Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Технологии локальных сетей
Содержание
- 1. Технологии локальных сетей
- 2. Зарождение Ethernet
- 3. Манчестерский код
- 4. Формат кадра Ethernet
- 5. Минимальный размер кадраЕсли кадр короткий, а расстояние
- 6. Минимальный размер кадра2T – минимальное время передачи сигналаT=L/c, где с – скорость света
- 7. Связь характеристик каналаПустьM - минимальный размер кадраP
- 8. Ethernet 10BASE2 (IEEE 802.3a) Коаксиальный кабельИспользует CSMA/CDСейчас
- 9. Fast Ethernet (100 Мбит/с) Витая параОтказ от
- 10. Стандарты Fast Ethernet100BASE-T4: UTP категории 3
- 11. Настройки Ethernet
- 12. 1 и 10Гбит Ethernet1000BASE-T: витая пара
- 13. Витая пара«Витая» - для уменьшения влияния внешних
- 14. Витая пара категорий 7 и 6
- 15. Power over EthernetПередача питания вместе с сигналом
- 16. Коннекторы и устройство для обжима кабеля
- 17. Магистральный кабель (витая пара и оптоволокно)
- 18. ОптоволокноСветовые сигналы можно передавать через стеклянные или
- 19. Типы оптоволокнаОдномодовое – сигнал распространяется по одной
- 20. Типы оптоволокнаОдномодовое оптоволокно дешевле и позволяет передавать
- 21. Оптоволокно
- 22. Спектральное уплотнение каналов (Wavelength-Division Multiplexing)технология, позволяющая
- 23. Спектральное уплотнение каналов (Wavelength-Division Multiplexing)поддерживает различные битрейты и протоколы
- 24. позволяет существенно увеличить пропускную способность уже проложенных линийСпектральное уплотнение каналов (Wavelength-Division Multiplexing)
- 25. Типы WDMCoarse WDM (CWDM) – грубые WDMDense WDM (DWDM) – плотные WDM
- 26. Повторители, концентраторы, хабы (все уже устарели)Работают на
- 27. Коммутаторы (свитчи - switch)Работают на канальном уровне!В
- 28. Коммутаторы
- 29. Технологии локальных сетей IEEE 802.11
- 30. WiFi. Общие принципыПередача идет по радиоканалуСкорость 54
- 31. Режим инфраструктурыТочка доступа выполняет роль моста между
- 32. Стандарты WiFiIEEE 802.11 — Изначальный 1 Мбит/с
- 33. Шифрование данныхWired Equivalent Privacy (WEP) - первый
- 34. MIMO
- 35. MIMO – Multiple Input Multiple Output
- 36. MIMO (Space time coding)
- 37. MIMO
- 38. AMS – Adaptive MIMO Switch
- 39. WiMAXWorldwide Interoperability for Microwave Access – стандарт
- 40. WiMAX. Виды802.16d - фиксированный WiMAXстационарные модемы, PCMCIA-карты
- 41. Мобильные сетевые технологии
- 42. Многообразие стандартов
- 43. RangeData RateWiFi802.11a/gUMTSHSDPAWiFi802.11bGPRS50M bps10M bps14M2M384K75M108M5 Km100 mWiMAX11MWiFi802.11nCDMAOFDMOFDM/MIMOFreq:1.9GHz, 2.1GHzBW:
- 44. GSM - Global System for Mobile CommunicationСтандарты:
- 45. Сотыячейки с одним набором частот перемежаются ячейками
- 46. Handover – передача полномочий
- 47. GPRS - General Packet Radio ServiceПакетная радиосвязь
- 48. EDGE (Ёж)Enhanced Data rates for GSM EvolutionИспользование
- 49. CDMA - соперник GSMСтандарты: cdmaOne (IS-95), 90е
- 50. UMTS, HSPAUMTS - Universal Mobile Telecommunications System
- 51. LTE Advanced (Long Term Evolution)MIMO (3.3
- 52. Мобильный IPv4
- 53. ЗадачаКак поддерживать работу приложений, когда узел перемещается
- 54. Требования к протоколуМобильный узел должен не разрывать
- 55. Архитектура Mobile IPДомашний маршрутизаторМаршрутизаторМобильный узел 1Узел 2IP туннелированиеЧужая сетьДомашняя сеть
