Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Факультет информационных технологий и робототехники

Кафедра "Робототехнические системы"

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине: "Компьютерные сети"

на тему "Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей"

Выполнил: студент гр. 107811

Черношей Д.Д.

Руководитель: Дубинин С.В.

Минск 2014

Содержание

• Задание
• Введение
• 1. Состав и назначение рабочей станции и сетевой станции
• 2. Основы организации и хранения данных на HDD накопителях
• 3. Расчет сети Ethernet
• 3.1 Расчет PDV
• 3.2 Расчет PVV
• 4. Расчет сети Fast Ethernet
• 4.1 Расчет сети
• 5. Расчет подсетей
• Заключение
• Литература
• Задание

1. Расчет сети Ethernet.

Топология сети приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Топология сети Ethernet

В таблице 1 и 2 приведены исходные данные о задержках для PDV и PVV.

Таблица 1 - Исходные данные о задержках для PDV

Тип сегмента	База левого сегмента	База промежуточного сегмента	База правого сегмента	Задержка среды на 1 м	Максимальная длина сегмента
10Base-5	11.8	46.5	169.5	0.0866	500
10Base-2	11.8	46.5	169.5	0.1026	185
10Base-T	15.3	42.0	165.0	0.113	100
10Base-FB	-	24.0	-	0.1	2000
10Base-FL	12.3	33.5	156.5	0.1	2000
FOIRL	7.8	29.0	152.0	0.1	1000
AUI (> 2 м)	0	0	0	0.1026	2+48

Таблица 2 - Исходные данные о задержках для PVV

Тип сегмента	Передающий сегмент	Промежуточный сегмент
10Base-5 или 10Base-2	16	11
10Base-FB	-	2
10Base-FL	10.5	8
10Base-T	10.5	8

2. Расчет сети Fast Ethernet.

Топология сети приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Топология сети FastEthernet

В таблице 3 и 4 приведены исходные данные о задержках PDV.

Таблица 3 - Задержки вносимые кабелем

Тип кабелей	Удвоенная задержка в bt на 1м	Удвоенная задержка на кабеле максимальной длины
UTP Cat 3	1,14bt	114bt (100м)
UTP Cat 4	1,14bt	114bt (100м)
UTP Cat 5	1,112bt	111,2 bt(100м)
STP	1,112bt	111,2 bt(100м)
Оптоволокно	1,0 bt	412 (412м)

Таблица 4 - Задержки вносимые сетевыми адаптерами

Тип сетевых адаптеров	Максимальная задержка при двойном обороте
Два адаптера TX/FX	100bt
Два адаптера T4	138 bt
Один адаптер TX/FX и один Т 4	127 bt

3. Расчет подсетей.

В таблице 5 приведены исходные данные для расчета подсетей.

Таблица 5 - Исходные данные для расчета подсетей

№ варианта	Кол. узлов в сети	Кол. подсетей	Макс. кол. узлов в подсети	Создать подсети	Настроить указанные узлы в подсетях
11	200	10	40	4	20, 21, 30, 31, 40
				5	1, 11, 21, 31, 41

Введение

Компьютерная сеть - система связи между двумя и более компьютерами. Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило - различные виды электрических сигналов или электрического излучения.

Всемирная тенденция к объединению в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, e-mail и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм-производителей работающих под разным программным обеспечением.

Разработка и практическое использование компьютерных сетей является актуальной задачей, особенно с учетом огромных возможностей их использования и значительного ускорения производственного процесса.

В данной курсовой работе представлена разработка локальной сети и настройка пакетной передачи данных для компьютерных сетей.

1. Состав и назначение рабочей станции и сетевой станции

Рабочая станция (англ. workstation) - комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач.

Sun SPARCstation 1+ c 25 МГцRISC-процессором, начало 1990-хгодов

Xerox Alto стал в 1973 первым компьютером, который использовал графический интерфейс пользователя с манипулятором типа "мышь" и сеть Ethernet.

