Тема 6. Мережні адаптери
Работа добавлена на сайт samzan.net:
5
Тема 6. Мережні адаптери. Адреси комп’ютерів.
Тип заняття: лекційне.
Цілі заняття:
Вивчити функції, призначення та різновиди мережних адаптерів. Вивчити три схеми адресації вузлів мережі.
Матеріали по заняттю: Література [Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологи, протоколы: Учебник для вузов. 4-е узд. – СПб.: Питер, 2011.- ]; плата мережного адаптеру.
План заняття:
І. Привітання.
ІІ. Повторення матеріалу попередньої лекції.
ІІІ. Викладення матеріалу лекції.
ІV. Узагальнення результатів заняття.
ІІ. Питання для повторення:
- Назвіть різновиди кабелю «кручена пара».
- Назвіть різновиди коаксіального кабелю.
- Які основні характеристики оптико-волокняного кабелю?
ІІІ. Викладення нового матеріалу.
Функції й характеристики мережних адаптерів.
Плати мережного адаптера виступають як фізичний інтерфейс, або з'єднання, між комп'ютером і мережним кабелем. Плати вставляються в слоты розширення всіх мережних комп'ютерів і серверів. До соотв. рознімання (порту) плати підключається мережний кабель.
Призначення плати мережного адаптера:
підготовка даних, що надходять від комп'ютера, до передачі по мережному кабелі;
передача даних іншому комп'ютеру;
керування потоком даних між комп'ютером і кабельною системою.
Плата мережного адаптера, крім того, приймає дані з кабелю й переводить їх у форму, зрозумілу центральному процесору комп'ютера.
Плата мережного адаптера складається з апаратної частини й убудованих програм, записаних у ПЗУ. Ці програми реалізують функції подуровней Керування логічним зв'язком і Керування доступом до середовища Канального рівня моделі OSI.
Підготовка даних
Перед тим як послати дані в мережу, плата мережного адаптера повинна перевести їх з форми, зрозумілої комп'ютеру, у форму, у якій вони можуть передаватися по мережному кабелі.
Усередині комп'ютера дані передаються по шинах. Як правило, це трохи провідників, розташованих близько друг до друга. Тому що ліній трохи, те й біти даних можуть передаватися по них групами, а не послідовно.
Шини, які використалися в перших персональних комп'ютерах IBM, були відомі як 8-розрядні шини: вони могли передавати групи по 8 битов даних. IBM PC/AT® має 16-розрядну шину, це означає, що вона здатна передавати відразу 16 битов. Багато сучасних комп'ютерів оснащені вже 32-розрядною шиною. Часто говорять, що дані по шині комп'ютера передаються паралельно «parallel), тому що 16 битов або 32 біта рухаються паралельно один одному. Представте, що 16-розрядна шина - це 16-полосная автострада, по якій поруч (паралельно) рухаються 16 машин, кожна з яких перевозить один біт.
У мережному кабелі дані повинні переміщатися у вигляді потоку битов. При цьому говорять, що відбувається послідовна передача, тому що біти випливають друг і іншому. Іншими словами, кабель - це дорога з однією смугою. По таким «дорогах» дані в кожний момент часу рухаються в одному напрямку.
Плата мережного адаптера приймає паралельні дані й організує їх для послідовної (serial), побітової, передачі. Цей процес завершується перекладом цифрових даних комп'ютера в електричні й оптичні сигнали, які й передаються по мережних кабелях. Відповідає за це перетворення трансивер.
Мережний адаптер (Network Interface Card, MC) разом зі своїм драйвером реалізує другий, канальний рівень моделі відкритих систем у кінцевому вузлі мережі — комп'ютері. Більш точно, у мережній операційній системі пари адаптер і драйвер виконує тільки функції фізичного й Мас-уровней, у той час як LLC-рівень звичайно реалізується модулем операційної системи, єдиним для всіх драйверів і мережних адаптерів. Властиво так воно й повинне бути у відповідності з моделлю стека протоколів IEEE 802. Наприклад, в ОС Windows NT рівень LLC реалізується в модулі NDIS, загальному для всіх драйверів мережних адаптерів, незалежно від того, яку технологію підтримує драйвер.
