Ім'я файлу: Лабораторна_робота_№1_КМ_Прусак_Олег_КБ_26.docx
Розширення: docx
Розмір: 323кб.
Дата: 04.05.2022
скачати
Розширення: docx
Розмір: 323кб.
Дата: 04.05.2022
скачати
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ІКТА
Кафедра ЗІ
З В І Т
до лабораторної роботи №1
з курсу: «Комп’ютерні мережі»
на тему: «ОСОБЛИВОСТІ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ОСНОВНІ КОМПОНЕНТИ ЛОКАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ. МОДЕЛЮВАННЯ КОМП’ЮТЕРНОЇ МЕРЕЖІ У СЕРЕДОВИЩІ PACKET TRACER»
Варіант - 21
Виконав: ст. гр. КБ-26
Прусак Олег
Прийняв: Юзевич В.М
Львів 2021
Мета роботи – ознайомитись з особливостями технологій локальних мереж, їх основними компонентами, принципами побудови канального і фізичного рівня LAN та набути практичних навичок побудови комп’ютерних мереж заданої конфігурації.
Короткі теоретичні відомості
Особливості технологій локальних комп’ютерних мереж
Комп’ютерні мережі будують за певними стандартизованими технологіями, в основу яких покладена розроблена під егідою Міжнародної організації зі стандартизації ISO ієрархічна модель взаємодії відкритих систем OSI. OSI поділяє всі процеси на сім рівнів: прикладний, сеансовий, мережевий, канальний і фізичний рівні. В моделі OSI процедуру взаємодії двох віддалених комп’ютерів описують у вигляді набору правил (протоколів) взаємодії їх модулів, які знаходяться на одноіменних рівнях.
Взаємодію комп’ютерів у межах локальної мережі описує модель IEEE 802. Її стандарти містять рекомендації з побудови нижніх рівнів локальних мереж, які відповідають канальному та фізичному рівням еталонної моделі OSI. Це пов'язано з тим, що якраз ці рівні є характерними для локальних мереж і реалізуються мережевими адаптерами їх комп’ютерів.
Згідно моделі ІЕЕЕ 802 канальний рівень поділяється на два підрівні: підрівень логічної передачі даних LLC та підрівень управління доступом до фізичного середовища МАС. Протоколи підрівня МАС зорієнтовані на певні мережеві технології, підрівень LLC підтримує зв’язок з верхніми рівнями і не зорієнтований на конкретну мережеву технологію.
Стандарти базових технологій LAN висувають вимоги до структури та параметрів мережі, описують формати та алгоритми передавання даних, апаратно-програмні засоби їх реалізації, правила експлуатації тощо. Найбільш поширеними базовими технологіями локальних мереж є сімейство технологій Ethernet та технології Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN, Wi-Fi та ін. Ці технології мають свої переваги і недоліки, відрізняються середовищем передавання даних, методом доступу до фізичного середовища і форматом кадрів, швидкістю і надійністю передавання даних, експлуатаційними характеристиками тощо.
Найбільш суттєвими характеристиками технологій локальних мереж є:
Метод доступу до фізичного середовища.
Формати кадрів та алгоритми обміну ними.
Швидкість передавання даних.
Тип фізичного середовища, по якому передаються дані.
Топологія (конфігурація зв’язків між комп’ютерами).
Діаметр мережі (віддаль між двома найбільш віддаленими комп’ютерами).
Максимальне число комп’ютерів у мережі.
Надійність передавання даних
Під методом доступу до фізичного середовища розуміють послідовність дій, які повинен виконати комп’ютер, щоб отримати дозвіл на передавання своїх даних у фізичне середовище мережі. Формати кадрів різних технологій різняться як загальною довжиною, так і числом полів в структурі кадру. Швидкість передавання даних вимірюється в одиницях [біт/сек] і є важливою характеристикою мережі та визначає ефективність її використання. Часто замість швидкості передавання даних подають частоту генератора тактових імпульсів мережі.
Основні компоненти локальних мереж
До основних компонентів локальних мереж відносяться:
комп’ютери та термінальне обладнання;
програмне забезпечення мережі: мережеві операційні системи і мережеві додатки;
комунікаційні пристрої;
структуровані кабельні системи.
Комп’ютери локальних мереж бувають двох типів:
рядовий комп’ютер (клієнт), який через мережу отримує доступ до розподілених ресурсів мережі і призначений для розв’язування прикладних задач користувача ;
центральний комп’ютер (сервер), який містить мережеві ресурси, доступні для інших комп’ютерів (клієнтів).
