Топологии сети и оборудование
| English | Русский |
|---|---|
| collision/kəˈlɪʒn/ | коллизия |
| topology/təˈpɒlədʒi/ | топология |
| bus/bʌs/ | шина |
| bandwidth/ˈbændwɪdθ/ | пропускная способность |
| star/stɑː/ | звезда |
| switch/swɪtʃ/ | выключатель |
| mesh/meʃ/ | ячеистая |
| fault-tolerant/fɒlt ˈtɒlərənt/ | отказоустойчивый |
| packet/ˈpækɪt/ | пакет |
| network interface card/ˈnetwɜːk ˈɪntəfeɪs kɑːd/ | сетевая карта |
| MAC address/mæk əˈdres/ | MAC-адрес |
| wireless network interface card/ˈwaɪələs ˈnetwɜːk ˈɪntəfeɪs kɑːd/ | беспроводная сетевая карта |
| hub/hʌb/ | хаб |
| wireless access point/ˈwaɪələs ˈækses pɔɪnt/ | беспроводная точка доступа (wireless access point) |
| bridge/brɪdʒ/ | мост (bridge) |
| repeater/rɪˈpiːtə/ | повторитель (repeater) |
| router/ˈruːtə/ | маршрутизатор |
| IP address/ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | IP-адрес |
| routing table/ˈraʊtɪŋ ˈteɪbl/ | таблица маршрутизации |
| packet switching/ˈpækɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | коммутацию пакетов |
| network address translation/ˈnetwɜːk əˈdres trænˈsleɪʃn/ | трансляция IP-адресов сети (NAT) |
| DHCP/ˌdiː eɪtʃ siː ˈpiː/ | DHCP |
| firewall/ˈfaɪəwɔːl/ | межсетевой экран |
| full-duplex/fʊl ˈdjuːpleks/ | полнодуплексная |
| CSMA/CD/ˌsiː es em ˈeɪ ˌsiː ˈdiː/ | CSMA/CD |
Кабель, который был общей линией
- Первый Ethernet, созданный в 1973 году, представлял собой один коаксиальный кабель, проходящий через исследовательское здание Xerox. Каждый компьютер подключался к этому же проводу и передавал данные по нему.
- Если два устройства передавали данные одновременно, оба сообщения портились, поэтому разработчики заимствовали правило вежливого разговора: сначала слушай, а при столкновении остановись, подожди случайное время и попробуй снова.
- Это правило все еще включено в учебную программу, хотя современные сети организуют кабели так, чтобы столкновения вообще не происходили.
- Этот урок посвящен структуре сети, блокам, обеспечивающим ее работу, и правилам Ethernet для совместного использования провода.
Четыре топологии
- Топология сети — это расположение её узлов и связей.
- Шина (Bus): каждое устройство подключено к одному общему кабелю с терминальным резистором на каждом конце. Дешево, но если кабель выходит из строя, вся локальная сеть перестает работать, а производительность снижается по мере того, как больше устройств делят полосу пропускания.
- Звезда (Star): каждое устройство подключено своим собственным кабелем к центральному коммутатору. Неисправность кабеля влияет только на одно устройство; выход из строя коммутатора останавливает всю работу. Самая распространенная LAN сегодня.
- Ячеистая (Mesh): каждое устройство напрямую связано с другими, поэтому существует множество путей, и трафик обходит неисправности. Очень отказоустойчивая, но требует большого количества кабелей. Гибридная топология сочетает их: звезда в каждом офисе, ячеистые связи между офисами.
Шина, звезда и ячеистая: один кабель, один центр или множество путей
Сравните топологии сети
Перейдите через четыре топологии. Каждая идет на компромисс между стоимостью, скоростью и устойчивостью к сбоям — обратите внимание, что ломает всю сеть в каждом случае.
Соотнесите каждую топологию с ее определяющей особенностью.
Шина делит один кабель, звезда использует центральный коммутатор, ячеистая имеет множество путей, гибридная их сочетает.
В топологии «Звезда» что происходит, если повреждается кабель одного устройства?