Мережний адаптер разом із драйвером виконують дві операції: передачу й прийом кадру.
Мал. 6.1. Потік паралельних даних перетвориться в потік послідовних даних
Мережна адреса
Крім перетворення даних, плата мережного адаптера повинна вказати своє місцезнаходження, або адреса, - щоб неї могли відрізнити від інших плат.
Мережні адреси (network address) визначені комітетом IEEE. Цей комітет закріплює за кожним виробником плат мережного адаптера деякий інтервал адрес. Виробники «зашивають» ці адреси в мікросхеми. Завдяки цьому кожна плата й, отже, кожний комп'ютер мають унікальна адреса в мережі.
При прийманні даних від комп'ютера й підготовці їх до передачі по мережному кабелі плата мережного адаптера бере участь також в інших операціях.
1. Комп'ютер і плата мережного адаптера повинні бути зв'язані один з одним, щоб здійснювати передачу даних (від комп'ютера до плати). Якщо плата може використати прямий доступ до пам'яті, комп'ютер виділяє їй деяку область своєї пам'яті
2. Плата мережного адаптера запитує в комп'ютера дані.
3. Шина комп'ютера передає дані з його пам'яті платі мережного адаптера.
Часто дані надходять швидше, ніж їх здатна передати плата мережного адаптера, тому тимчасово вони містяться в буфер.
Передача й керування даними
Перед тим як послати дані по мережі, плата мережного адаптера проводить електронний діалог із приймаючою платою, під час якого вони «обговорюють»:
максимальний розмір блоку переданих даних;
обсяг даних, переданих без підтвердження про одержання;
інтервали між передачами блоків даних;
інтервал, протягом якого необхідно послати підтвердження;
обсяг даних, що може прийняти кожна плата, не переповняючись;
швидкість передачі даних.
Якщо нової (більше складній і швидкої) платі необхідно взаємодіяти зі старої (повільної) платою, вони повинні знайти загальну для обох швидкість передачі. Схеми деяких сучасних плат мережного адаптера дозволяють їм пристосуватися до повільної швидкості старих плат.
Кожна плата сповіщає іншу про свої параметри, приймаючи «чужі» параметри й підбудовуючись до них. Після того як всі деталі визначені, плати починають обмін даними.
Параметри конфігурації
Параметри плати мережного адаптера повинні бути коректно встановлені, щоб її робота протікала правильно. У їхнє число входять:
переривання;
базова адреса порту уведення/виводу;
базова адреса пам'яті;
використовуваний трансивер.
Примітка. Параметри плати мережного адаптера іноді встановлюються в програмному забезпеченні, але вони повинні збігатися з установками, заданими на платі перемичками або DIP-перемикачами. Додаткову інформацію про настроювання плати за допомогою перемикачів можна одержати з її документації.
Адресація комп'ютерів
Проблемою, яку потрібно враховувати при об'єднанні трьох і більше комп'ютерів, є проблема їхньої адресації. До адреси вузла мережі й схемі його призначення можна пред'явити кілька вимог.
• Адреса повинна унікально ідентифікувати комп'ютер у мережі будь-якого масштабу.
• Схема призначення адрес повинна зводити до мінімуму ручна праця адміністратора й імовірність дублювання адрес.
• Адреса повинна мати ієрархічну структуру, зручну для побудови більших мереж. Цю проблему добре ілюструють міжнародні поштові адреси, які дозволяють поштовій службі, що організує доставку листів між країнами, користуватися тільки назвою країни адресата й не враховувати назву його міста, а тим більше вулиці.
• Адреса повинна бути зручний для користувачів мережі, а це значить, що він повинен мати символьне подання. Наприклад: Servers або www.cisco.com.