· Рабочая станция как место работы специалиста представляет собой полноценный компьютер или компьютерный терминал(устройства ввода-вывода, отделённые и часто удалённые от управляющего компьютера), набор необходимого ПО, по необходимости дополняемые вспомогательным оборудованием: печатающее устройство, внешнее устройство хранения данных на магнитных и/или оптических носителях, сканер штрих-кода и пр.[1]

· В советской литературе также использовался термин АРМ (автоматизированное рабочее место), но в более узком смысле, чем "рабочая станция".[1]

· Также термином "рабочая станция" обозначают стационарный компьютер в составе локальной вычислительной сети (ЛВС) по отношению к серверу. (В локальных сетях компьютеры подразделяются на рабочие станции и серверы. На рабочих станциях пользователи решают прикладные задачи (работают в базах данных, создают документы, делают расчёты, играют в компьютерные игры. Сервер обслуживает сеть и предоставляет собственные ресурсы всем узлам сети, в том числе и рабочим станциям.)

Признаки конфигураций

Существуют достаточно устойчивые признаки конфигураций рабочих станций, предназначенных для решения определённого круга задач, что позволяет подразделить их на отдельные профессиональные подклассы:

· мультимедиа и, в частности, компьютерная графика и обработка изображений, видео, звука, разработка компьютерных игр.

· Различные инженерные, архитектурные (в том числе градостроительные) и иные САПР, ГИС, полевая работа и геодезия и т. д.

· Научные и инженерно-технические вычисления.

· Профессиональный биржевой интернет-трейдинг.

Каждый такой подкласс может иметь присущие ему особенности и уникальные компоненты (в скобках даны примеры областей использования): большой размер видеомонитора (главного видеомонитора) и/или несколько мониторов (САПР, ГИС, биржа), быстродействующая видеокарта (кинематограф, анимация, компьютерные игры), большой объём накопителей данных(фотограмметрия, анимация), наличие профессионального сканера (фотография), защищённое исполнение (военное применение, эксплуатация в полевых условиях) и пр.

Сетевые серверы

Под сервером понимают компьютер, который предоставляет свои ресурсы другим компьютерам, которые называются клиентами. По сути дела, сервер осуществляет обработку и хранение основной информации, которая находится в компьютерной сети. В связи с разнообразием используемой информации и видов ее обработки существуют разные типы серверов, самым распространенным из которых есть файловый сервер.

Под файловым сервером понимают компьютер, который подключен к сети и используется для хранения файлов данных, к которым обращаются рабочие станции. С точки зрения пользователя файловый сервер рассматривается как центральный архив, в котором сохраняется общая для всех рабочих станций информация.

В более сложных сетях кроме файлового сервера могут присутствовать и другие виды серверов, например: сервер печати, сервер базы данных, Web-сервер, почтовый сервер и др.

Сервер печати - это компьютер, который специализируется на управлении доступом пользователей к системным устройствам вывода, например принтеров. Существование сервера обусловлено необходимостью более эффективного использования дорогих печатающих устройств. В крупных сетях сервер печати может руководить одновременно несколькими принтерами.

Сервер базы данных предназначен для хранения базы данных и управления доступом к ней. База данных - это совокупность связанных объектов, которые включают и таблицы, и формы, и отчеты и др. Формирование баз данных, установка связи между ее объектами, а также организация доступа к содержанию базы осуществляется с помощью специального приложения - системы управления базой данных (СУБД).

Web-сервер - это сервер, ориентированный на выполнение специальных задач взаимодействия с сетью Internet. Он предоставляет рабочим станциям максимально возможный набор услуг межсетевого взаимодействия.

Почтовый сервер - компьютер, который управляет потоком электронной почты, передачей сообщений и связью с серверами глобальных сетей, в частности Internet.

