Архітектура мереж Ethernet
Ethernet – пакетна технологія передачі переважно локальних комп'ютерних мереж. Є найпоширенішим на сьогодні стандартом локальних мереж.
Ethernet переважно описується стандартами IEEE групи 802.3.
Залежно від типу фізичного середовища передачі даних стандарт IEEE 802.3 має різні модифікації:
§ 10Base5 (товстий коаксіальний кабель);
§ 10Base2 (тонкий коаксіальний кабель);
§ 10Base-Т (вита пара);
§ 10Base-F (оптоволоконний кабель).
В основі Ethernet лежать такі технології:
§ В якості фізичної топології передачі даних можуть бути використані топології шини, зірки та дерева;
§ Як логічну топологію використовується топологія «шина»;
§ Метод доступу до середовища -CSMA/CD ;
§ Для передачі двійкової інформації кабелем для всіх варіантів фізичного рівня технології Ethernet використовується манчестерський код;
§ Швидкості передачі даних – 10, 100 та 1000 Мбіт/с.
Стандарт 10BaseT
Фізична топологія є"зірку"на основі кручений пари, що з'єднує всі вузли мережі з концентратором, використовуючи дві пари проводів: одну для передачі, іншу - для прийому (рис. нижче). Логічно (тобто за системою передачі сигналів) дана архітектура є "шиною" як і всі архітектури Ethernet. Концентратор постає як багатопортовий репітер. Довжина сегмента від 2,5 до 100 м. ЛОМ стандарту 10BaseT може обслуговувати до 1024 комп'ютерів.
Мережа такого типу орієнтована на тонкий коаксіальний кабель з максимальною довжиною сегмента 185 м та можливістю підключення до одного сегмента до 30 ЕОМ (рис. нижче).
Мережева архітектура на товстому Ethernet логічно і фізично є "шиною" (рис. нижче). Магістральний сегмент (тобто головний кабель, до якого підключаються трансівери для зв'язку з РС) має довжину до 500 м та можливість підключення до 100 комп'ютерів. З використанням репітерів, які також підключаються до магістрального сегменту через трансівери, загальна довжина мережі може становити 2500 м-коду.
При описаному підході (CSMA/CD) можлива ситуація, коли дві станції одночасно намагаються передати кадр даних загальному кабелю (відбувається колізія). Для зменшення ймовірності цієї ситуації безпосередньо перед відправкою кадру передавальна станція слухає кабель (тобто приймає і аналізує електричні сигнали, що виникають на ньому), щоб виявити, чи не передається вже по кабелю кадр даних від іншої станції. Якщорозпізнається несуча (carrier-sense, CS), то станція відкладає передачу свого кадру до закінчення чужої передачі, і тільки потім намагається знову передати його. Щоб коректно обробити колізію, всі станції одночасно спостерігають за сигналами, що виникають на кабелі. Якщо сигнали, що передаються і спостерігаються, відрізняються, то фіксуєтьсявиявлення колізії (collision detection, CD).
Мережі 802.11
Як і всі стандарти IEEE 802, 802.11 працює на нижніх двох рівнях моделі ISO/OSI, фізичному та канальному рівні. Будь-яка мережна програма, мережна операційна система, або протокол (наприклад, TCP/IP), так само добре працювати в мережі 802.11, як і в мережі Ethernet.
Основна архітектура, особливості та служби 802.11a/b/g визначаються у початковому стандарті 802.11. Специфікація 802.11a/b/g зачіпає лише фізичний рівень, додаючи лише вищі швидкості доступу.
Режимироботи 802.11
802.11 визначає два типи обладнання – клієнт, який зазвичай є комп'ютером, укомплектованим бездротовою мережевою інтерфейсною карткою (Network Interface Card, NIC), і точку доступу (Access point, AP), яка виконує роль моста між бездротовою та дротовою мережами. Точка доступу зазвичай містить у собі приймач, інтерфейс провідної мережі (802.3), а також програмне забезпечення, що займається обробкою даних.
Стандарт IEEE 802.11 визначає два режими роботи мережі – режим "Ad-hoc" та клієнт/сервер. У режимі клієнт/сервер бездротова мережа складається з щонайменше однієї точки доступу, підключеної до проводової мережі, та деякого набору бездротових кінцевих станцій. Оскільки більшості бездротових станцій потрібно отримувати доступ до файлових серверів, принтерів, Інтернет, доступних у провідній локальній мережі, вони працюватимуть як клієнт/сервер.
Режим "Ad-hoc" (також званий "точка-точка") - це проста мережа, в якій зв'язок між численними станціями встановлюється безпосередньо, без використання спеціальної точки доступу. Такий режим корисний у тому випадку, якщо інфраструктура бездротової мережі не сформована (наприклад, готель, виставковий зал, аеропорт) або з якихось причин не може бути сформована.
Нафізичному рівні визначено два широкосмугові радіочастотні методи передачі і один – в інфрачервоному діапазоні.
Стандарт 802.11 передбачає використання напівдуплексних приймачів, тому в бездротових мережах 802.11 станція не може виявити колізію під час передачі. Щоб врахувати цю відмінність, 802.11 використовує модифікований протокол, відомий як Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA). CSMA/CAнамагається уникнути колізій шляхом використання явного підтвердження пакета (ACK), що означає, що станція, що приймає, посилає ACK пакет для підтвердження того, що пакет отриманий неушкодженим.
CSMA/CA працює в такий спосіб. Станція, яка бажає передавати, тестує канал, і якщо не виявлено активності, станція чекає протягом деякого випадкового проміжку часу, а потім передає, якщо середовище передачі даних все ще вільне. Якщо пакет приходить цілим, станція, що приймає, посилає пакет ACK, по прийомі якого відправником завершується процес передачі. Якщо передавальна станція не отримала пакет ACK, тому, що не було отримано пакет даних, або прийшов пошкоджений ACK, робиться припущення, що сталася колізія, і пакет даних передається знову через випадковий проміжок часу.
MAC рівень 802.11 надає можливість розрахунку CRC та фрагментації пакетів. Кожен пакет має свою контрольну суму CRC, яка розраховується та прикріплюється до пакета. Тут спостерігається відмінність від мереж Ethernet, у яких обробкою помилок займаються протоколи вищого рівня (наприклад, TCP). Фрагментація пакетів дозволяє розбивати великі пакети на менші при передачі по радіоканалу, що корисно в дуже "заселених" середовищах або в тих випадках, коли існують значні перешкоди, так як у менших пакетів менше шанси бути пошкодженими. Цей метод здебільшого зменшує необхідність повторної передачі і, таким чином, збільшує продуктивність усієї бездротової мережі. MAC рівень відповідальний за складання отриманих фрагментів, роблячи цей процес "прозорим" для протоколів вищого рівня.
Також MAC-підрівень забезпечує механізми шифрування даних, керування живленням, а також керує процесомпідключення абонента до мережі.