• Адреса повинна мати по можливості компактне подання, щоб не перевантажувати пам'ять комунікаційних апаратур — мережних адаптерів, маршрутизаторів і т.п.
Неважко помітити, що ці вимоги суперечливі - наприклад, адреса, що має ієрархічну структуру, швидше за все буде менш компактним, чим неієрархічний (таку адресу часто називають «плоским», тобто не має структури). Символьна ж адреса швидше за все зажадає більше пам'яті, чим число-число-адреса-число.
Тому що всі перераховані вимоги важко сполучити в рамках якої-небудь однієї схеми адресації, то на практиці звичайно використається відразу кілька схем, так що комп'ютер одночасно має кілька адрес-імен. Кожна адреса використається в тій ситуації, коли відповідний вид адресації найбільш зручний. А щоб не виникало плутанини й комп'ютер завжди однозначно визначався своєю адресою, використаються спеціальні допоміжні протоколи, які за адресою одного типу можуть визначити адреси інших типів.
Найбільше поширення одержали три схеми адресації вузлів.
• Апаратні (hardware) адреси. Ці адреси призначені для мережі невеликого або середнього розміру, тому вони не мають ієрархічної структури. Типовим представником адреси такого типу є адреса мережного адаптера локальної мережі. Така адреса звичайно використається тільки апаратурами, тому його намагаються зробити по можливості компактним і записують у вигляді двійкового або шестиадцатеричного значення, наприклад 0081005е24а8. При завданні апаратних адрес звичайно не потрібне виконання ручної роботи, тому що вони або вбудовуються в апаратури компанією-виготовлювачем, або генеруються автоматично при кожному новому запуску встаткування, причому унікальність адреси в межах мережі забезпечує встаткування. Крім відсутності ієрархії, використання апаратних адрес зв'язано ще з одним недоліком - при заміні апаратур, наприклад, мережного адаптера, змінюється й адреса комп'ютера. Більше того, при установці декількох мережних адаптерів у комп'ютера з'являється кілька адрес, що не дуже зручно для користувачів мережі.
• Символьні адреси або імена. Ці адреси призначені для запам'ятовування людьми й тому звичайно несуть значеннєве навантаження. Символьні адреси легко використати як у невеликих, так і великих мережах. Для роботи в більших мережах символьне ім'я може мати складну ієрархічну структуру, наприклад ftp-archl.ucl.ac.uk. Ця адреса говорить про те, що даний комп'ютер підтримує ftp-архів у мережі одного з коледжів Лондонського університету (University College London - ucl) і ця мережа ставиться до академічної галузі (ас) Internet Великобританії (United Kingdom - uk). При роботі в межах мережі Лондонського університету таке довге символьне ім'я явно избыточно й замість нього зручно користуватися коротким символьним ім'ям, на роль якого добре підходить сама молодша складового повного імені, тобто ім'я ftp-archl.
• Числові складені адреси. Символьні імена зручні для людей, але, через змінний формат і потенційно великої довжини їхня передача по мережі не дуже економічна. Тому в багатьох випадках для роботи в більших мережах як адреси вузлів використають числові складені адреси фіксованого й компактного форматів. Типовим представниками адрес цього типу є IP- і IPX-адреси. У них підтримується дворівнева ієрархія, адреса ділиться на старшу частину - номер мережі й молодшу - номер вузла. Такий розподіл дозволяє передавати повідомлення між мережами тільки на підставі номера мережі, а номер вузла використається тільки після доставки повідомлення в потрібну мережу; точно так само, як назва вулиці використається листоношею тільки після того, як лист доставлений у потрібне місто. Останнім часом, щоб зробити маршрутизацію у великих мережах більше ефективної, пропонуються більше складні варіанти числової адресації, відповідно до яких адреса має три й більше складові. Такий підхід, зокрема, реалізований у новій версії протоколу IPv6, призначеного для роботи в мережі Internet. У сучасних мережах для адресації вузлів застосовуються, як правило, одночасно всі три наведені вище схеми. Користувачі адресують комп'ютери символьними іменами, які автоматично заміняються в повідомленнях, переданих по мережі, на числові номери. За допомогою цих числових номерів повідомлення передаються з однієї мережі в іншу, а після доставки повідомлення в мережу призначення замість числового номера використається апаратна адреса комп'ютера. Сьогодні така схема характерна навіть для невеликих автономних мереж, де, здавалося б, вона явно надлишкова - це робиться для того, щоб при включенні цієї мережі в більшу мережу не потрібно було міняти склад операційної системи.