Оборудование серверов

По составу оборудования серверы мало чем отличаются от рабочих станций, однако до самого оборудования существуют высшие востребования. Это связано с тем, что файловый сервер должен достаточно быстро обрабатывать большое количество запросов от всех рабочих станций. Для обеспечения нужной производительности серверы оснащаются высокопродуктивными процессорами, например Pentium II с тактовой частотой 233 Мгц и выше. Возможно использование систем с несколькими процессорами одновременно.

С целью повышения производительности в серверах широко используется кэш-память. Эта сверхбыстродействующая память предназначена для временного хранения команд и данных, к которым происходит частое обращение.

Для предупреждения потери информации при работе с жесткими дисками в серверах используется система RAID - избыточные массивы недорогих дисков. Система RAID включает набор жестких дисков, при этом реализуются разные режимы одновременной записи одной и той же информации на несколько жестких дисков. Это позволяет в случае сбоя жесткого диску возобновлять данные из резервной копии, которые находятся на другом диске.

Для обеспечения нормальной работы компьютерной сети и предупреждения потери информации при внезапном отключении силового питания сервер должен питаться от источника бесперебойного питания (UPS). Источник бесперебойного питания использует аккумуляторную батарею для поддержки работоспособности компьютера (сервера) в течение времени, достаточного для сохранения данных, закрытия программ и нормального завершения работы. Есть "умные" источники бесперебойного питания, какие сами корректные свертывают работу сервера, исключают его, а при появлении напряжения питания автоматически возобновляют работу системы.

2. Основы организации и хранения данных на HDD накопителях

сервер ethernet топология оптоволокно

Накопитель информации на жестких магнитных дисках (HDD), условно состоит из герметичного блока и платы электроники. Герметичный блок заполнен обычным обеспыленным воздухом под атмосферным давлением, и в нем размещены все механические части. Кинематика жесткого диска состоит из одного или нескольких магнитных дисков, жестко закрепленных на шпинделе двигателя, и системы позиционирования магнитных головок. Магнитная головка находится на одной из сторон вращающегося магнитного диска и осуществляет чтение и запись данных с поверхности магнитных дисков, вращающихся со скоростью до 15 000 оборотов в минуту. Головки закреплены на специальных держателях и перемещаются системой позиционирования между центром и краем диска. Точное позиционирование магнитных головок осуществляется по записанной на диске сервоинформации. Считывая ее, система позиционирования определяет силу тока, которую нужно пропустить через катушку электромагнитного привода для удержания магнитной головки над требуемой дорожкой.

При включении питания процессор жесткого диска выполняет тестирование электроники, после чего выдает команду включения шпиндельного двигателя. При достижении некоторой критической скорости вращения плотность увлекаемого поверхностями дисков воздуха становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности и поднятия их на высоту меньше микрона над поверхностями дисков. С этого момента и до снижения скорости ниже критической головки "парят" на воздушной подушке и совершенно не касаются поверхностей дисков. После достижения дисками скорости вращения, близкой к номинальной, головки выводятся из зоны парковки, и начинается поиск сервометок для точной стабилизации скорости вращения, после чего выполняется считывание микрокода и другой служебной информации с магнитной поверхности. В завершение инициализации выполняется тестирование системы позиционирования путем перебора заданной последовательности дорожек, и если оно проходит успешно, жесткий диск сообщает о готовности к работе. Для повышения надежности хранения информации микропрограмма жестких дисков отслеживает технологические параметры (SMART), доступные для считывания и анализа программой, которая уведомляет пользователя о надвигающемся сбое.

Технологии записи информации в жестких дисках

Отдельные участки магнитного диска могут быть намагничены одним из двух возможных способов, которые обозначают ноль или единицу, т. е. 1 бит. Такая намагниченная область называется магнитным доменом и представляет собой миниатюрный магнит на поверхности диска с определенной ориентацией южного и северного магнитного полюса. Для записи бита магнитная головка создает определенным образом направленное магнитное поле, которое ориентирует домен, вектор намагниченности которого сохраняется в течение длительного времени после того, как головка прекратила свое воздействие на магнитную поверхность. Плотность записи, количество информации, которое может быть записано на единицу поверхности пластины, связано с размерами доменов. Общеупотребительными величинами плотности записи являются:

BPSI (плотность записи на единицу площади) - количество информации, которое может быть записано на квадратном дюйме магнитного диска.

