PspoClasses/080702/02TcpIpIntro

Введение в TCP/IP

Перечисленные выше пять задач соответствуют четырехуровневой схеме TCP/IP. Уровней всего четыре, так как первые две задачи обычно решаются на одном, первом уровне.

Одна из важных характеристик этой схемы --- независимость уровней.Например: обеспечив интерфейс между компьютером и средой передачи данных установив сетевую Ethernet-карту, при решении следующих задач о том, как общаются сетевые карты можно не вспоминать; TCP/IP может использоваться совместно с различными технологиями решения задач нижних уровней -- Token Ring, IEEE 802.11; и т.д.

Уровни TCP/IP:

• Физический

  Сетевой

  Транспортный

  Прикладной

Обычно выделяют два типа сетей.

• Сети с коммутацией каналов. В качестве примера можно рассмотреть телефонную сеть. Два абонента арендуют канал для звонка. Этот канал в некотором смысле виртуальный --- он состоит из цепочки физических каналов, арендованных на каждом участке сети. Во время звонка оба абонента заняты и не могут осуществить другой звонок. Достоинством подобных сетей является отсутствие помех и перепадов скорости, на время соединения качество связи более или менее гарантировано. Основной их недостаток в возможных перегрузках сети, при которых из-за нехватки физических каналов на том или ином участке сети, не обязательно ближайшем к абоненту, абонент может быть "занят", хотя сам и не совершает звонка.

• Сети с коммутацией пакетов. В этих сетях все данные делятся на пакеты. Один абонент может отправить другому пакет в любой момент. Затем дисциплиной передачи определяется, через какое время может быть отправлен следующий пакет. Примерами таких сетей являются Token Ring, Ethernet. Возможна ситуация, когда качество существующего соединения между абонентами ухудшится, например из-за перегрузки пакетами на каком-то из промежуточных узлов.

Ethernet

Сетевые кабели

В стандартах Ethernet первых версий(v1.0 и v2.0) использовался коаксиальный кабель. Позже появилась возможность использовать качестве кабеля связи также витую пару и оптический кабель. В настоещее время наиболее часто используется витая пара. Существует 8 спецификаций витой пары, включая подкатегории --- cat1-cat6, cat5e, cat6a. Кабель пятой категории обычно используется для сетей с пропускной спосбоностью до 100 МБит, для сетей с большей пропускной способностью используются категории 6 и 6a. Кабель пятой категории состоит из четырех пар изолированных проводников, переплетенных между собой с разным шагом. В каждой паре один провод используется для передачи данных, другой для заземления, что позволяет уменьшить помехи. Но, в следствие такой схемы, появляется ограничение на длину расплетенной части кабеля. В сетях с пропускной способностью до 100 МБит используются только две пары, в гигабитных(?) --- все четыре. В кабелях 6-й категории между парами проложена крестообразная (в сечении) вставка, что обеспечивает лучшую защиту от помех, но накладывает более сильные ограничения на изгиб.

Дисциплина передачи

В Etehernet подразумевается существование общей среды передачи данных. Любой участник сети в любой момент может решить передать данные любому другому участнику. Возникает несколько проблем, для решения которых определяется "дисциплина передачи данных".

1. Определение, свободна ли среда передачи данных. Прежде чем что-либо передавать, сетевое устройство определяет, свободна ли среда. Если среда свободна, то происходит передача, в противном случае передача откладывается на некоторое, случайное время. При каждой неудачной попытке срок ожидания удваивается. Это позволяет избежать так называемого request storm, когда после долгого ожидания сразу много участников посылают свои запросы. Случайность времени ожидания обеспечивается простейшим встроенным в сетевую карту генератором псевдослучайных чисел, инициализируемым, например, MAC-адресом.

2. Разрешение коллизий при попытке одновременной передачи данных. Если два участника одновременно проверили, что среда свободна и одновременно же начали передавать, возникает т.н. коллизия. Устройства должны уметь определить факт коллизии. В такой ситуации вновь используется алгоритм из первого пункта, передача откладывается на случайное время.

3. Уникальная адресация. В сети Ethernet каждое устройство имеет уникальный идентификатор -- MAC-адрес.

Любое устройство может распознать MAC-адрес другого.

В каждом пакете этого уровня (Ethernet-фрейме) содержатся MAC-адреса отправителя и получателя и другая служебная информация. Тем не менее, использование MAC-адресов для универсальной нумерации невозможно.

Но требование уникальности устройств в рамках одной среды передачи данных выполнено, и дисциплина передачи обеспечивает работоспосбность сети.

Сведения о ресурсах