[конспект доклада IFF] Ряполов Михаил "технология Ehternet. Устройство и логика работы Ehternet-коммутаторов"
Primary tabs
Forums:
ПРИМЕЧАНИЕ: друзья, это не статья - это лишь мой конспект, сделанный в режиме "реального времени" -пока я слушал указанный в заголовке доклад =)
Одномодовое и многомодовое оптоволокно.
Категории витых пар.
В 2010 появляется стандарт на 40 и 100 гигабит.
Стандарт - это круто, но момент его принятия - это то, когда появляется полная
документация - но до реального применения проходит год-два.
В универе 10 гигабит - сеть появилась только в 2012-ом.
Кабели:
1) медный - четыре пары скрученных проводников. - внешняя оболочка соединяет.
Бывают варианты экранированной витой пары - там проводники дополнительно
закрываются фольгой.
FTP - экранированная витая пара,
FTP Cat6a - не только экранирована, но есть спец проволка для усиления кабеля.
чем отличаются 5е и 6а ?
Полоса пропускания - для 1-ой - 100 МГЦ, а для второй - 200 Мгц
Чем выше полоса пропускания - тем выше скорость.
Но чем шире полоса - тем большая защита от наводок нужна.
В этом смысле очень неплохим решением является оптика - но работа с ней (монтаж) -
весьма затратна.
Оптоволкно бывает также для внутренней и внешней прокладки (в зданиях и на улице)
Существуют три длины волны для оптоволкна:
- 850 нано метров - хуже всего - но проще всего сделать такой источник света
- 1310
- 1550
Из-за того, что толщина центральной жилы в одномодовом волокне мала - точность
светящего оборудования требуется значительная.
Для эзеренет есть трансиверы на 40 километров.
Теперь мы можем перейти к канальному уровню.
Первоначально эзернет разрабатывался как вариант дешёвой сети - здесь хотели построить с сеть с минимальным количеством дополнительного оборудования -
типа только провода и компы.
Использовался алгоритм CSMA/CD
CSMA (множественный доступ+ контроль несущей, тут надо понять - кто из компьютеров
может "говорить" в данный момент,)
CD (детектирования коллизий)
бывают варианты - когда надо отправить что-то всем - здесь всё просто.
но обычно речь идёт об адресной доставке - здесь можно говорить об имени -
но в компьютерных сетях обрабатывать имя не слишком удобно -
поэтому в качестве адреса используют число, которое называют MAC адресом -
этот адрес позволяет указать какой именно станции мы хотим передать данные.
- здесь -на общем проводе - сигнал услышат все - но обработает его
только та машина, которой сигнал был адресован (все проверяют - совпадает
ли подписанный адрес с их мак адресом)
Детектирование коллизий (CD) - когда одновременно передают несколько станций
уровень сигнала в сети растёт - это позволяет понять, что сейчас что-то не так -
надо помолчать.
Когда станция замечает, что имеет место коллизия - каждая станция передаёт специальный шумовой сигнал - 32 бита.
Здесь надо, чтобы станции успели принять этот сигнал - может случиться так, что
сигнал не успеет дойти до конца сети.
Максимальный размер сегмента сети- для первоначального сегмента был = 500 метров.
вопрос:
[что значит что сигнал не успеет дойти? что будет если он не успеет дойти - этот шумовой сигнал?]
Пусть две станции начали что-то передавать в сеть - если они это заметили и просто замолчали - то их соседи могут об этом не знать - и тоже начать что-то передавать.
чтобы оповестить побочных участников -испускают шумовой сигнал - чтобы все услышали и все замолчали.
для работы ethernet-a достаточно витой пары - это очень удобно.
Формат кадра Ethernet:
- 1) SOF - 8 байт - для синхронизации напряжения в сети
- 2) destination MAC - адрес назначения
- 3) мак источника
- 4) данные
- 5) специальное поле контрольной суммы (FCS)
Повторная передача на уровне Ethernet в случае ошибки
Повторная передача на уровне Ethernet (в стандарте) не производится (битые кадры просто отбрасываются) -
за это отвечает некоторый протокол более высокого уровня - транспортного
LLC
LLC - это стандартный уровень ,который может работать поверх любых протоколов.
По первой половине MAC адреса можно узнать производителя оборудования.
