2019-05-11 LAN
Existen muchos tipos de LAN según los diferentes métodos de transferencia de red, se pueden dividir en dos tipos: LAN compartida y LAN conmutada.
LAN compartida se refiere a una tecnología LAN en la que todos los nodos comparten un medio de transmisión de comunicación pública. La LAN de medios compartidos se puede dividir en Ethernet, bus token, token ring, interfaz de datos distribuidos de fibra óptica FDDI y Ethernet de alta velocidad y FDDI II desarrollados sobre esta base. La LAN inalámbrica es el producto de la combinación de una red informática y una tecnología de comunicación inalámbrica. Al igual que la LAN por cable, se puede compartir en modo privado.
LAN conmutada se refiere a una tecnología de LAN conmutada que utiliza tramas o unidades de datos más pequeñas en la capa de enlace de datos como unidades de intercambio de datos y un conmutador Ethernet como núcleo. La LAN conmutada se puede dividir en Ethernet conmutada, red ATM y LAN virtual desarrollada sobre esta base. Debido al alto costo de la red ATM, la tecnología ATM rara vez se ha utilizado para construir LAN en los últimos años y se utiliza más Ethernet conmutada.
Modelo de referencia LAN---El modelo de referencia IEEE802 fue desarrollado por el Comité 802 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Este modelo corresponde a las dos capas más bajas del modelo de referencia OSI, es decir, la capa física. y la capa de enlace de datos.
Los estudiantes pueden preguntarse por qué el modelo de referencia IEEE802 solo corresponde a las dos capas más bajas del modelo de referencia OSI. Esto se debe a que la topología de la LAN es relativamente simple, generalmente bus, anillo, estrella y árbol. Solo hay un enlace entre los dos nodos y no se requiere enrutamiento ni control de flujo, por lo que no es necesario considerar este modelo. capa de red. En cuanto a otras aplicaciones de alto nivel, a menudo están relacionadas con implementaciones específicas y generalmente se incluyen en el sistema operativo de la red. Por lo tanto, este modelo no tiene una descripción correspondiente de las otras capas de alto nivel.
Podemos ver en la figura que la capa más baja del modelo de referencia IEEE802 corresponde a la capa física del modelo de referencia OSI. Su función principal es responsable de la codificación y decodificación de señales, la generación y eliminación de preámbulos y. bit Transmitir y recibir.
Existen muchos tipos de redes de área local, que utilizan varios medios de transmisión y diferentes métodos de acceso. Por lo tanto, el modelo de referencia IEEE802 divide la capa de enlace de datos en dos capas: control de acceso a medios MAC y control de enlace lógico LLC.
La subcapa LLC de control de enlace lógico no tiene nada que ver con el medio de transmisión y es adecuada para varios tipos de redes de área local. Completa el establecimiento, mantenimiento y liberación de enlaces de comunicación y es una capa entre los altos. Protocolo de nivel y la capa MAC Proporciona una interfaz unificada entre ellos para el envío, recepción y control de flujo de tramas.
La subcapa MAC de control de acceso a medios está relacionada con el medio de transmisión. Está directamente relacionada con la topología de la red y el tipo de medio de transmisión. Es responsable de completar el control de acceso a los medios, realizar una asignación de canales razonable y. realizando múltiples redes de área local El dispositivo disfruta de un recurso de un solo canal, así como del ensamblaje y desensamblaje de tramas de datos, identificación de direcciones MAC y detección de errores.
El modelo de referencia IEEE802 contiene una serie de estándares: desde I EEE802.1 hasta I EEE802.22, se han propuesto numerosas redes de área local. Después de años de uso y eliminación, ahora sólo quedan las más importantes. Los siguientes son Ethernet 802.3, LAN inalámbrica 802.11 (wiFI), LAN 802.15 (Bluetooth) y Red de área metropolitana inalámbrica 802.16.
La historia de Ethernet comenzó en 1976. Fue diseñada e implementada por el estudiante del MIT Bob Metcalfe y sus colegas. Utilizaron un cable coaxial largo y grueso para conectar todos los ordenadores. La estructura es como podemos ver en la imagen. imagen, y le pusieron a este sistema el nombre de Ethernet.
Ethernet clásico es Ethernet de 10 M, que utiliza cuatro medios de transmisión: cable grueso, cable delgado, par trenzado y fibra óptica: cable Ethernet 10base-5 grueso y cable Ethernet 10base-2. Ethernet de par trenzado 10base-T y fibra óptica 10base-F conectan computadoras directamente a través de cables. La razón por la que se utilizan cables es porque en esa época se creía generalmente que "los dispositivos activos no son confiables y los dispositivos pasivos no son confiables". más confiable”.