- 56. Архитектура Mobile IPМобильный узел - может менять
- 57. Архитектура Mobile IP
- 58. Архитектура Mobile IP(1) Агенты мобильных сетей (маршрутизаторы)
- 59. Определение смены сетиДва механизма:Первый основан на поле
- 60. Определение смены сетиВторой подход основан на анализе
- 61. Туннелирование IP-пакетовMinimal Forwarding Header
- 62. БезопасностьОпасность: злоумышленник может отправить в домашнюю сеть
- 63. TCP поверх ненадежных соединений
- 64. Искажения пакетов в беспроводных сетяхроутерУзел 2Узел 1Потери
- 65. ПроблемыИз-за помех, затухания сигнала, в беспроводных сетях
- 66. Уменьшение эффективностиВремя (с)Номер байтареальный(280 Kbps)TCP без ошибок(1.30 Mbps)Передача 2MB по TCP поверх 2 Mbps беспроводного соединения
- 67. Возможные решенияИзменение реализации TCPВыборочные ACK (не применять
- 68. Возможные решения (канальный уровень)Использование локальных повторных пересылокИспользование
- 69. Скачать презентанцию
Зарождение Ethernet
Слайды и текст этой презентации
Слайд 5Минимальный размер кадра
Если кадр короткий, а расстояние между компьютерами большое,
то отправитель может не обнаружить коллизии
кадр до прихода сигнала о коллизии, то он подумает, что сигнал о коллизии относится не к нему
Слайд 7Связь характеристик канала
Пусть
M - минимальный размер кадра
P – пропускная способность
канала
M/P – время записи кадра в канал
Связь между скоростью, длиной
канала и минимальным размером кадра:M/P > 2T, где T=L/c
Примеры:
P=10 Mb/s M=64 B тогда L<7680 м
P=10 Gb/s M=64 B тогда L<7,68 м
Слайд 8Ethernet 10BASE2 (IEEE 802.3a) Коаксиальный кабель
Использует CSMA/CD
Сейчас устарел
скорость передачи данных
10 Мбит/с
максимальная длина кабеля: 200 и 500м
host
host
host
host
Слайд 9Fast Ethernet (100 Мбит/с)
Витая пара
Отказ от шинной топологии – узлы
локальной сети образуют «звезду» с концентратором или коммутатором в центре
Передача
идет в дуплексном режимеВ случае подключения через концентратор, применяется CSMA/CD
Стандарты Fast Ethernet отличаются средой передачи и другими характеристиками:
100BASE-T – витая пара
100BASE-FX, 100BASE-LX - оптоволокно
Слайд 10Стандарты Fast Ethernet
100BASE-T4: UTP категории 3
(max – 25 МГц);
используются все 4 пары (3→ 1←); троичные сигналы; полудуплексный
100BASE-TX:
UTP категории 5 (max 125 МГц); используются 2 пары (1→ 1←); дуплексный100BASE-FX: многомодовое двужильное оптоволокно (1→ 1←); максимальная длина 2км (при правильной настройке)
100BASE-LX: одномодовое двужильное оптоволокно (1→ 1←); максимальная длина 15км (при правильной настройке)
Слайд 121 и 10Гбит Ethernet
1000BASE-T: витая пара категории 5, 5е
или выше; полудуплексный; в передаче участвуют все 4 пары (125МГц
и 5 уровней напряжения, итого 125*4пары*2бита=1000)1000BASE-SX и LX: многомодовое и одномодовое оптоволокно; расстояние до 500м и 20км;
10GBASE-T: витая пара категории 6а (16 уровней напряжения 650МГц*4пары*4бита)
Слайд 13Витая пара
«Витая» - для уменьшения влияния внешних помех
Кабель обычно состоит
из четырёх пар
Виды кабеля:
незащищенная витая пара
(UTP — Unshielded twisted
pair)фольгированная витая пара (FTP — Foiled twisted pair)
защищенная витая пара (STP — Shielded twisted pair)
Категории кабеля: CAT 1 – 7
Слайд 15Power over Ethernet
Передача питания вместе с сигналом по витой паре
Могут