У каждого устройства свой канал к центральному коммутатору, поэтому сбой кабеля затрагивает только это устройство. (Если же сломается коммутатор, отключится всё.)
Как пакет передается в каждой топологии
- Шина: отправитель помещает пакет на общий кабель; все устройства видят его, и только то, чей адрес совпадает, принимает его. Одна передача за раз, поэтому возможны столкновения.
- Звезда: отправитель передает пакет коммутатору, который читает адрес назначения и направляет его только по кабелю к этому устройству. Другие пары могут общаться одновременно.
- Ячеистая: пакет пересылается от узла к узлу по одному из нескольких доступных путей; если канал недоступен, используется другой путь.
В топологии «Звезда» как пакет передается от ПК A к ПК B?
Коммутатор читает MAC-адрес назначения и пересылает его на один порт, поэтому другие пары могут общаться одновременно.
Разобранный пример: обосновать выбор топологии
- Компьютерный класс школы с тридцатью ПК. Звезда: неисправность кабеля влияет только на один ПК; новый ПК — это еще один кабель к коммутатору; коммутатор исключает столкновения.
- Критические системы больницы. Ячеистая: неисправность одного канала обходится, поэтому ни одна одиночная поломка не останавливает передачу данных.
- Временное соединение трех устройств, где важнее всего стоимость. Шина: один кабель и нет коммутатора.
- «Нарисовать топологию звезды» означает коммутатор в центре и одну линию от него к каждому устройству: не кольцо, не цепочка.
Соотнесите каждую ситуацию с подходящей топологией.
Звезда изолирует сбой кабеля, ячеистая обходит любой сбой, шина — это один кабель и больше ничего.
Аппаратное обеспечение LAN
- Сетевой адаптер (NIC) позволяет устройству отправлять и получать данные в сети и несет его уникальный 48-битный MAC-адрес. Беспроводное устройство использует беспроводной сетевой адаптер (WNIC). MAC.
- Коммутатор направляет каждый кадр только на порт для его MAC-адреса назначения; устаревший концентратор (hub) копировал каждый кадр на все порты. Точка доступа (WAP) позволяет беспроводным клиентам подключаться к проводной LAN.
- Сервер предоставляет услуги другим; мост соединяет два сегмента LAN в одну сеть; повторитель (repeater) принимает ослабленный сигнал и ретранслирует его с полной мощностью, чтобы увеличить дальность действия кабеля.
*Коммутатор в центре звезды
*Коммутатор читает MAC-адрес назначения и направляет его на один порт
Уникальный, фиксированный 48-битный аппаратный адрес NIC называется его ______ адресом.
MAC-адрес записывается в сетевую карту на заводе. (DHCP выдает IP-адреса, которые могут меняться.)
Чем коммутатор отличается от хабов (концентратора)?
Коммутатор отправляет каждый кадр только на порт назначения (эффективно, безопаснее). Хаб копировал на все порты. Маршрутизация по IP — задача роутера.
Коммутатор умнее хаба, так как он отправляет каждый кадр только на порт назначения, а не на все порты.
Это делает сеть с коммутацией быстрее и безопаснее, чем старую сеть на базе хабов.
Какие устройства расширяют или присоединяют физический охват LAN? Выберите все варианты.
Повторитель удлиняет участок кабеля, мост соединяет два сегмента, WAP добавляет беспроводных клиентов. NIC находится внутри одного устройства.
Разобранный пример: описать функции WNIC
- Ответ на четыре балла, по одному пункту за строку.
- Он преобразует данные устройства в радиосигналы и обратное преобразование входящих радиосигналов обратно в данные.
- Он содержит уникальный MAC-адрес устройства, чтобы кадры можно было адресовать ему.
- Он подключает устройство к точке доступа и следует протоколу беспроводной связи, используя согласованный канал и частоту.
Беспроводная NIC преобразует данные устройства в ____ сигналы и обратно.
Радиоперевод, MAC-адрес, подключение к точке доступа и соблюдение беспроводного протокола — четыре функции, перечисленные в экзамене.
Маршрутизатор
- Маршрутизатор соединяет разные сети и пересылает данные между ними, обычно на границе LAN и интернета.