Проблема встановлення відповідності між адресами різних типів, який займається служба дозволу імен, може вирішуватися як повністю централізованими, так і розподіленими засобами. У випадку централізованого підходу в мережі виділяється один комп'ютер (сервер імен), у якому зберігається таблиця відповідності один одному імен різних типів, наприклад символьних імен і числових номерів. Всі інші комп'ютери звертаються до сервера імен, щоб по символьному імені знайти числовий номер комп'ютера, з яким необхідно обмінятися даними.
При іншому, розподіленому підході, кожний комп'ютер сам вирішує завдання встановлення відповідності між іменами. Наприклад, якщо користувач указав для вузла призначення числовий номер, те перед початком передачі даних комп'ютер-відправник посилає всім комп'ютерам мережі повідомлення (таке повідомлення називається широкомовним) із проханням пізнати це числове ім'я. Всі комп'ютери, одержавши це повідомлення, порівнюють заданий номер зі своїм власним. Той комп'ютер, у якого виявився збіг, посилає відповідь, що містить його апаратну адресу, після чого стає можливим відправлення повідомлень по локальній мережі.
Розподілений підхід гарний тим, що не припускає виділення спеціального комп'ютера, що до того ж часто вимагає ручного завдання таблиці відповідності імен. Недоліком розподіленого підходу є необхідність широкомовних повідомлень - такі повідомлення перевантажують мережа, тому що вони вимагають обов'язкової обробки всіма вузлами, а не тільки вузлом призначення. Тому розподілений підхід використається тільки в невеликих локальних мережах. У великих мережах поширення широкомовних повідомлень по всіх її сегментах стає практично нереальним, тому для них характерний централізований підхід. Найбільш відомою службою централізованого дозволу імен є служба Domain Name System (DNS) мережі Internet.
ІV. Узагальнення результатів заняття.
Питання для контролю:
- Назвіть функції мережного адаптеру.
- Які види адрес має кожний вузол мережі?
- Що таке МАС-адреса?
- В якому випадку використовуються символьні адреси?Порядок їх призначення.
- Що таке числові складені адреси?
2. Вейделевская средняя общеобразовательная школа Вейделевского района Белгородской области Ра
3. Надежность функционирования систем
4. Бухгалтерские аспекты учета производственных запасов
5. Понятие государственного и муниципального кредита
6. Лабораторна робота 4 Одновимірні та багатовимірні масиви.
7. Личность Бориса Годунова
8. Тема- Проверяемые и непроверяемые безударные гласные.
9. Эконом теория
10. логического и творческого в мышлении свободы и необходимости соотношения мышления чувств и воли нравстве
11. Взаимоотношения Некрасова и Белинского
12. Детская литература
13. Притчи
14. Тема 6.БОРЬБА НАРОДОВ РУСИ ЗА НЕЗАВИСИМОСТЬ В XIII В
15. Тема 10 Учет срочных операций Срочные сделки ~ это сделки куплипродажи различных финансовых активов ин
16. Совершенствовать навыки и умения детей в аппликации
17. Механическое движение его характеристики.html
18. а Факультет агрономический Кафедра растениеводства и луговых экосистем УТ
19. зависимости Fr Задача 3 Показать что на границе раздела двух сред нормальные составляющие Виктора Пойн
20. Конспект лекций 3