Arhitecturi și rețele de calculatoare

- Curs 5 -Echipamente de interconectare

Nivelul Legătură de Date

Conținut

• Echipamente de interconectare• Nivelul Legătură de Date

Repetor - Hub

• Repetoarele sunt folosite pentru transmisia semnalului pe distanțe mari;

• Există două tipuri de repetoare: – Single port in – single port out, – Multiport - Hub

• Scopul repetoarelor este de a amplifica semnalul. Sunt componente de nivel 1, prin urmare acționează doar la nivel de biți

• Orice hub are un port prin care se conectează la rețea, respectiv mai multe porturi disponibile pentru calculatoare.

• Unele hub-uri au un port special, prin care pot fi legate de o consolă, ceea ce înseamnă că sunt gestionabile;

• Majoritatea huburilor preiau semnalul și-l repetă pe fiecare port în parte.

Switch

• Scopul acestui dispozitiv este de a concentra conectivitatea, garantând în același timp lățimea de bandă;

• Switch-ul reprezintă un dispozitiv care combină conectivitatea unui hub cu reglarea traficului pe fiecare port;

• Comută pachetele de pe porturile transmițătoare, către cele destinatare , asigurând astfel lățimea maximă de bandă;

• Comutarea pachetelor se realizează pe baza adresei MAC, ceea ce face din switch un dispozitiv de nivel 2

Router

• Prezintă două funcții importante: – alegerea căii de transmitere a informației; – comutarea pachetelor către cea mai buna ruta.

• Componentele principale ale unui router sunt interfețele prin care rețeaua proprietară se conectează la alte segmente de rețea. Routerul este un dispozitiv inter-rețele.

• În cazul rețelelor mari, routerul reprezintă cel mai important dispozitiv prin care este reglat traficul;

• Deciziile routerului în ceea ce privește selectarea căii de rutare sunt luate pe baza adresei IP. Routerele sunt echipamente de nivel 3;

• Routerele reprezintă dispozitive care asigură conectivitate pentru diferitele tehnologii ale nivelului 2, precum: Ethernet, Token Ring, FDDI

Nivelul legătură de date

- Pregătirea datelor pentru transmisia prin mediul de comunicare

- Adresarea fizică- Detectarea erorilor

MAC

LLC

Subnivelurile MAC & LLC

• O rețea locala este compusă din noduri și medii de interconectare.

• Nodurile pot fi de următoarele tipuri:– DTE (Data Terminal Equipment) reprezintă echipamente care

funcționează drept sursă sau destinație a cadrelor;– DCE (Data Communication Equipment) reprezintă dispozitive

intermediare care recepționează și transmit cadrele prin retea Drept exemple, amintim echipamentele prezentate anterior plus NIC-uri, respectiv modemuri.

• Deși nu apar explicit in modelul OSI trebuie avut în vedere existența a două subniveluri aferente nivelului 2:– Subnivelul MAC(Media Access Control) realizează tranzitia către

nivelul fizic;– Subnivelul LLC (Logical Link Control) realizează tranziția către nivelul

rețea

MAC & LLC - Continuare

• Subnivelul LLC preia datele protocolului de rețea și le adaugă mai multe informatii de control. Pachetul IP astfel împachetat este transmis subnivelului MAC unde urmează a fi încapsulat;

• Subnivelul MAC implementează acele protocoale, pe care un calculator le folosește pentru accesarea mediului fizic;

• Structura adresei MAC: ROM vs RAM

Încadrarea

• Reprezintă un mecanism, prin care biții transmisi de nivelul fizic sunt încapsulați pe nivelul 2 în unități de date, denumite cadre;

• Cadrele reprezintă PDU-uri - Protocol Data Unit;• Prin intermediul acestui mecanism pot fi obținute informații

complexe;• Există mai multe tipuri de cadre, în funcție de standardele folosite;• Structura generală a unui cadru este următoarea:

Standarde IEEE

802.1 : modul de interconectare în rețea;802.2 : controlul legăturii logice (LLC)802.3: rețele LAN cu acces multiplu, cu detectarea

purtătoarei și a coliziunilor;802.4: rețele LAN cu transfer de jeton pe magistrală;802.5: rețele LAN cu transfer de jeton în inel(Token

Ring);802.6: rețele metropolitane; 802.11 : rețele fără fir.

