Контрольная работа по « Локальным сетям связи »

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ 
 
 

Факультет Телекоммуникаций  и измерительной  техники

Кафедра “Сети связи” 
 

Контрольная работа 

Вариант 20 

Дисциплина:

« Локальные сети связи » 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:                                                                              Принял:              

ст. 3-курса                                                                               доц. каф. Сети связи         

гр. ИССз-05-3                                                                         Колтун Ю.Н.

Хлудеев С.Ю.                                                                                

                                         
 

Харьков 2008

Задание 1:

    Технология Fast Ethernet является расширением стандарта IEEE 802.3, который обычно называется стандартом Ethernet. Fast Ethernet является более быстрой реализацией классической технологии Ethernet. Ее основными достоинствами являются [1]:

• увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;
• сохранение метода случайного доступа CSMA/CD;
• звездообразная топология сети;
• поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары (категория 3 и выше) и оптоволоконного кабеля (100Base-FX для волоконно-оптического кабеля).

 

        

Рис.1 Структурная схема элементов технологии Fast Ethernet 

100Base-FX - для многомодового оптоволоконного  кабеля, используются два волокна. Fast Ethernet включает также стандарт для работы с многомодовым оптоволокном с 62.5-микронным ядром и 125-микронной оболочкой. Стандарт 100BaseFX ориентирован в основном на магистрали - на соединение повторителей Fast Ethernet в пределах одного здания. Традиционные преимущества оптического кабеля присущи и стандарту 100BaseFX: устойчивость к электромагнитным шумам, улучшенная защита данных и большие расстояния между сетевыми устройствами.

Рис. 1.2. Структура физического уровня Fast Ethernet

       Физический  уровень PHY ответственен за прием данных в параллельной форме от MAC-подуровня, трансляцию их в один (TX или FX) или три последовательных потока бит с возможностью побитной синхронизации и передачу их через разъем на кабель. Аналогично на приемном узле уровень PHY должен принимать сигналы по кабелю, определять моменты синхронизации бит, извлекать биты из физических сигналов, преобразовывать их в параллельную форму и передавать подуровню MAC.  

Физический  уровень 100Base-FX 

Спецификация 100Base-FX ( многомодовое оптоволокно, два волокна ) определяет работу протокола Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну в полудуплексном и полнодуплексном режимах. Каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, идущими от приемника (R_x) и от передатчи-ка(Т_х).

Между спецификациями 100Base-FX и 100Base-TX есть много  общего, поэтому общие для двух спецификаций свойства будут даваться под обобщенным названием 100Base-FX/TX.

В то время  как Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с использует манчестерское кодирование для представления данных при передаче по кабелю, в стандарте Fast Ethernet определен другой метод кодирования — 4В/5В. При этом методе каждые 4 бита данных подуровня MAC (называемых символами) представляются 5 битами. Избыточный бит позволяет применить потенциальные коды при представлении каждого из пяти битов в виде электрических или оптических импульсов. Существование запрещенных комбинаций символов позволяет отбраковывать ошибочные символы, что повышает устойчивость работы сетей с 100Base-FX/TX.

Для отделения  кадра Ethernet от символов Idle используется комбинация символов Start Delimiter — пара символов J (11000) и К (10001) кода 4В/5В, а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ Т (рис. 1.3). 

Рис. 1.3. Непрерывный поток данных спецификации 100Base-FX 

После преобразования 4-битовых порций кодов  MAC в 5-битовые порции физического уровня их необходимо представить в виде оптических или электрических сигналов в кабеле, соединяющем узлы сети. Спецификации 100Base-FX и 100Base-TX используют для этого различные методы физического кодирования — NRZI и MLT-3. 

       Структура физического уровня 100Base-FX представлена на рис.1.4.

Рис. 1.4. Физический уровень PHY FX

       Эта спецификация определяет работу протокола Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну в полудуплексном и полнодуплексном режимах на основе хорошо проверенной схемы кодирования и передачи оптических сигналов, использующейся уже на протяжении ряда лет в стандарте FDDI. Как и в стандарте FDDI, каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, идущими от приемника (Rx) и от передатчика (Tx).  

Таблица 1.1. Максимальные значения длины сегментов DTE-DTE 

 

Задание 2:

Имеем план зданий, для которых будем обеспечивать локальную сеть:

В целях построения локальной сети с общим количеством рабочих станций (ПК) около 10-15, выберем вариант с использованием простейшей топологии, разрешающей длину сегмента не более 200 метров (70 метров в нашем случае), а именно  - использование сетевых концентраторов. Также возможно применение дорогостоящего серверного оборудования, но, в целях экономии средств, а также удовлетворения потребностей пользователей, вместо сервера используем одну рабочую станцию в качестве файлового сервера.

Исходя  из начальных условий, для построения сети потребуется:

• 5-ти портовый Switch 10/100Mbps – для склада
• 16-ти портовый Switch 10/100Mbps – для офиса
• 2 Wireless access point - точки доступа для радио-обьединения офиса и склада
• Сегменты витой пары – для соединения концентраторов с рабочими станциями пользователей.
• Файловый сервер для хранения информации пользователей
• 2 сетевых МФУ для обеспечения вывода информации на печать
• 12 рабочих станций (ноутбуки или ПК)

Рис.1 –  Функциональная схема полученной сети. 