TPI - (плотность дорожек) - величина, показывающая, насколько близко друг от друга расположены дорожки на пластине. Измеряется в количестве дорожек на дюйм.

BPI (линейная плотность) - величина, показывающая, насколько плотно "упакованы" данные на дорожке. Измеряется в битах на дюйм дорожки.

Основными причинами невозможности бесконечного уменьшения размера домена является:

Размер магнитной головки. В настоящее время именно она определяет размер минимальной намагничиваемой области - домена.

Ослабление уровня считываемого сигнала и увеличения в нем уровня шума.

Спонтанное саморазмагничивание домена, вызванное воздействием температуры.

Помимо уменьшения размера доменов производители жестких дисков используют и другие технологии увеличения плотности записи:

PRML - максимальное правдоподобие при неполном отклике. Это алгоритм преобразования аналогового сигнала, записанного на магнитный диск, основанный на ряде положений теории распознавания образов. В методе PRML для декодирования применяется набор образцов, с которыми сравнивается считанный сигнал, и за результат принимается наиболее похожий. Состоит из двух частей - подсистема Partial Response (частичный отклик) переводит сигнал из аналоговой формы в цифровую, минимизируя шумы, а подсистема Maximum Likelihood (максимальное правдоподобие) производит цифровую обработку сигнала для восстановления наиболее правдоподобной его формы. Данный алгоритм и его развитие EPRML применяется практически во всех современных жестких дисках.

AFC - антиферромагнитная пара (магнитно-компенсированые пленки). Суть идеи заключается в нанесении на диск трехслойного антиферромагнитного покрытия, в котором пара магнитных слоев разделена специальной изолирующей прослойкой из рутения. За счет того, что расположенные друг под другом магнитные домены имеют антипараллельную ориентацию магнитного поля, они образуют пару, которая оказывается более устойчивой к спонтанному перемагничиванию, чем одиночный "плоский" домен.

PMR - перпендикулярный вектор намагниченности. Эта технология позволяет практически вдвое увеличить плотность записи информации и уменьшает проблемы с магнитным влиянием (интерференцией). В отличие от классической технологии записи, используются магнитные домены с перпендикулярным, а не параллельным поверхности диска вектором магнитного поля. При этом соседние и различающиеся домены уже не "глядят" друг на друга одноименными полюсами, которые, как известно, отталкиваются. Это позволяет уменьшить размер междоменного пространства по сравнению с классической технологией записи, что так же увеличивает емкость жестких дисков.

Продольная запись

Классический способ записи информации

Перпендикулярная запись

Перпендикулярный способ записи информации

HAMR - термомагнитная запись. Суть идеи заключается в использовании магнитных материалов, обеспечивающих высокую термостабильность записанных участков поверхности. Для записи информации магнитный домен предварительно разогревается с помощью сфокусированного лазерного пучка. Диаметр пучка и определяет размер области, соответствующей одному биту информации. При повышении температуры домена происходит существенное изменение его магнитных свойств (уменьшается коэрцитивная сила), и, таким образом, нагретые участки становятся способными к намагничиванию. Для массового внедрения HAMR в серийное производство необходима разработка эффективного теплоотвода от магнитных пластин во время записи информации.

SOMA - самоорганизующиеся магнитные решетки. Данная технология предусматривает формирование на поверхности диска монодисперсного слоя "самоорганизующихся магнитных массивов" из мельчайших однородных железно-платиновых конгломератов размером около 3 нм (3 нм - это 10-15 атомов твердого вещества, выложенных в ряд). Применение этой "нанотехнологии" позволит существенно снизить уровень нестабильности отдельных магнитных зерен и уменьшить размеры домена.

