Лекції з комп’ютерних мереж

Це пристрій, що фізично зв'язує вузол і мережу. Це може бути окремий пристрій або вбудований в материнську плату. Класифікуються:

  • За технологією ЛОМ
  • За шинним інтерфейсом
При виборі NIC враховуються такі фактори:
  1. Продуктивність; продуктивність/ціна.
  2. Пропускна здатність
  3. Коефіцієнт використання процесора
Ширина смуги пропускання - показник того, як швидко NIC може передавати дані по шині ПК. Пропускна здатність - це обсяг даних, який плата може передавати через мережеве середовище за одиницю часу. Коефіцієнт використання процесора ПК (у %) - частка CPU, необхідна обслуговування NIC. При купівлі мережної картки слід звернути увагу на:
  1. Наявність драйвера
  2. Технічну підтримку постачальником NIC
  3. Простоту встановлення картки. Програми встановлення та конфігурування карт не завжди зрозумілі користувачеві і бувають досить суперечливими. Компанія Compaq містить спеціальну групу, яка виконує встановлення мережевих карток та їх тестування.
  4. Гарантія Зазвичай напрацювання – 250 000 годин (25 років).
  5. Можливість керування. Карти повинні підтримувати:
  6. протокол SNMP
  7. інтерфейс DMI
SNMP – протокол управління компонентами мережі. DMI - інтерфейс керування настільними системами. Вимагає від сумісних з ним карт NIC збирати інформацію та статистику про роботу мережі та мережевий трафік. Також дозволяє проводити віддалений моніторинг NIC. Типи NIC.
  1. Серверні NIC. Коефіцієнт використання процесора має бути низьким; продуктивність шини – високою; якість драйвера – висока. Можуть використовуватися багатопортові NIC (на одній карті кілька мережевих інтерфейсів,підключених до однієї шини PCI). Автоузгодження - вбудована схема в приймач картки, яка дозволяє NIC і порту повторювача інформувати один одного про допустиму швидкість обміну. Наявність повнодуплексної підтримки на NIC (при підключенні через перемикач, смуга пропускання збільшується вдвічі і дозволяє досягти швидкості 200 Мбіт/сек).
  2. NIC робочої станції. Комбінація портів для різних середовищ передачі – combo-карти. Автоузгодження. Повнодуплексність (збільшує пропускну здатність лише на 15%). Підтримує порти різних швидкостей передачі.
  3. Вбудовані NIC(у материнську плату). Це є гарантією того, що ПК готовий до використання в мережі та в його ОС інстальовано коректні драйвери.
  4. Мобільні NIC- карти для шини Card Bus (33 МГц, PCI-подібна, 32 розряди). Використовуються в мобільних ПК для з'єднання з корпоративними ЛОМ.
Архітектура NIC. Включає набір мікросхем:
  • шинний інтерфейс (контролер шини PCI).
  • завантажувальне ПЗП - дозволяє виконати віддалене завантаження вузла, на якому відсутні диски (бездискові робочі станції)
  • контролери буферної пам'яті і сама пам'ять (на введення та виведення окремих буферів).
  • режими передачі по шині:
  • через контролер DMA (для карток ISA)
  • Bus Mastering (пристрій здатний керувати шиною)
  • PIO - програмне введення/виведення
  • фізичний інтерфейс PHY Включає основний вузол - приймач PMD. Це мережний інтерфейс для зв'язку рівня MAC із зовнішнім мережевим середовищем. Зазвичай реалізується як однієї мікросхеми. З одного боку підключений до MAC, з іншого боку - до роз'єму MDI (RJ-45).
  • MII - електричні та механічні інтерфейси між MAC 100 Base-T та різними PHY, які можуть бути внутрішніми тазовнішніми по відношенню до NIC або портів повторювача. Він дозволяє випускати вироби NIC незалежно від PHY. Визначає логічний інтерфейс через 40-контактний роз'єм.

    • Структура кадру, що формується PHY.

    Існує 3 типи PHY Fast Ethernet:

    1. 100 Base-TX
    2. 100 Base-T4 (задіяно 4 пари)
    3. 100 Base-FX (оптоволокно)
    MII виконаний всім середовищ однаково; MDI - це RJ-45 (TX та T4) або ST, SC (FX). Рівень PHY використовується і у повторювачах, і у вузлах. Усі три види PHY зв'язуються з верхнім рівнем (або з повторювачем, або з підрівнем MAC) через MII. PHY забезпечує механічне з'єднання середовища з повторювачем або вузлом (на вузлі через MDI-інтерфейс, на повторювачі - через MDIX-інтерфейс). Вузол перетворює кадр, що передається в бітову послідовність, іменовану пакетом або кадром MAC. Потім рівень PHY передає пакети через середовище передачі. Кадри з поміщеними в них даними інкапсулюються в пакети. Для 100 Base-TX та FX преамбула складається з 7 байтів (56 біт) з такими значеннями:

    Преамбула передається зліва направо. Ознака початку кадру – SFD.