Назначение  и основне функции  устанавливаемых  устройств:  

• Switch 10/100Mbps – сетевое устройство, обеспечивающее связь между различными сетевыми устройствами (ПК, серверы, принтеры и др.), обеспечивают выделенную полосу при соединении любой пары узлов, подключенных к портам коммутатора.
• Файловый сервер – устройство, обеспечивающее хранения информации и обеспечивающее быстрый доступ к ней сетевых пользователей, выполняет роль центрального хранилища данных.
• Сетевые МФУ – сетевые устройства, обеспечивающие вывод на печать информации с любой рабочей станции, находящейся в сетевом окружении
• Wireless access point - точки доступа, обеспечивающие возможность обмена информацией на расстоянии, для нашого случая - радио-обьединения офиса и склада
• Сегменты витой пары – для соединения концентраторов с рабочими станциями пользователей, сервером, селевім принтером, точками доступа

 

Выполнение  условий: 

1) Передача данных со скоростью не менее 10 Мбит/с:

Все оборудование позволяет и обеспечивает передачу с заданной скоростью.

2) Общее использование периферийных устройств (факс, принтер):

Установка общего доступа к факсам и принтерам  по сети.

3) Общее использование для рабочих групп (сотрудники офиса, склада)     программного обеспечения, настроек, баз данных:

Использование рабочей станции, в качестве сервера  с ОС Windows Server 2003.

4) Обеспечение защиты конфиденциальной информации:

Установка политик  безопасности для документов, и доступ к определенным ресурсам только компетентных пользователей. 

Задание 3: 

 

Распределение терминалов по районам следующее:

 Изюм – 10, Мерефа – 15, Чутуев - 20, Купянск - 10, Валки - 5. 

Рассмотрим  две стратегии распределения общей пропускной способности С=2000 бит/с между линиями:

1. Общая пропускная способность С распределяется равномерно между пятью линиями.

С

= = =400 бит/с – для каждой линии. 

2.   Производится   пропорциональное   распределение   пропускной   способности   в соответствии с соотношением: 

С

= , 

где                                                       = 60. 

• Изюм – 10:    С   =    = = 333,33 бит/с;
• Мерефа – 15: С = = =      500 бит/с;
• Чугуев – 20:  С =   = = 666,66 бит/с;
• Купянск - 10: С = = = 333,33 бит/с;
• Валки - 5:      С =     =   = 166,66 бит/с;

 

 Для каждой  стратегии выбора пропускных  способностей каналов в сети определить среднее время задержки отдельно для каждой линии и для сети в целом. 

Задержка —  это интервал времени, требующийся  для передачи бита информации из одной  системы в другую, включая и  время, затрачиваемое на обработку  этого бита в обеих системах и во всех переходах (hops) между ними. Чем больше времени требует это “путешествие”, тем больше битов может оказаться в сети. Например, в сети с задержкой 60 мс может находиться в шесть раз больше битов, чем в сети с задержкой 10 мс. Время, затрачиваемое на передачу данных и подтверждение их приема, называется полным временем задержки или временем обращения. 

Проведем грубую оценку задержки при передаче данных в сетях с коммутацией пакетов  по сравнению с сетями с коммутацией  каналов на простейшем примере. Пусть тестовое сообщение, которое нужно передать в обоих видах сетей, имеет объем 200 Кбайт. Отправитель находится от получателя на расстоянии 5000 км. Пропускная способность линий связи составляет 2 Мбит/c. 

Время передачи данных по сети с коммутацией каналов складывается из времени распространения сигнала, которое для расстояния 5000 км можно оценить примерно в 25 мс (принимая скорость распространения сигнала равной 2/3 скорости света), и времени передачи сообщения, которое при пропускной способности 2 Мбит/c и длине сообщения 200 Кбайт равно примерно 800 мс. При расчете корректное значение К (210), равное 1024, округлялось до 1000, аналогично значение М (220), равное 1048576, округлялось до 1000000. Таким образом, передача данных оценивается в 825 мс. 

Ясно, что при  передаче этого сообщения по сети с коммутацией пакетов, обладающей такой же суммарной длиной и пропускной способностью каналов, пролегающих  от отправителя к получателю, время  распространения сигнала и время  передачи данных будут такими же — 825 мс. Однако из-за задержек в промежуточных узлах общее время передачи данных увеличится. Давайте оценим, на сколько возрастет это время. Будем считать, что путь от отправителя до получателя пролегает через 10 коммутаторов. Пусть исходное сообщение разбивается на пакеты в 1 Кбайт, всего 200 пакетов. Вначале оценим задержку, которая возникает в исходном узле. Предположим, что доля служебной информации, размещенной в заголовках пакетов, по отношению к общему объему сообщения составляет 10%. Следовательно, дополнительная задержка, связанная с передачей заголовков пакетов, составляет 10% от времени передачи целого сообщения, то есть 80 мс. Если принять интервал между отправкой пакетов равным 1 мс, то дополнительные потери за счет интервалов составят 200 мс. Таким образом, в исходном узле из-за пакетирования сообщения при передаче возникла дополнительная задержка в 280 мс.