Кластер файловой системы

Кластер - несколько секторов, рассматриваемых операционной системой как одно целое. При повреждении одного сектора жесткого диска операционная система объявляет негодным для дальнейшего использования весь кластер, размер которого в NTFS (по умолчанию) составляет 4 Кб, т.е. 8 секторов.

3. Расчет сети Ethernet

Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:

Количество станций в сети не превышает 1024 (с учетом ограничений для коаксиальных сегментов).

Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.

Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более чем на 49 битовых интервалов (напомним, что при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов).

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и максимальную длину сегментов каждого типа.

Физический смысл ограничения задержки распространения сигнала по сети обеспечивает своевременное обнаружение коллизий.

Требование на минимальное межкадровое расстояние связано с тем, что при прохождении кадра через повторитель это расстояние уменьшается. Каждый пакет, принимаемый повторителем, ресинхронизируется для исключения дрожания сигналов, накопленного при прохождении последовательности импульсов по кабелю и через интерфейсные схемы. Процесс ресинхронизации обычно увеличивает длину преамбулы, что уменьшает межкадровый интервал. При прохождении кадров через несколько повторителей межкадровый интервал может уменьшиться настолько, что сетевым адаптерам в последнем сегменте не хватит времени на обработку предыдущего кадра, в результате чего кадр будет просто потерян. Поэтому не допускается суммарное уменьшение межкадрового интервала более чем на 49 битовых интервалов. Величину уменьшения межкадрового расстояния при переходе между соседними сегментами обычно называют в англоязычной литературе Segment Variability Value, SVV, а суммарную величину уменьшения межкадрового интервала при прохождении всех повторителей - Path Variability Value, PVV. Очевидно, что величина PVV равна сумме SVV всех сегментов, кроме последнего.

3.1 Расчет PDV

Рассчитаем PDV для сети Ethernet, изображенной на рисунке 6.1.

Левым сегментом называется сегмент, в котором начинается путь сигнала от выхода передатчика (выход Tx) конечного узла. Затем сигнал проходит через промежуточные сегменты и доходит до приемника (вход Rx) наиболее удаленного узла наиболее удаленного сегмента, который называется правым.

Рисунок 6.1 - сеть Ethernet, состоящая из сегментов различных физических стандартов

С каждым сегментом связана постоянная задержка, названная базой, которая зависит только от типа сегмента и от положения сегмента на пути сигнала (левый, промежуточный или правый).

Кроме этого, с каждым сегментом связана задержка распространения сигнала вдоль кабеля сегмента, которая зависит от длины сегмента и вычисляется путем умножения времени распространения сигнала по одному метру кабеля (в битовых интервалах) на длину кабеля в метрах. Так как левый и правый сегмент имеют различные величины базовой задержки, то в случае различных типов сегментов на удаленных краях сети необходимо выполнить расчеты дважды: один раз принять в качестве левого сегмента сегмент одного типа, а во второй раз - сегмент другого типа, а результатом считать максимальное значение PDV. В нашем случае крайние сегменты сети принадлежат к одному типу - стандарту 10Base-T, поэтому двойной расчет не требуется

Общее значение PDV равно сумме базовых и переменных задержек всех сегментов сети. В соответствии с данными таблицы 1 рассчитаем значение PDV.

Левый сегмент 1: 15.3 + 130 м Ч 0.113 /м = 29,99

Промежуточный сегмент 2: 33.5 + 1015 Ч 0.1 = 135

Промежуточный сегмент 3: 24 + 523 Ч 0.1 = 76,3

Промежуточный сегмент 4: 24 + 524 Ч 0.1 = 74,4

Промежуточный сегмент 5: 24 + 612 Ч 0.1 = 85,2

Правый сегмент 6: 165 + 115 Ч 0.113 = 177,995

Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 578,885 .

Так как значение PDV больше максимально допустимой величины 575, то эта сеть не проходит по величине максимально возможной задержки оборота сигнала.