    4.11. Драйвери мережі.

    Драйвер - це програма, що дозволяє мережевий ОС працювати з апаратною частиною контролера NIC для прийому/передачі даних ЛВС. Драйвер NIC зазвичай прив'язаний до ОС. У комплект мережевої карти включаються драйвери для різних ОС. Саме якість драйвера визначає параметри продуктивності та ціни NIC. Добре написаний драйвер:

    • має малий обсяг
    • працює швидко
    • працює ефективно та без помилок
    Такими є драйвери, написані на асемблері. Драйвер, написаний мовою Сі, може мати більший обсяг, але працювати також ефективно. Драйвери мають бути сертифікованідо роботи на конкретної мережевий ОС чи постачальником ОС, чи групами сертифікації підприємства-виробника карт.

    4.12. Програмні драйвери інтерфейси.

    4.13. Програмний інтерфейс протоколів.

    Програми повинні взаємодіяти з протоколами. ОС Windows визначає стандартні інтерфейси та API для протоколів TCP/IP та IPX/SPX. Програми використовують інтерфейси та API для передачі та прийому даних із застосуванням специфічного протоколу. Для Windows різних версій найбільш прийнятним є програмний інтерфейс WinSock. Він дозволяє додаткам взаємодіяти, використовуючи ці протоколи або інші - специфічні. До WinSock існувало безліч API, кожен з яких призначався тільки для свого протоколу. WinSock забезпечує спільний інтерфейс для всіх протоколів. Правила топології. Існує 2 типи повторювачів: клас 1 і клас 2. Вони виконують ту саму функцію, але різними способами. Головна відмінність - правило топології для з'єднання вузлів із повторювачами, тобто. це правила, що визначають способи такої сполуки. Саме ці правила визначають різницю між Fast Ethernet і 10 Base-T.

    Існує 2 набори правил топології:

    • модель передачі 1
    • модель передачі 2
    Правила моделі 1 полягають у наступному:
    • довжина мідного кабелю (кат. 3 - 5) між вузлом і повторювачем має бути довше 100 м (визначається електричними властивостями кабелю).
    • одна мережа Fast Ethernet може містити 1 або 2 повторювачі класу 2.
    • забороняється поєднувати 3 або більше повторювачів класу 2.
    • довжина кабелю зв'язку між повторювачами класу 2 має перевищувати 5 м.
    • одна мережа Fast Ethernet може містити лише один повторювач класу 1.
    • в одній і тій самій мережі Fast Ethernetне можна використовувати одночасно повторювачі класу 1 та 2.
    При використанні оптоволокна, відстань між вузлом і повторювачем збільшується до 134 м. Правила моделі 2 припускають нескладні обчислення із застосуванням даних, наданих виробником. Ці топологічні обмеження запобігають збільшенню діаметра мережі Fast Ethernet (діаметр мережі - найбільша довжина кабелю між двома вузлами). При використанні повторювачів класу 1 максимальний діаметр мережі – 200 м; класу 2 – 205 м. Обійти топологічні обмеження можна за допомогою перемикачів кадрів. Повторювачі – пристрої рівня 1 моделі OSI, які працюють лише з певними на цьому рівні електричними сигналами. Повторювачі не сприймають кадри і дешифрують їх. Перш ніж передати кадр, вузол перетворює його на бітовий потік. Потім він передає ці біти повторювачу, використовуючи електричні сигнали, придатні для середовища, що їх з'єднує. Повторювач приймає передані вузлом сигнали і водночас видає їх у всі інші порти. Між приходом сигналу порт і його повторенням іншим портам існує дуже невелика тимчасова затримка. Повторювач не виконує буферизацію, яка полягає в очікуванні кінця передачі пакета і подальшого його пересилання в інші порти. Тимчасова затримка між моментом отримання вхідним портом першого біта пакета та моментом виходу першого біта повтореного пакета з повторювача через вихідні порти називається затримкою поширення початку пакета даного повторювача і точно визначено стандартом Fast Ethernet. Функції повторювача:
    • функція передачі; повторювач повинен бути здатним передати сигнал потрібного формату в середу, приєднану до кожного порту.
    • функція прийому - повторювач повинен бути здатним отримувати сигнали, що надходятьстандартним шляхом.
    • функція обробки даних – здатність передавати сигнали між будь-якими портами.
    • функція обробки подій, що надійшли - здатність виявити, коли вузол передає дані, а коли ні. Це називається опитуванням несучою.
    • функція відновлення сигналу – отримані сигнали повторювач повинен відновити до нормального, чистого стану.
    • функція обробки помилок – здатність виявити, коли канал зв'язку з вузлом є джерелом помилок і не давати цим помилкам поширюватися на інші зв'язки.
    • функція розбиття - здатність ізолювати вузол, що викликає велику кількість наступних одна за одною колізій від інших вузлів шляхом закриття його порту.
    • функція обробки затяжної передачі - здатність переривати передачу, що затягнулася шляхом відключення його порту.