- Он считывает IP-адрес назначения каждого пакета и перенаправляет его через нужный порт, используя свою таблицу маршрутизации. Это и есть коммутация пакетов: пакеты одного сообщения могут следовать по разным маршрутам и собираться в нужном порядке на целевом устройстве.
- Домашний роутер также выполняет трансляцию сетевых адресов (NAT), позволяя множеству частных адресов использовать один публичный; запускает DHCP для выдачи частных адресов; и выступает в роли межсетевого экрана против нежелательного входящего трафика.
Свитч работает с MAC-адресами внутри локальной сети; роутер работает с IP-адресами между сетями
Главная задача роутера —:
Роутер соединяет сети (например, LAN с интернетом) и пересылает пакеты, используя их IP-адрес назначения и таблицу маршрутизации.
Ethernet
- Ethernet — это стандарт для проводных локальных сетей: устройства соединены витыми парами или оптоволоконным кабелем, данные передаются в кадрах, содержащих MAC-адреса источника и назначения.
- На общей среде два устройства могут передавать данные одновременно, и два сигнала искажают друг друга: коллизия.
- Современный коммутированный Ethernet использует полудуплексные (полнодуплексные) точечные каналы связи между каждым устройством и свитчем, поэтому коллизии больше не происходят, но протокол их обработки всё ещё изучается.
CSMA/CD
- CSMA/CD / это Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (Доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий).
- Контроль несущей: слушать перед отправкой и ждать, если кабель занят. Множественный доступ: многие устройства делят среду передачи.
- Обнаружение коллизий: продолжать слушать во время отправки. При коллизии остановиться, отправить короткий сигнал блокировки, чтобы каждое устройство узнало об этом, подождать случайное время ожидания, затем попробовать снова. Именно случайная задержка предотвращает повторную коллизию тех же двух устройств.
Прослушивать, отправить, обнаружить, заблокировать, выждать паузу, повторить
Расставьте шаги CSMA/CD по порядку для устройства, которое хочет передать данные по общему кабелю.
Обнаружение носителя → передача → обнаружение столкновения → сигнал блокировки → случайное ожидание. Случайная пауза предотвращает немедленное повторное столкновение обоих устройств.
Разобранный пример: три задачи CSMA/CD
- Опишите, как устройство в общей Ethernet-сети передает данные и обрабатывает коллизию. [3]
- Устройство прослушивает кабель, обнаруживает несущую и отправляет данные только тогда, когда она свободна.
- Оно продолжает проверять наличие коллизии во время передачи.
- При коллизии оно останавливается, отправляет сигнал блокировки, ждет случайное время и повторяет передачу. Три задачи, три балла, в указанном порядке.
После столкновения CSMA/CD заставляет оба устройства ждать одинаковое фиксированное время перед повторной передачей.
Время ожидания случайно. Если бы они ждали одинаковое время, они снова столкнулись бы в момент повторной передачи.
Потерянные баллы
- Свитч перенаправляет по MAC-адресу в пределах одной сети; роутер перенаправляет по IP-адресу между сетями. Перестановка их местами лишает балла в любом случае.
- В топологии «звезда» свитч является единой точкой отказа, а не кабели.
- Время ожидания случайное. Фиксированная задержка привела бы к тому, что те же два устройства постоянно сталкивались бы снова.
- Хаб не является свитчем: он отправляет каждый кадр на все порты, именно поэтому он устарел.
Вы поняли
- Шина: один общий кабель · Звезда: один свитч, наиболее распространенная · Ячеистая: много путей, отказоустойчивая · Гибридная: комбинация; обосновать по стоимости, надежности и распространению сбоя
- NIC/WNIC содержат 48-битный MAC-адрес; свитч перенаправляет кадр на один порт; WAP, сервер, мост, ретранслятор имеют одну задачу
- роутер соединяет сети и перенаправляет пакеты по IP-адресу с использованием таблицы маршрутизации, а также NAT, DHCP и межсетевого экрана
- CSMA/CD: слушать, отправлять, продолжая слушать; при коллизии — блокировка и ожидание случайной паузы; коммутированный полнодуплексный Ethernet не имеет коллизий