rozwoju sieci LAN, ponieważ Ethernet jest prosty, niezawodny i będzie tani. Token Ring jaki określono w IEEE oferuje 4 i 16 Mbps. Korzystanie z technologii Token Ring zmniejsza się chociaż nowy standard nazywany szybki Token Ring, oferujący 100 Mbps, nie został jeszcze określony Token Passing W Token Ring jest inna metoda dostępu, zwana Token Passing. Z Token Passing, młą wiadomość, nazwana tokenem, nieustannie krąży w w pierścieniu. Jeśli token jest oznaczony jako wolny, host któy odbiera "wolny" token może przesłać swoej dane i oznaczyć token jako zajęty. Wszystkie hosty wzdłuż pierścienia odierają dane i zajęte tokeny, dopóki host, który wysłał oryginalną wiadomość ustawi ponownie token jako wolny. Ethernet - Digital Ethernet, zdefiniowany w normie IEEE 802.3, może korzystać zarówno z topologii gwiazdy z przepustowością między 10 a 100 Mbps. Ethernet jest dzisiaj najpopularniejszą techniką w sieci LAN. Digital wykorzystuje Ethernet do komunikacji między swoimi produktami. Ethernet SUN

5 Sun Microsystem jest jednym z pierwszych producentów stacji roboczych UNIX. SUN miał wczesną wizję "Sieć to komputer". SUN używa Ethernetu i TCP/IP jako platformy strategicznej. Ponieważ każda stacja robocza UNIX i serwer UNIX posiadają kartę Ethernet i oprogramowanie TCP/IP, jest gotowy do bezpośredniego połączenia z siecią. Na rynku PC, SUN zaprojektował oprogramowanie PCNFS, tak,że PC może komunikować się z urządzeniami SUN. Ethernet w mieszanym środowisku Ethernet może być wykorzystany do podłączenia urządzeń różnych producentów. Różne protokoły mogą być również używane w tyum samy czasie w Ethernet. Na przykład Novell IPX/SPX może być użyty razem z TCP/IP. Prawie wszystkie nowoczesne komputery, drukarki i elementy sieci mogą łączyć się z Ethernetem. Token Ring Token Ring został wprowadzony przez IBM w 1987 roku i stał się ich główną architekturą. Standard dla Token Ring IEEE wszedł w 1989 roku. Token Ring jest fizyczną gwiazdą i logiczną topologią pierścienia. Oznacza to,że podłączasz komputery fizycznie w konfiguracji gwiazdy do huba, ale komputery przechodzą nadal z prawami dostępu z pomocą tokena w pierścieniu. Pasmo wykorzystywane w Token Ring to lub 16 Mbps. FDDI FDDI oznacza Fiber Disributed Data Interface. Standard FDDI został opracowany przez ANSI, American National Standards Institute. Jest to oparte na wykorzystniu podwójnego kabla światłowodowego i zapewnieniu konfiguracji TokenRing Passing działający przy 100 Mbps. FDDI jest rozwijany aby radzić sobie z wymaganiami szybkich sieci LAN, MAN i szieci szkieletowych. Ponieważ FDDi składa się z dwóch pierścieni włókna, podstawowy i wtórny pierścień, ma dobrą redundację i wysoką dostępność. Normalny ruch płynie tylko w podstawowym pierścieniu, ale jeśli pierwotny pierścień jest uszkodzony, wtedy używany jest pierścień wtórny ATM ATM oznacza Asynchronous Transfer Mode, jest "de facto standardem" stworzonym przez ATM Forum i jest metodą przełączania komunikacji, która może być użyta w LAN i WAN. Specyfikacje ATM są zapisywane w celu zapewnienia, że ATM bezproblemowo integruje wiele istniejących technologie sieciowe.dziś w wielu przypadkach, oddzielne sieci są używane do transmisji głosu, danych i wideo, głównie dlatego,że ten typ ruchu ma różne charakterystyki. Na przykład ruch danych ma tendencję do bycia "impulsowym", podczas gdy głos i wideo mają tendencję do bycia bardziej "ciągłym" Z ATM, oddzielne siecie nie będą konieczne. ATM jest jedyną technologią