3.2 Расчет PVV

В соответствии с данными таблицы 2 рассчитаем значение PVV. Левый сегмент 1 10Base-T: дает сокращение в 10.5 битовых интервалов

Промежуточный сегмент 2 10Base-FL: 8

Промежуточный сегмент 3 10Base-FB: 2

Промежуточный сегмент 4 10Base-FB: 2

Промежуточный сегмент 5 10Base-FB: 2

Сумма этих величин дает значение PVV, равное 24.5, что меньше предельного значения в 49 битовых интервалов.

В результате расчетов установили, что в данной сети количество станций не превышает 1024, сокращение межкадрового расстояния при прохождении последовательности кадров через все повторители не превышает 49 битовых интервалов, но удвоенная задержка распространения сигнала между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети превышает 575 битовых интервалов. Следовательно, данная сеть не соответствует стандартам Ethernet, т.е. не является работоспособной.

Для того чтобы сеть стала работоспособной, нужно уменьшить длину некоторых её сегментов.

Примем длину сегмента 1и 6 равную 100 метрам,, а длину сегментов 3 и 4 - 510 метров. Произведем расчет удвоенной задержки распространения сигнала между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети.

Левый сегмент 1: 15.3 + 100 м Ч 0.113 /м = 26,6

Промежуточный сегмент 2: 33.5 + 1010 Ч 0.1 = 134,5

Промежуточный сегмент 3: 24 + 510 Ч 0.1 = 75

Промежуточный сегмент 4: 24 + 510 Ч 0.1 = 75

Промежуточный сегмент 5: 24 + 609 Ч 0.1 = 84,9

Правый сегмент 6: 165 + 100 Ч 0.113 = 176,3

Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 572.3, т.е. меньше максимально допустимой величины.

Данный вариант сети полностью соответствует стандартам Ethernet и является работоспособным.

4. Расчет сети Fast Ethernet

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:

· ограничения на максимальные длины сегментов, которые соединяют устройства-источники кадров (соединение DTE- DTE);

· ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих устройства-источники кадров (DTE) с портом повторителя;

· ограничения на общий максимальный диаметр сети;

· ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько устройств-источников кадров (DTE) подключается к портам повторителя, образуя сеть топологии звезда.

Соединения DTE-DTE в разделяемых сегментах не встречаются (петлевидные соединения повторителей не допустимы), а вот для мостов/коммутаторов и маршрутизаторов такие соединения являются нормой - когда сетевой адаптер прямо соединен с портом одного из этих устройств, либо эти устройства соединяются друг с другом. Спецификация IEEE 802.3u определяет следующие максимальные значения сегментов (таблица 4.1), которые соединяют устройства-источники кадров (DTE-DTE)

Таблица 4.1 - Максимальные длины сегментов DTE-DTE

Стандарт	Тип кабеля	Максимальная длина сегмента
100Base-TX	Category 5 UTP	100 метров
100Base-FX	многомодовое оптоволокно 62.5/125 мкм	412 метров (полудуплекс) 2 км (полный дуплекс)
100Base-T4	Category 3,4 или 5 UTP	100 метров

Повторители Fast Ethernet делятся на два класса. Повторители класса I поддерживают все типы логического кодирования данных: как 4В/5В, так и 8В/6Т. Повторители класса II поддерживают только какой-либо один тип логического кодирования - либо 4В/5В, либо 8В/6Т. Повторители класса I могут иметь порты всех трех типов физического уровня Fast Ethernet: 100Base-TX, 100Base-FX и 100Base-T4. Повторители класса II имеют либо все порты 100Base-T4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние оба используют один и тот же логический код 4В/5В.

В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя класса I. Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости передачи различных систем сигнализации. Величина этой задержки распространения для одного повторителя класса I равна - 70 bt.

Повторители класса II вносят меньшую задержку при передаче сигналов: 46 bt для портов TX/FX и 33,5 bt для портов Т 4. Поэтому максимальное число повторителей класса II в одном домене коллизий определили - 2. Причем допустимое расстояние между этими двумя повторителями, по соответствию выполнения условия допустимого PDV, можно выбирать не длиннее 5 метров.