Ethernet clásico tiene un límite máximo de longitud de cable. Las señales dentro de este rango se pueden propagar normalmente y las señales más allá de este rango no se propagarán. Para permitir la construcción de redes más grandes, se pueden conectar varios cables mediante repetidores/concentradores. En estos cables, la información se envía mediante codificación Manchester. Ethernet puede contener múltiples segmentos de cable y múltiples concentradores, pero la distancia entre dos transceptores no puede exceder los 2,5 kilómetros y no pueden pasar más de 4 concentradores entre dos transceptores.
Classic Ethernet utiliza el protocolo Carrier Sense Multiple Access CSMA/CD con detección de conflictos para controlar el uso de la red. Este protocolo tiene tres puntos básicos:
(1) Acceso Multipunto: Muchas computadoras están conectadas a un bus en forma de acceso multipunto, utilizando una topología de bus. La topología física puede tener forma de estrella.
(2) Monitoreo de operadora
Cuando una estación tiene datos para enviar, primero escucha el canal para determinar si otras estaciones están transmitiendo datos en ese momento. Si el canal está libre, envía datos; si el canal está ocupado, la estación espera hasta que el canal quede libre antes de enviar la trama.
(3) Detección de colisiones
Es decir, monitorización durante el envío. Si ocurre un conflicto, la estación espera un período de tiempo aleatorio antes de comenzar el proceso nuevamente desde el principio.
Estos tres puntos se pueden resumir en cuatro frases: escuchar primero y luego hablar, escuchar mientras se habla, detener el conflicto y retrasar el reenvío.
Con la amplia aplicación de conmutadores y la demanda de un gran ancho de banda, nació IEEE802.3U Fast Ethernet. Fast Ethernet 100BASE-T es un Ethernet en estrella que transmite señales de banda base de 100 Mb/s. Los usuarios solo necesitan reemplazar una tarjeta de red y agregar un conmutador de 100 Mb/s para actualizar fácilmente de 10Base-T a 100BASE-T sin cambiar la topología de la red.
100base-t4: Utiliza 4 pares de pares trenzados UTP de categoría 3, tres de los cuales transmiten datos, el cuarto par se utiliza para detectar colisiones y no admite el modo full-duplex.
100base-tx: utilice dos pares de pares trenzados UTP de categoría 5 para transmisión full-duplex, un par se utiliza para enviar señales al conmutador y el otro par se utiliza para recibir señales del conmutador, el sitio y el hub/switch La distancia máxima entre ellos es de 100 metros, y la distancia entre sitios----hub----sitios no excede los 200 metros;
100base-fx, cuando se usa multi fibra óptica monomodo y el sitio y cuando los sitios están conectados directamente, la distancia no excede los 412 metros en el estado semidúplex, y la distancia no excede los 2000 metros en el estado full-duplex; se utiliza, la distancia máxima de transmisión puede alcanzar los 10.000 metros en el estado full-duplex;
Antes de que se secara la tinta del estándar Fast Ethernet, el comité 802 comenzó a trabajar en una versión más rápida de Fast Ethernet llamada Gigabit Ethernet. Gigabit Ethernet permite el funcionamiento full-duplex y half-duplex a una velocidad de 1 Gb/s: el protocolo CSMA/CD se utiliza en modo half-duplex y no es necesario en modo full-duplex. Es compatible con las tecnologías 10BASE-T y 100BASE-T, tiene buenas capacidades de extensión de red, es fácil de actualizar y fácil de administrar. Ahora se ha convertido en una tecnología de red troncal LAN de campus madura.
De igual forma, Gigabit Ethernet también se divide en dos tipos según el cable utilizado, uno es Gigabit Ethernet 1000base-x basado en Fibre Channel, y el otro se basa en par trenzado 1000base-t.
1000BASE-SX: SX significa longitud de onda corta (utilizando láser de 850 nm). Cuando se utiliza fibra multimodo con diámetros de núcleo de 62,5 μm y 50 μm, la distancia de transmisión es de 275 my 550 m respectivamente.
1000BASE-LX: LX significa longitud de onda larga (utilizando láser de 1300 nm). Cuando se utiliza fibra multimodo con diámetros de núcleo de 62,5 μm y 50 μm, la distancia de transmisión es de 550 m. Cuando se utiliza fibra monomodo con un diámetro de núcleo de 10 μm, la distancia de transmisión es de 5 km.