6 która od początku była zaprojektowana dla jednoczesnej transmisji danych, głosu i wideo. ATM jest dostępna przy różnych prędkościach, ale najczęściej używane są 25,155 i 622 Mbps. Komponenty LAN Hub jest powszechnie używanym urządzeniem do łączenia hostów ze sobą używając topologii szyny lub pierścienia. Każdy host jest podłączony do koncentratora przez port. Kiedy hub odbiera sygnał z jednego portu przekazuje ten sygnał do wszystkich portów. Wiele koncentratorów również regeneruje i wzmacnia słabe sygnały przed ich ponownym przekazaniem. Przełącznik jest urządzeniem, które obsługuje routing między różnymi hostami opartymi na ich adresach MAC. Switch "uczy się" adresów MAC z hostów, które są podłączone do switcha i przechowuje je w wewnętrznej tablicy. Kiedy dwa hosty komunikują się ze sobą, przełącznik tworzy tymczasową ścieżkę połączenia między nimi. Oznacza to,że tylko dwa hosty będą słyszeć się nawzajem i nie jak hub gdzie każdy słyszy wszystkich. Na przykład, jeśli host A i host B rozmawiają ze sobą, wtedy host C i D również mogą komunikować się w tym samym czasie bez żadnych zakłóceń z hosta A lub B. Istnieje również możliwość emisji dla jednego hosta, co oznacza,że pakiety będą przesyłane do wszystkich portów w switchu. Switche poprawiają wydajności sieci LAN na dwa sposoby. Po pierwsze zwiększają dostępne pasmo dla każego hosta, ponieważ można unikać kolizji. Po drugie poprawiają bezpieczeństwo. Użytkownik na hoście podłączonym przez hub może używać oprogramowania sniffera, słuchając innych rozmów., Nie jest to możliwe w sieciach przełączanych. Metody przełączania Szybkie przekazywanie Szybkie przekazywanie lub przełączanie z przecinaniem pakietów jest najszybszym sposobem przekazywania pakietów przez switch. Switch przesyła pakiety tak szybko jak szybko switch jest w stanie określić docelowy adres MAC. Chociaż ogólnie redukuje opóźnienia w sieci, szybkie przewijanie w przód nie sprawdza sumy kontrolnej a tym samym pozwala złym pakietom na przejście,co możę ograniczyć dostępne pasmo. W przełączaniu szybkiego przekazywania kierunke wysyłania nigdy nie jest ustanowionyu co oznacza,że dwa hosty mogą wysyłać do siebie równocześnie, co będzie prowadzić do kolizji. Przechowywanie i przekazanie W tej metodzie switch czeka aż cały pakiet zostanie odebrany przed wysłaniem go do miejsca przeznaczenia. Dzięki temu przełącznik sprawdza sumy kontrolne pakietu i eliminować możliwości przekazywania złych pakietów. Chociaż pakiet jest przechowywany w buforze tego przełącznika, kierunek transmisji jest ustanowiony, co oznaca,że nie wystąpi żadna kolizja. Wadą tej metody jest to,że wystąpią opóźnienia ponieważ switch potrzebuje czasu dla buforowania i analizy pakietu. Fragment free

7 Przełączanie fragment free działa tak samo jak szybkie przekazywanie,ale buforuj 64 bajty każego pakietu w celu uniknięcia kolizji. VLAN Virtual Local Area Network Switch pozwala na skonfigurowanie czegoś co się nazywa VLAN. VLAN oznacza Virtual Local Area Network, to logiczny LAN składający się z grupy hostów. Jeden fizyczny LAN może być podzielony na kilka sieci VLAN. VLAN mogą być konfigurowane przez jeden lub kilka przełączników, co pozwala na geograficzne rozproszenie ale kogiczną obecność. Użytkownicy tego samego VLAN mogą komunikować się wzajemnie z prędkością w LAN i bez opóźnień routera. Istnieją różne rozwiązania dla komunikacji między sieciami VLAN, ale najczęstszym sposobem jest użycie routera. Router jest czasami intergowany w switchu.