использоваться как свободные пары, так и фантомное питание по сигнальным
проводамНапряжение настраивается автоматически
Passive PoE – самодельное питание по свободным парам в 100BASE-TX без автоматической настройки напряжения
Слайд 18Оптоволокно
Световые сигналы можно передавать через стеклянные или пластиковые нити
Свет не
выходит из волокна благодаря эффекту полного внутреннего отражения
Преимущества:
Огромная пропускная
способностьНевосприимчивость к электромагнитным помехам
Апгрейд осуществляется заменой приемников/ передатчиков, а не всего кабеля
Слайд 19Типы оптоволокна
Одномодовое – сигнал распространяется по одной прямой, вдоль волокна
Многомодовое
– сигнал распространяется зигзагами/синусойдами с различными шагами
Слайд 20Типы оптоволокна
Одномодовое оптоволокно дешевле и позволяет передавать сигнал на большие
расстояния (100км) без повторителей
Но оборудование (приемники и лазерные передатчики) гораздо
дорожеДля многомодового волокна используются дешевые светодиодные источники
Меньшая максимальная длина многомодового кабеля (500м) обусловлена модовой дисперсией
Слайд 22Спектральное уплотнение каналов
(Wavelength-Division Multiplexing)
технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных
каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах
Слайд 23Спектральное уплотнение каналов
(Wavelength-Division Multiplexing)
поддерживает различные битрейты и протоколы
Слайд 24позволяет существенно увеличить пропускную способность уже проложенных линий
Спектральное уплотнение каналов
(Wavelength-Division Multiplexing)
Слайд 26Повторители, концентраторы, хабы (все уже устарели)
Работают на физическом уровне!
Повторители применяются
для усиления сигнала
Концентраторы (хабы) предназначены для объединения нескольких устройств Ethernet
в общий сегмент сетиПовторяют приходящий на один порт сигнал на все активные порты
host
host
host
host
Hub
Слайд 27Коммутаторы (свитчи - switch)
Работают на канальном уровне!
В отличие от концентратора,
коммутатор передает данные только непосредственно получателю
Если сеть занята, кадр не
теряется, а ожидает в буфере коммутатора. Таким образом, не возникает коллизий. Управление коммутатором может осуществляться посредством веб-интерфейса
Слайд 30WiFi. Общие принципы
Передача идет по радиоканалу
Скорость 54 Мбит/c (для IEEE
802.11g)
Два режима работы:
с точкой доступа (режим инфраструктуры)
без точки доступа (ad-hoc)
Протокол
доступа к среде: CSMA/CA
Слайд 31Режим инфраструктуры
Точка доступа выполняет роль моста между беспроводной и проводной
сетями
Каждые 0,1с с сигнальным пакетом она передаёт свой идентификатор сети
(SSID)При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID программа может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала
Слайд 32Стандарты WiFi
IEEE 802.11 — Изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c
стандарт (1997)
IEEE 802.11a 54 Mbit/s DSSS
IEEE 802.11b 11
Mbit/s OFDMIEEE 802.11g 54 Mbit/s
IEEE 802.11n 600 Mbit/s
Слайд 33Шифрование данных
Wired Equivalent Privacy (WEP) - первый стандарт (ключ: 5
или 13 ASCII-символов) – не является достаточно криптостойким
Wi-Fi Protected Access
(WPA) – включает протоколы 802.1х, TKIP, MIC и стандарт шифрования AES (Advanced Encryption Standard – в WPA2)802.1х - протокол аутентификации пользователей (нужен спец. RADIUS-сервер)
TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) – динамические ключи шифрования (очень часто меняются)
MIC (Message Integrity Check) - проверка целостности сообщений (для предотвращения изменений)
Слайд 39WiMAX
Worldwide Interoperability for Microwave Access – стандарт IEEE 802.16 беспроводной
связи дальнего действия (10 км)
Проблема CDMA/CA – более удаленные абоненты
имеют меньше шансов передать пакет точке доступаВыход – использование TDMA
Для групп пользователей возможно использование FDMA
Слайд 40WiMAX. Виды
802.16d - фиксированный WiMAX
стационарные модемы, PCMCIA-карты для ноутбуков
802.16e -
мобильный WiMAX (4G)
есть роуминг
Скорость – до 1 Гбит/с
Слайд 43
Range
Data Rate
WiFi
802.11a/g
UMTS
HSDPA
WiFi
802.11b
GPRS
50M bps
10M bps
14M
2M
384K
75M
108M
5 Km
100 m
WiMAX
11M
WiFi
802.11n
CDMA
OFDM
OFDM/MIMO
Freq:1.9GHz, 2.1GHz
BW: 2 X 5MHz
Freq:2.4GHz,
5GHz
BW:20MHz
Freq: 2.3GHz, 2.5GHz, 3.5GHz, 5GHz
BW: 1.25,2.5, 3.5, 5, 7, 10,
14, 20MHzPriority
Guaranty BW
Long range version of WiFi
High data rate version of 3G
QoS
Mobility
Limited
High
54MHz
Access
Contention
Scheduling
Беспроводные технологии
LTE
Слайд 44GSM - Global System for Mobile Communication
Стандарты:
1982 CEPT,
1989
ETSI
(8000 стр.)
Доступ к
среде:
TDMA и
FDMA
Слайд 45Соты
ячейки с одним набором частот перемежаются ячейками с другими наборами
частот
идеи сотовой сети: уровень взаимных помех зависит не от собственно
расстояния между ячейками, а от отношения расстояния между ячейками к их радиусу
Слайд 47GPRS - General Packet Radio Service
Пакетная радиосвязь общего пользования -
надстройка над GSM, осуществляющая пакетную передачу данных
Множественный доступ: каждому пользователю
выделяется пара частот, временные слоты этих частот распределяются с использованием явного резервирования по Робертсу (Reservation-ALOHA)Применяется корректирующее ошибки сверточное кодирование (типы: CS1-CS4 ((9-21 кбит/с))
Слайд 48EDGE (Ёж)
Enhanced Data rates for GSM Evolution
Использование другого типа модуляции
сигнала (8 Phase Shift Keying) позволило в 3 раза увеличить
скорость передачи данных по сравнению с GPRS8 типов кодирования MCS1-8 от 8,4 кбит/с до 59,2 кбит/с
х 8 тайм-слотов = до 474 кбит/с
Слайд 49CDMA - соперник GSM
Стандарты:
cdmaOne (IS-95), 90е годы, 10-100 кбит/с
Wideband
CDMA – широкополосный (до 384 кбит/с)
CDMA2000 – до 2,4
Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном;
использует ортогональные коды Волша-Хадамарда для разделения канала;
ошибки корректируются посредством турбо-кодирования
Слайд 50UMTS, HSPA
UMTS - Universal Mobile Telecommunications System – технология использования
WCDMA внутри GSM-сети
HSPA - High Speed Packet Access – улучшения
технологии WCDMA (5.8, 14 Мбит/с)многокодовая передача;
улучшенные схемы кодирования
HSPA+ (22, 84 Мбит/с) - использование MIMO и другой модуляции сигнала
Слайд 51LTE Advanced
(Long Term Evolution)
MIMO (3.3 Гбит/с для 8x8)
в отличие
от WCDMA может работать на полосе частот различной ширины (1.4-100
MHz)all-IP – инфраструктура, маленький пинг
FDD (frequency division duplexing) и TDD (time division duplexing)
Поддержка MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) – для широковещательной рассылки (TV)
Автоматическая автономная настройка оборудования
Слайд 53Задача
Как поддерживать работу приложений, когда узел перемещается в другую сеть?