Максимальное число повторителей класса II в домене коллизий - 2, причем они соединяются между собой кабелем не длиннее 5 метров. Условие не длиннее 5-ти метров на самом деле универсальное, справедливое для всех типов конфигураций, но если произвести необходимые расчеты, то можно показать, что для некоторых конфигураций это расстояние может быть и больше. С другой стороны, если просто пользоваться именно этим ограничением, то вы никогда не ошибетесь. Для того, чтобы проводить какие либо расчеты нам нужны некоторые справочные данные для стандарта Fast Ethernet.

То, что в сети Fast Ethernet можно использовать небольшое количество повторителей не является серьезным препятствием при построении больших сетей, так как применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий, каждый из которых будет строиться на одном или двух повторителях. Общая длина сети не будет иметь в этом случае ограничений.

Таблица 4.2 - Максимальные длины сегментов DTE-DTE

Тип кабелей	Максимальный диаметр сети	Максимальная длина сегмента
Только витая пара (TX)	200 м	100 м
Только оптоволокно (FX)	272 м	136 м
Несколько сегментов на витой паре и один на оптоволокне	260 м	100 м (TX) 160 м (FX
Несколько сегментов на витой паре и несколько сегментов на оптоволокне	272 м	100 м (TX) 136 м (FX)

Таким образом, правило 4-х хабов превратилось для технологии Fast Ethernet в правило одного или двух хабов, в зависимости от класса хаба.

Но для определения корректной конфигурации сети можно не руководствоваться правилами одного или двух хабов, а нужно рассчитывать время двойного оборота сети, PDV, как это было показано выше для сети Ethernet 10 Мбит/с.

Как и для технологии Ethernet 10 Мбит/с, комитет 802.3 дает исходные данные для расчета времени двойного оборота сигнала. Однако при этом сама форма представления этих данных и методика расчета несколько изменились. Комитет предоставляет данные об удвоенных задержках, вносимых каждым элементом сети, не разделяя сегменты сети на левый, правый и промежуточный. Кроме того, задержки, вносимые сетевыми адаптерами, учитывают преамбулы кадров, поэтому время двойного оборота при расчете конфигурации Fast Ethernet нужно сравнивать с величиной 512 битовых интервала (bt), то есть со временем передачи кадра минимальной длины без преамбулы.

Для повторителей класса I PDV можно рассчитать следующим образом.

Задержки, вносимые прохождением сигналов по кабелю, рассчитываются на основании данных таблицы 3, в которой учитывается удвоенное прохождение сигнала по кабелю.

Задержки, которые вносят два взаимодействующих через повторитель сетевых адаптера (или порта коммутатора), берутся из таблицы 4.

Учитывая, что удвоенная задержка, вносимая повторителем класса I, равна 140 bt, можно рассчитать время двойного оборота для произвольной конфигурации сети, естественно, учитывая максимально возможные длины непрерывных сегментов кабелей, приведенные в таблице.

И если получившееся значение меньше 512, значит, по критерию распознавания коллизий сеть является корректной.

Комитет 802.3 рекомендует оставлять еще запас в 4 bt для устойчиво работающей сети, но разрешает выбирать эту величину из диапазона от 0 до 5 bt.

4.1 Расчет сети

Сеть состоит из одного повторителя первого класса и двух оптоволоконных сегментов длиной 518 и 112 метров. Задержки сегментов: 630bt. Задержка пары сетевых адаптеров 100Base-FX: 100bt. Удвоенная задержка повторителя первого класса: 140bt. Итого суммарная задержка в домене коллизий: 630+100+140=870bt, что превышает допустимого значения в 512 битовых интервалов.

Для того чтобы сеть стала работоспособной, нужно уменьшить длину некоторых её сегментов.

Примем длину сегмента 4 равную 112 метрам. Задержки сегментов: 224bt. Задержка пары сетевых адаптеров 100Base-FX: 100bt. Удвоенная задержка повторителя первого класса: 140bt. Итого суммарная задержка в домене коллизий: 224+100+140=464bt, что не превышает допустимого значения в 512 битовых интервалов.