Cadrul Ethernet

• Fiecare calculator echipat cu o placă de rețea Ethernet funcționează independent față de celelalte statii;

• Ethernet presupune ca toate stațiile să fie conectate la același mediu de transmisie;

• Informația este transmisă serial;• Formatul unui cadru Ethernet este următorul:

• Interframe gap – IPG este de :– 9,6 microsecunde pentu 10 Mbps– 960 nanosecunde pentru 100 Mbps– 96 nanosecunde pentru 1 G

Preambul7

Start1

Destinație6

Sursa6

Lungime4

Date46-1500

Cifră de control4

CSMA/CD - Protocol pentru controlul accesului la mediu

– Utilizat în cazul transmisiilor half – duplex;– Stațiile care partajează același mediu și care doresc să inițieze o

transmisie trebuie să asculte canalul pentru a vedea dacă nu cumva transmite altcineva;

– Atunci când canalul este ocupat, statia așteaptă; în momentul când canalul este liber, stația transmite un cadru către toate celelalte stații - broadcast

– Imediat ce o stație începe să transmită, dacă o altă stație este, de asemenea, pregatită și va transmite în paralel, va rezulta o coliziune;

– Coliziunile pot fi detectate urmărind puterea semnalului și comparând-o cu semnalul inițial

CSMA/CD - Principalele etape în transmiterea unui cadru

1. Stația care dorește să transmită ascultă rețeaua cu scopul detectării prezenței unei stații care transmite - carrier sense;

2. Dacă este detectată o purtătoare activă, transmisia este amânată;3. Dacă nu este detectată o purtătoare, stația va transmite;4. Odată cu transmiterea cadrului, stația sursă supraveghează mediul în vederea

detectarii coliziunilor;5. Dacă este detectată o coliziune, stația sursă oprește transmisia și lansează o

secvența de blocare;6. Dupa ce a transmis secvența de blocare, stația sursă așteaptă o perioadă de

timp înainte de a reîncepe transmisia; 7. Dacă totuși apar erori, intervalul de generare aleatorie crește exponențial;8. Procesul se repetă până când o stație transmite cadrul fără coliziuni.

Full duplex Ethernet

• Reprezintă al doilea mod de operare al rețelelor Ethernet;

• Două stații pot schimba simultan informații;• Mediul fizic trebuie să suporte transmiterea și

recepționarea simultană de informații fără a exista interferențe;

• Legăturile trebuie să fie punct la punct;• Atât timp cât nu există conflicte, precum în cazul

mediilor partajate, nu vor aparea coliziuni, protocolul CSMA/CD nefiind necesar

FDDI – Fiber Distributed Data Interface

• Prezintă 4 specificații:– Media Access Control(MAC) definește:

• modul în care se realizează accesul la mediul fizic;• formatul cadrului;• algoritmii de verificare;• mecanismele pentru refacerea stării inițiale

– Physical Layer Protocol definește procedurile pentru codificarea/decodificarea datelor, cu alte cuvinte pentru încadrare;

– Physical Layer Medium definește caracteristicile mediului de transmisie;

– Station Management(configurarea stațiilor într-o retea)

Cadrul FDDI

• Preambul pregătește fiecare stație pentru a putea recepționa cadrul ;

• Start indică începutul cadrului; • Control definește mărimea câmpurilor de adrese, respectiv conține

informațiii de control; • Adresa destinație conține o singură adresă(unicast), un grup de

adrese(multicast) sau adresele tuturor stațiilor (broadcast);• Adresa sursă identifică stația care transmite;• Date reprezintă informații destinate unui protocol de nivel superior;• Cifra de control este calculată atât de sursă cât și de destinație;• Delimitator de sfarsit• Stare

Domenii de coliziune

• Porțiunea de rețea, în care pachetele intră în coliziune, se numește domeniu de coliziune;

• Toate conexiunile realizate prin dispozitive de nivel 1 fac parte dintr-un domeniu de coliziune;

• Folosirea huburilor conduce la creșterea domeniilor de coliziune;

• Numărul maxim de huburi într-o rețea trebuie să fie 4;• Diminuarea domeniilor de coliziune se poate realiza prin

folosirea switchurilor, respectiv a ruterelor, dispozitive care segmentează rețeaua;

• Există două motive pentru care dorim să segmentam o rețea:– Izolarea traficului între segmentele rețelei;– Obținerea pentru utilizatori a unei lățimi de bandă cât mai mare, prin

crearea domeniilor de coliziune redusă.