У загальному випадку клієнтом називають комп’ютер, який формує запит на доступ до ресурсів мережі, а сервером – комп’ютер, який виконує запит та виділяє клієнту необхідний ресурс. В залежності від того, який тип комп’ютерів містить мережа, розрізняють однорангові мережі і мережі з центральним комп’ютером.
Комп’ютери мережі
Мережеві операційні системи (МОС) складають програмну платформу комп’ютерних мереж і в значній мірі визначають ефективність їх роботи. МОС, окрім керування локальними ресурсами комп’ютера, надає користувачу доступ до ресурсів, які знаходяться на інших комп’ютерах мережі. Доступ до віддалених ресурсів реалізуються з допомогою мережевих служб і засобів транспортування даних по мережі. Реалізацію мережевих служб забезпечують програмні мережеві додатки, зорієнтовані на виконання задач користувачів. Мережевий додаток реалізуються двома розподіленими програмами: програмою-клієнтом і програмою-сервером. Програма-клієнт функціонує на комп’ютері-клієнті і формує запит на обслуговування, а програма-сервер функціонує на комп’ютері, який виконує запит.
Комунікаційні пристрої відповідають стандартам конкретних базових технологій і підтримують передавання даних по конкретному фізичному середовищі (ФС). Вони призначені для здійснення комутації між вузлами мережі, відновлення якості електричних сигналів, збільшення діаметра мережі, фізичної і логічної структуризації локальних мереж тощо. Мережевий трафік характеризує завантаженість мережі. Складається мережевий трафік з потоку кадрів, що одночасно передаються по мережі.
Фізичну структуризацію здійснюють з метою збільшення її довжини та числа комп’ютерів за допомогою повторювачів і концентраторів. Фізична структуризація дозволяє не тільки збільшити число комп’ютерів і довжину мережі, але й підвищує її надійність.
Логічну структуризацію виконують з метою підвищення продуктивності і безпеки даних шляхом розбиття єдиного для всієї мережі фізичного середовища на окремі сегменти за допомогою мостів, комутаторів і маршрутизаторів. Логічна структуризація дозволяє локалізувати трафіки окремих сегментів і забезпечує одночасний обмін даними між комп’ютерами в межах кожного сегменту. Логічна структуризація не тільки підвищує ефективність мережі, але і зменшує можливість несанкціонованого доступу до даних.
До основних апаратних комунікаційних пристроїв локальних мереж відносяться мережеві адаптери, повторювачі, концентратори, мости, комутатори, шлюзи і маршрутизатори.
Мережевий адаптер (мережева карта, інтерфейсна карта) підтримує протоколи канального та фізичного рівнів стеку комунікаційних протоколів і забезпечує роботу мережі згідно з стандартами конкретної мережевої технології. Має свою унікальну адресу (МАС-адресу), яка автоматично присвоюється комп’ютеру, що використовує цей адаптер.
Повторювач – це комунікаційний пристрій, який використовується для фізичного з’єднання двох сегментів фізичного середовища і відновлення якості (характеристик) електричних сигналів. Використання повторювача дозволяє виконати фізичну структуризацію побудованої на коаксіальному кабелі мережі, подвоїти її довжину, а також збільшити число під'єднаних до мережі комп'ютерів.
Концентратор (hub) –це багатопортовий повторювач призначений для з’єднання декількох сегментів мережі. Кадр, який поступив на один з його портів hub направляє на всі вихідні порти. Фізична структуризація мережі з допомогою концентраторів дозволяє змінити її структуру, топологію, збільшити діаметр та число під’єднаних до мережі комп’ютерів, покращити надійність передавання даних.
Міст – це комунікаційний пристрій з вбудованим процесором, призначений для ізоляції трафіка одного сегменту мережі від іншого на основі аналізу апаратної адреси отримувача повідомлення. Адресна таблиця моста містить інформацію про закріплені за його портами комп’ютери. Використання моста дозволяє розбити мережу на два сегменти і локалізувати таким чином трафіки комп’ютерів, що забезпечує підвищення продуктивності мережі та надійності передавання даних.
Комутатор (switch) – це високошвидкісний багатопортовий мультипроцесорний міст. Кожний порт комутатора керується окремим мікропроцесором, має свою буферну пам’ять та формує власну адресну таблицю. Кадр, який поступає в один з портів комутатора направляється тільки в той вихідний порт, в якому знаходиться адресат. Якщо вихідний порт зайнятий передаванням інших даних, то кадр записується у буферну пам’ять та ставиться у чергу на виведення даних.