5. Расчет подсетей

На первом этапе определим количество бит в узловой части маски подсети. Так как максимальное количество узлов в подсети определено равным 40, то количество бит должно быть не менее 6 (это позволит адресовать до 62 хостов в каждой подсети).

На втором этапе определим количество бит в той части сетевого адреса, которая предназначена для нумерации подсетей. Для 11-ти подсетей эта часть адреса должна содержать не менее 4 бит.

На третьем этапе определяем маску сети и маску подсети. Маска сети содержит в узловой части нули, количество которых равно сумме разрядов, необходимых для нумерации всех подсетей и всех хостов в каждой подсети (здесь 4+6=10). Таким образом, маска подсети в двоичном представлении равна 11111111 11111111 11111100 00000000, а в десятичном, соответственно, 255.255.252.0. Маска подсети содержит 6 нулей в узловой части: 255.255.255.192.

Четвертый этап - определение адреса сети и адресов подсетей. Адрес сети выбираем из диапазона частных подсетей. Адреса из диапазона 172.16.0.0 - 172.31.255.255 рекомендованы для сетей с количеством узлов, большим, чем 254. Возьмем адрес сети равный 172.20.0.0. В двоичном представлении это 10101100 00010100 00000000 00000000 (выделена сетевая часть адреса). Тогда адреса подсетей будут равны:

- подсеть № 0 - 172.20.0.0 (двоичное 10101100 000101000 00000000 00000000)

- подсеть № 1 - 172.20.0.64 (двоичное 10101100 000101000 00000000 01000000)

- подсеть № 2 - 172.20.0.128 (двоичное 10101100 000101000 00000000 10000000)

- подсеть № 3 - 172.20.0.192 (двоичное 10101100 000101000 00000000 11000000)

- подсеть № 4 - 172.20.1.0 (двоичное 10101100 000101000 00000001 00000000)

- подсеть № 5 - 172.20.1.64 (двоичное 10101100 000101000 00000001 01000000)

- подсеть № 6 - 172.20.1.128 (двоичное 10101100 000101000 00000001 10000000)

- подсеть № 7 - 172.20.1.192 (двоичное 10101100 000101000 00000001 11000000)

- подсеть № 8 - 172.20.2.0 (двоичное 10101100 000101000 00000010 00000000)

- подсеть № 9 - 172.20.2.64 (двоичное 10101100 000101000 00000010 01000000)

- подсеть № 10 - 172.20.2.128 (двоичное 10101100 000101000 00000010 10000000)

- подсеть № 11 - 172.20.2.192 (двоичное 10101100 000101000 00000010 11000000)

В двоичном представлении выделены биты, определяющие номер подсети.

Пятый этап - определение адресов узлов в каждой полсети. Определим адреса узлов для подсети №4,5:

Таблица 5.1 - Адреса узлов

№ подсети	№ узла	IP-адреса
4	20	172.20.1.20
	21	172.20.1.21
	30	172.20.1.30
	31	172.20.1.31
	40	172.20.1.40
5	1	172.20.1.65
	11	172.20.1.75
	21	172.20.1.85
	31	172.20.1.95
	41	172.20.1.105

Заключение

Сегодня можно с уверенностью сказать, что компьютерные сети стали неотъемлемой частью нашей жизни, а область их применения охватывает буквально все сферы человеческой деятельности.

В результате проведенной работы были выполнены расчеты самых распространенных стандартов локальных сетей - Ethernet и Fast Ethernet, смоделирована сеть класса В, состоящая из 11 подсетей.

Литература

Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е изд.-СПб.: Питер, 2003.- 992с.:ил.

Дубинин. С.В. Конспект лекций по курсу "Компьютерные сети"

www.dlink.ru - электронный ресурс

4. www.all-ht.ru - электронный ресурс

Размещено на Allbest.ru