Если 8-ой бит - это ноль - то то значит это индивидуальный мак.
На канальном уровне кроме юникастовых- для одного - есть форматы и для всех -
FFFFFFFF, также есть ещё групповая рассылка - на которую можно подписаться и слушать-
но здесь нужно спец. поддержка со стороны коммутаторов - иначе она работает
как широковещательная.
Концентратор (хаб)
Концентратор (хаб) -занимается просто ретрансляцией сигналов.
В отличии от общей шины - отключение одной машины -в смысле разрыва провода , при использовании концентратора к развалу сети не приведёт.
Но в концентраторе остаётся проблема перегрузки сети - те, где происходят коллизии.
Тогда придумали сетевые мосты (на схемах обозначаются двумя стрелками).
Сетевые мосты
Сетевые мосты также работают исключительно на канальном уровне.
Но сетевые мосты - это фактически двухпортовый коммутатор.
При использовании коммутатора можно сделать так чтобы была возможность одновременно
передавать и принимать данные.
Чем меньше узлов в домене коллизиций - тем лучше, лучший вариант -
когда всего два узла - сам комп и порт коммутатора, а при полном дуплексе -
коллизия исчезает вообще.
Тем не менее на канальном уровне есть широковещательные запросы.
У 10-мегабитного стандарта уже был полный дуплекс.
Уже для гигабита полудуплекс (полудуплекс - "когда можно либо "говорить" в провод либо "слушать"") как бы не используется.
Теперь - для проводных сетей о полудуплексе как бы забыли.
Откуда беруться MAC адреса?
в тот момент когда коммутатор включается - его таблица адресов пустая -
здесь он ведёт себя как хаб - что-то рассылает всем.
(кстати - есть атака, которая переводит коммутатор в режим хаба).
Получив ответы от узлов - коммутатор строит таблицу и перестаёт работать
как хаб -а начинает уже адресацию на канальном уровне.
Итак - домен коллизиии может быть фиксированного размера.
При использовании коммутатора единственный критичный момент -
расстояние от коммутатора до узла.
Внутреннее устройство коммутатора:
1) Уровень управление - здесь можно получить какие-то настройки от пользователя -
у самых "тупых" но дешёвых коммутаторов этого уровня может практически не быть.
то есть для исполнение управляющего софта занимается отдельный процессор -
2) а вот для передачи данных используется специализированная микросхема - которая
будет работать значительно быстрее.
3) Специальные интегральные схемы или ПЛИС - которые обеспечивают работу предыдущих двух уровней. То есть на ПЛИС может быть реализован и уровень управления и
уровень управления.
4) Есть ОЗУ - оперативная память, некоторое количество памяти требуется для временного
хранения пакетов. либо складывают в кучу со всех партов - либо есть сегменты для
каждого порта
5) ПЗУ - здесь хранится прошивка коммутатора
6) блоки питания и системы охлаждения.
Характеристики коммутаторов:
В зависимости от размеры таблицы мак адресов - можно запомнить разное их количество-
так можно выполнить переполнение - с этим можно бороться ограничив
количество кадров с новыми мак адресами с одного порта.
Итак характеристики:
- 1) Количество портов и из скорость
- 2) скорость пересылки (количество битов, которые можно пробросить не глядя) - скорость пересылки внутри коммутатора - между портами.
- 3) Скорость обработки пакетов (анализ мак адреса и пересылка)
- 4) Задержка
- 5) Размер таблицы MAC адресов
- 6) Поддержка дополнительных функций - например какого-то функционала, связанного с сетевым уровнем (Layer 3)
В коммутаторах бывают особенные порты, куда можно вставить оптические трансиверы.
Все порты могут иметь одинаковые скорости - либо разные.
Оптические порты часто имеют большую скорость чем "медные".
В случае если требуется соединить два коммутатора - при использовании
пачкорда может сильно упасть скорость (на участке соединения).
Модульные коммутаторы - там есть отдельный модуль управления и несколько модулей
для разных типов портов.
Пачкорд обычно подключат к магистрали, а магистраль - ещё одним пачкордом (двухсторонним - с двумя вилками проводом) к порту коммутатора.
В частности -магистраль можно экранировать и заземлить - тогда в случае грозы порты не сгорят.
- Log in to post comments
- 2517 reads