1000BASE-CX - CX significa cable de cobre, utiliza 2 pares de pares trenzados blindados y la distancia de transmisión es de 25 m.
1000BASE-T: utiliza 4 pares de pares trenzados UTP de categoría 5 para funcionar en dúplex completo, con una distancia de transmisión de 100 m.
A finales de 1999, el Comité 802 llevó a cabo una investigación sobre la tecnología 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps) y lanzó oficialmente el estándar de fibra óptica en 2002, el estándar de cable de cobre blindado en 2004 y el doble estándar de cobre. en 2006. Estándar de alambre trenzado.
10 Gigabit Ethernet utiliza fibra óptica como medio de transmisión. La distancia de transmisión utilizando fibra óptica monomodo es de más de 40 km y la fibra óptica multimodo es de 65 ~ 300 m.
10 Gigabit Ethernet adopta el modo full-duplex, no utiliza el mecanismo CSMA/CD y elimina la limitación de distancia de CSMA/CD. Ahora está trabajando en la investigación de "Ethernet de nivel de operador". " para admitir 40 Gbps y 100 Gbps. Trabajo de estandarización de Gbps.
Ethernet se ha desarrollado durante más de 30 años durante el proceso de desarrollo, no ha habido ningún competidor realmente fuerte. La razón es que es simple, confiable y fácil de mantener. en el mundo de las redes. Cita clásica: "¡Hazlo simple o serás estúpido!"
De hecho, un token es un marco especial que se utiliza para controlar los derechos de envío de los nodos de la red. el token puede enviar datos. Es decir, si una estación tiene una cola de tramas esperando ser transmitidas, puede enviar la trama cuando recibe el token y luego pasar el token a la siguiente estación y si no tiene tramas en cola para transmitir, puede simplemente; simplemente pasa el token. Los estudiantes deben tener en cuenta que el nodo emisor elimina el token después de obtener el derecho de envío. Ya no habrá un token en el anillo y es imposible que otros nodos obtengan el token nuevamente. Esto garantiza que solo alguien en el anillo. un nodo envía datos a la vez, por lo que no hay ningún fenómeno de contención en la tecnología Token Ring. Es un método típico de control de acceso a medios sin contienda.
En la década de 1990, apareció una red Token Ring que era superior a Ethernet (10Mbps) y Token Network (4 o 16Mbps) en ese momento: la interfaz de datos distribuidos de fibra óptica FDDI. El método de acceso de FDDI es similar al de la red Token Ring. En la comunicación de red, se utiliza el paso de "token", pero es diferente del Token Ring estándar.
Podemos ver en el diagrama de estructura de composición de FDDI que utiliza una estructura de doble anillo. Su flujo de información de red consta de dos flujos similares. Los dos flujos giran en torno a dos flujos circulares mutuamente inversos. Uno de los anillos se llama "anillo principal" y transmite en el sentido de las agujas del reloj, y el otro anillo se llama "anillo secundario" y transmite en el sentido de las agujas del reloj. Normalmente, las señales de datos de la red suelen fluir sólo en el anillo primario. Si el anillo falla, TokenNet reconfigurará automáticamente la red y los datos pueden fluir en la dirección opuesta al anillo secundario. Una de las ventajas de esta estructura de doble anillo es la redundancia, con un anillo usado para transmisión y el otro anillo usado como respaldo, es decir, si ocurre un problema y uno de los anillos primarios se desconecta, el anillo secundario asume el control.
La LAN inalámbrica se puede dividir en dos categorías: el primer tipo tiene infraestructura fija y el segundo tipo no tiene infraestructura fija.
La denominada "infraestructura fija" se refiere a un grupo de estaciones base fijas establecidas de antemano que pueden cubrir un determinado rango geográfico. Los teléfonos móviles celulares que todo el mundo utiliza habitualmente utilizan una gran cantidad de estaciones base fijas preestablecidas por empresas de telecomunicaciones y que cubren todo el país para conectar las llamadas realizadas desde los teléfonos móviles de los usuarios.
Para el primer tipo de LAN inalámbrica con infraestructura fija, IEEE formuló la serie 802.11 de estándares de protocolo de LAN inalámbrica en 1997. Se utilizan dos tipos de redes: modos estructurados y autoorganizados.
(1) ?Modo de autoorganización
La red en este modo consta de un grupo de computadoras interconectadas que pueden enviarse datos directamente entre sí y realizar operaciones punto a punto. , o comunicación punto a multipunto.