Шлюз (gateway)– це двопортовий комунікаційний пристрій, який забезпечує вихід кадрів в іншу мережу.
Маршрутизатор (router) - це багатофункціональний комунікаційний пристрій, який підтримує протоколи міжмережевого рівня та рівня мережевих інтерфейсів і призначений для об’єднання різнорідних комп’ютерних мереж, побудованих за різними технологіями. В LAN маршрутизатори використовують для їх структуризації шляхом поділу комп’ютерної мережі на підмережі або об’єднання підмереж з різними ІР-адресами.
Мережеві кабельні системи становлять фізичний рівень комп’ютерної мережі і забезпечують зв'язок та обмін даними між її вузлами. Стандарти описують побудову фізичного середовища мережі з допомогою різних типів кабелів на основі екранованих та неекранованих скручених пар, волоконно-оптичних та коаксіальних кабелях, безпроводових ліній зв’язку. Вони висувають вимоги до структури кабельної системи, довжин кабельних сегментів, розташування кінцевих та проміжних вузлів мережі, комутаційних шаф, розміщення в них комутаційного обладнання. Правила побудови та вимоги до параметрів структурованих кабельних систем (СКС) затверджені у стандартах, описаних у специфікаціях мережевих технологій.
В комп’ютерних мережах тактові сигнали в лінію зв’язку, здебільшого, не передають. Властивість коду до самосинхронізації визначається наявністю ознак, за якими приймач може визначити в який момент часу фіксувати появу чергового біта даних. Здатність способу кодування забезпечити синхронізацію приймача мережевого адаптера одержувача даних з передавачем клієнта при допустимому співвідношенню рівня сигналу до шуму є необхідною умовою надійної роботи мережі в цілому. Виявлення побітових помилок і їх коректування на фізичному рівні є важливою характеристикою коду, яка запобігає багатократному повторенню передачі спотворених кадрів.
Завдання
Створіть топологію мережі в середовищі Packet Tracer згідно варіанту індивідуального завдання, де SW − switch (комутатор Ethernet), HUB − концентратор Ethernet, BRG − bridge (міст), RPT − repeater (повторювач). До кожного SW та HUB підключіть по 2 комп'ютери і задайте їм IP-адресу та маску мережі з визначеного діапазону. Утилітою PING перевірити зв'язок між вузлами. Перейдіть в режим Simulation та здійсніть передачу пакета між двома крайніми комп’ютерами побудованої мережі з використанням ІР-адреси призначення типу unicast та з використанням ІР-адреси broadcast. Поясніть відмінності в логіці роботи. Замініть в мережі пристрої фізичного рівня на пристрої канального рівня і повторіть моделювання. Як при цьому змінилася логіка роботи мережі? Поясніть чому?
Схема мережі в середовищі Packet Tracer згідно варіанту індивідуального завдання
Перевірка утилітою PING зв'язоку між вузлами
- з використанням ІР-адреси призначення типу unicast
10.0.0.16 – 10.0.0.23
- з використанням ІР-адреси призначення типу broadcast
10.0.0.16 – 10.255.255.255
Схема мережі з заміненими пристроями фізичного рівня на пристрої канального рівня.
Перевірка утилітою PING зв'язку між вузлами
- з використанням ІР-адреси призначення типу unicast
10.0.0.16 – 10.0.0.23
- з використанням ІР-адреси призначення типу broadcast
10.0.0.16 – 10.255.255.255
Висновок: отже, я виконав лабораторну роботу мета якої полягала в створенні топології мережі в середовищі Packet Tracer згідно мого варіанту (21). При виконанні першої частини завдання при побудові мережі використав пристрої фізичного рівня (концентратори) та канального (міст, комутатори). До кожного концентратора та комутатора підключив по 2 комп’ютери та задав їм IP-адреси. Утилітою PING перевірив зв’язок між вузлами. Друга частина полягала в заміні пристроїв фізичного рівня (концентраторів) на пристрої канального (комутатори) та перевірки зв’язку між вузлами після виконаної зміни.
Отримані результати порівняв та побачив що відправлення та отримання пакетів здійснюється швидше при використанні пристроїв канального рівня (комутатори).
Під час відправлення пакетів технологією unicast комутатор відправляє пакети лише в заданий порт. Натомість концентратор в усі доступні порти, крім порта відправника, порти яким пакет не був призначений відкидають його. За технологією broadcast концентратори і комутатори працювали аналогічно, відправляючи пакети до усіх під’єднаних портів.