Все
приложения предполагают, что IP-адрес узла не меняется во время соединения
В
момент смены сети узел может получить другой IP-адресДва очевидных подхода:
не менять адрес или
менять и использовать мудреную маршрутизацию
Слайд 54Требования к протоколу
Мобильный узел должен не разрывать соединений при смене
сети
Протокол должен работать и в том случае, когда один из
узлов – стационарный, не знающий о существовании Mobile IPПротокол должен быть безопасным, не допускать атак с перенаправлением трафика
Слайд 55Архитектура Mobile IP
Домашний маршрутизатор
Маршрутизатор
Мобильный узел 1
Узел 2
IP туннелирование
Чужая сеть
Домашняя сеть
Слайд 56Архитектура Mobile IP
Мобильный узел - может менять сеть привязки
Ему
соответствуют 2 адреса: постоянный в домашней сети и переменный (care-of
address CoA) – адрес, полученный в текущей сетиMobile IPv4 решает задачу мобильности, сводя ее к задаче маршрутизации (перенаправления)
Маршрутизатор в домашней сети туннелирует IP-пакеты мобильному узлу, когда тот не находится в домашней сети
Маршрутизатор в текущей сети предоставляет услуги зарегистрированному мобильному узлу
Слайд 58Архитектура Mobile IP
(1) Агенты мобильных сетей (маршрутизаторы) периодически рассылают Agent
Advertisement messages
Мобильные узлы определяют по ним изменилось ли месторасположения
(2) Когда
узел определяет факт смены расположения, он получает новый IP-адрес (CoA) (это может быть адрес маршрутизатора)(3) Затем он регистрирует свой новый адрес на своем домашнем маршрутизаторе, обмениваясь сообщениями «Registration Request» и «Registration Reply», возможно, через гостевой маршрутизатор
Слайд 59Определение смены сети
Два механизма:
Первый основан на поле «Время действия» пакета
Agent Advertisement.
Мобильные узлы запоминают значения этого поля у полученных
пакетовЕсли в течении данного промежутка времени от указанного маршрутизатора больше не было получено других AA-сообщений, то узел переключается на другой маршрутизатор – месторасположение сменилось
Слайд 60Определение смены сети
Второй подход основан на анализе адреса сети
Адрес сети:
IP адрес + маска
Если AA-пакеты другого маршрутизатора содержат тот же
адрес сети, то смены месторасположения не произошло
Слайд 62Безопасность
Опасность: злоумышленник может отправить в домашнюю сеть ложное сообщение о
смене адреса и все пакеты будут перенаправляться к нему
Слабая защита:
при смене сети мобильный узел должен в регистрационном сообщении указывать пароль;
Слайд 64Искажения пакетов в беспроводных сетях
роутер
Узел 2
Узел 1
Потери пакетов приводят к
большим задержкам
и безосновательному уменьшению скорости передачи драйвером TCP
Потеря ? Затор
Узел
3
Слайд 65Проблемы
Из-за помех, затухания сигнала, в беспроводных сетях часто теряются или
искажаются пакеты
TCP не отличает потерь пакетов в результате заторов от
отброшенных пакетов в результате искаженияTCP безосновательно уменьшает размер окна, предполагая, что канал узкий
Это приводит к неэффективному использованию канала
Слайд 66Уменьшение эффективности
Время (с)
Номер байта
реальный
(280 Kbps)
TCP без ошибок
(1.30 Mbps)
Передача 2MB по
TCP поверх 2 Mbps беспроводного соединения
Слайд 67Возможные решения
Изменение реализации TCP
Выборочные ACK (не применять групповое квитирование, только
выборочное)
Включить в квитанции флаг, означающий, что пакет был потерян из-за
плохого качества беспроводного соединенияПроблема: это будет работать только в одну сторону
Проводная связь
Беспроводная связь
Слайд 68Возможные решения (канальный уровень)
Использование локальных повторных пересылок
Использование помехоустойчивого кодирования (проблема:
оно не работает при больших потерях данных)
Проводная связь
Беспроводная связь