Red de área personal inalámbrica WPAN
Red de área personal inalámbrica WPAN es utilizar dispositivos electrónicos de uso personal en lugares de trabajo personales, como nuestras computadoras portátiles, tabletas, impresoras portátiles y teléfonos celulares. Espera , una red autoorganizada conectada mediante tecnología inalámbrica no necesita utilizar un punto de acceso AP y el alcance de toda la red es de aproximadamente 10 m. WPAN puede ser utilizado por una persona o por varias personas al mismo tiempo. Estos dispositivos electrónicos pueden comunicarse fácilmente, como si se conectaran con cables normales. El ejemplo más común de red de área personal inalámbrica en la actualidad es el sistema Bluetooth que utilizamos habitualmente.
(1) Sistema Bluetooth
El primer uso de WPAN fue el sistema Bluetooth lanzado por Ericsson en 1994. Su estándar es IEEE802.15.1, la velocidad de transmisión es de 720 kb/s y el rango de distancia es de 10 metros, operando en la banda de frecuencia de 2,4GHz.
La tecnología Bluetooth es una tecnología de conexión de comunicación inalámbrica de corto alcance y bajo coste que se utiliza entre varios dispositivos de hardware digitales fijos y móviles. Esta conexión es estable y fluida, y su programa está escrito en un microchip de 9×9 mm y puede integrarse fácilmente en el dispositivo. Al mismo tiempo, puede atravesar obstáculos fácilmente y lograr una transmisión de datos completa. Si el dispositivo tiene una amplia gama de actividades y requiere una interconexión rápida con múltiples dispositivos, como computadoras portátiles, teléfonos inalámbricos digitales, asistentes digitales personales, teléfonos móviles, etc., lo ideal es utilizar Bluetooth o una red de área personal inalámbrica.
(2) ¿ZigBee?
Similar a Bluetooth, ZigBee es una tecnología emergente de comunicación inalámbrica de corto alcance que se utiliza para aplicaciones de detección y control. Es un terminal de datos inalámbrico de Internet de las cosas. utiliza la red ZigBee para proporcionar a los usuarios funciones de transmisión de datos inalámbrica. ZigBee, el nombre proviene del método de comunicación que utilizan las colonias de abejas para sobrevivir y desarrollarse. Las abejas bailan en forma de Z para informar a sus compañeros de la ubicación, distancia y dirección de nuevas fuentes de alimento que han descubierto. ZigBee es un protocolo de red de área local de bajo consumo basado en el estándar IEEE802.15.4. Sus características principales son una distancia de comunicación corta, generalmente de 10 a 80 metros, una velocidad de transmisión de datos baja de 2 ~ 250 kb/s y un bajo costo.
(3) WPAN de alta velocidad
El estándar de WPAN de alta velocidad es IEEE802.15.3, que está especialmente personalizado para transmitir datos entre dispositivos multimedia portátiles y admite de 11 a 55 Mb/ s.tasa de datos. Esto es particularmente conveniente a medida que aumenta la cantidad de dispositivos digitales utilizados por los individuos. Por ejemplo, utilizando WPAN de alta velocidad se puede conectar una PC a impresoras, escáneres, discos duros externos y otros dispositivos electrónicos en la misma habitación sin usar cables. Los videos tomados por otras personas usando cámaras digitales se pueden copiar a la tarjeta de memoria de su cámara digital sin necesidad de conectar cables; la computadora portátil en la sala de conferencias puede proyectar las diapositivas preparadas en la pantalla grande a través del proyector sin necesidad de conectar cables. .
(2) Modo de arquitectura
La red en este modo que se muestra en la figura utiliza una topología en estrella y cada cliente está conectado a un punto de acceso central AP. (Punto de acceso inalámbrico) se puede conectar a otras redes, como se muestra en la figura, después de conectarse a una red cableada a través del punto de acceso central, se conecta a Internet a través de un enrutador.
La LAN formada por el AP central es lo que normalmente llamamos wifi. El protocolo de detección/evitación de colisiones de portadora de acceso multipunto CSMA/CA se utiliza en la capa MAC (similar al CSMA/CD utilizado en). Ethernet clásico diferente) . Ahora, WIFI casi se ha convertido en sinónimo de red de área local inalámbrica (WLAN).
Hoy en día, muchos lugares, como oficinas, aeropuertos, restaurantes de comida rápida, hoteles, centros comerciales, etc., pueden proporcionar servicios de acceso WIFI gratuitos o de pago al público. Dichos lugares se denominan puntos de acceso, que son. Servicios públicos de acceso inalámbrico. Un área conectada por muchos puntos de acceso y puntos de acceso AP se denomina zona activa.