Vlan врз основа на пристаништа. Курс на предавања за мрежни технологии
2.1.3 802.1Q Структура на рамка
Спецификацијата 802.1 Q дефинира 12 можни формати за инкапсулирање на полето за продолжување во рамки на MAC слој. Овие формати се дефинирани врз основа на три типа рамки (Ethernet II, LLC во нормален формат, LLC во формат Token Ring), два типа мрежи (802.3/Ethernet или Token Ring/FDDI) и два типа VLAN ознаки (имплицитни или експлицитно). Исто така, постојат одредени правила за преведување на рамки на изворниот Ethernet или Token Ring во означени рамки и за преведување на означените рамки назад во оригинални.
Полето Идентификатор на протокол на ознаки (TPI) го замени полето EtherType на рамката за етернет, што се случи по полето за ознака VLAN од два бајти.
Полето за ознаки VLAN има три подполиња.
Подполето „Приоритет“ е дизајнирано да складира три битови за приоритетни рамки, овозможувајќи да се дефинираат до 8 нивоа на приоритет. Едно-битното знаменце TR-Encapsulation покажува дали податоците што ги носи рамката содржат инкапсулирана рамка со формат IEEE 802.5 (знамето е 1) или одговара на типот на надворешната рамка (знамето е 0).
Користејќи ја оваа функција, можете да го тунелизирате сообраќајот од мрежите на Token Ring на префрлени етернет столбови.
12-битниот VLAN ID (VID) единствено го идентификува VLAN-от на кој припаѓа рамката.
Максимална големинаЕтернет рамката се зголемува кога се применува спецификацијата IEEE 802.1 Q од 4 бајти - од 1518 бајти на 1522 бајти.
Сл.2.1.3 Структура на рамка за етернет со поле IEEE 802.1 Q
2.1.4 Обезбедување квалитет на услуга во мрежи базирани на прекинувачи.
Преклопниците за слој 2 и слој 3 можат многу брзо да препраќаат пакети, но ова не е единствената карактеристика на мрежна опрема што е потребна за да се создаде модерна мрежа.
Треба да се управува со мрежата, а еден аспект од управувањето е обезбедување на посакуваниот квалитет на услугата (QoS).
Поддршката QoS му дава на администраторот можност да го предвиди и контролира однесувањето на мрежата со приоритизирање на апликациите, подмрежите и крајните точки или обезбедувајќи им гарантирано пропусниот опсег.
Постојат два главни начини за одржување на квалитетот на услугата. Ова е претходна резервација на ресурси и преференцијална услуга на збирните класи на сообраќај. Последниот метод ја најде својата главна примена на второто ниво. Прекинувачите од второ ниво работат доста долго време голем број сопственички шеми за приоритетни услуги, делејќи го целиот сообраќај во 2-3-4 класи и ги сервисираат овие класи на диференциран начин.
Денес, работната група IEEE 802.1 ги разви стандардите 802.1 p/Q (подоцна наречени 802.1D-1998), кои воведуваат ред во шемите за приоритизација на сообраќајот и начинот на пренесување податоци за класите на сообраќајот во рамките на локалната мрежа. Идеите за приоритизација на сообраќајот вградени во стандардите 802.1 p/Q во голема мера кореспондираат со шемата за диференцирани IP услуги дискутирани во поглавјето. Шемата QoS базирана на стандардите 802.1 p/Q обезбедува
способноста да се постави класата на услуга (приоритет) како краен јазол со поставување идентификатор во стандардна рамка 802 виртуелна мрежа VID, кој содржи три бита од нивото на приоритет и класификација на сообраќајот по прекинувачи врз основа на одреден сет на карактеристики. Квалитетот на услугата исто така може да се разликува помеѓу различни VLAN. Во овој случај, полето за приоритет ја игра улогата на диференцијатор од второ ниво во различните текови на секоја виртуелна мрежа.
Нормален сообраќај испорачан од „макс. напори"
Сообраќај чувствителен на доцнење
Сл.2.1.4 Класи на услуги во рамките на виртуелните мрежи.
Точната интерпретација на потребите на секоја класа сообраќај, означена со приоритетна вредност и евентуално виртуелен мрежен број, е оставена, како и кај диференцираните IP услуги, на дискреција на мрежниот администратор. Општо земено, се претпоставува дека прекинувачот има правила за политики во согласност со кои се сервисира секоја класа на сообраќај, односно присуство на сообраќаен профил.
Производителите на прекинувачи обично вградуваат во своите уреди пошироки методи за класификација на сообраќајот од оние што се предвидени со стандардот 802.1 p/Q. Класите на сообраќај може да се разликуваат по MAC адреси, физички порти, етикети од 802,1 p/Q и во преклопниците од слојот 3 и 4, по IP адреси и добро познати броеви на порти TCP/UDP.
Откако пакетот ќе пристигне до прекинувачот, неговите вредности на полето се споредуваат со атрибутите содржани во правилата кои се доделени на сообраќајните групи и потоа се ставаат во соодветната редица. Правилата поврзани со секоја редица може да им гарантираат на пакетите одредена количина на пропусност и приоритет, што влијае на количината на доцнење на пакетите. Класификацијата на сообраќајот на прекинувачот и вметнувањето информации за потребниот квалитет на услугата во пакетите им овозможува на администраторите да поставуваат политика за QoS во текот на корпоративна мрежа. Постојат следниве методи за класификација на сообраќајот:
Врз основа на пристаништа. При доделување приоритети на поединечни влезни порти, се користат ознаки за приоритет од 802,1 p/Q за ширење на потребниот квалитет на услугата низ прекинуваната мрежа.
Врз основа на VLAN ознаки. Ова е прилично едноставен и многу општ начин за одржување QoS. Со доделување на QoS профил на VLAN, можете лесно да управувате со тековите кога тие се комбинираат во столб.
Врз основа на мрежните броеви. Виртуелните мрежи базирани на протокол може да користат QoS профили за да се врзат за одредени подмрежи IP, IPX и Apple Talk. Ова го олеснува одделувањето на одредена група на корисници и да им се обезбеди посакуваниот квалитет на услугата.
По апликација (TCP/UDP порти). Ви овозможува да идентификувате класи на апликации кои потоа се обезбедуваат со диференцирана услуга без оглед на адресите на крајните јазли и корисници.
Неопходен услов за поддршка на квалитетот на услугата врз основа на мрежни броеви е можноста да се гледаат пакети на трето ниво, а диференцијацијата по апликација бара гледање на пакети на четврто ниво.
Сл.2.1.5 Сервисирање на различни класи на сообраќај.
Откако сообраќајот ќе се подели на класи, прекинувачите можат да ѝ обезбедат на секоја класа гарантирана минимална и максимална пропусност, како и приоритет кој одредува како се обработува редицата кога има слободен пропусен опсег на прекинувачот. Сликата покажува пример за опслужување четири класи на сообраќај. На секој од нив му е доделен одреден минимален пропусен опсег, а на високоприоритетниот сообраќај му се доделува и максимум, така што оваа класа на сообраќај не може целосно да ги потисне оние со помал приоритет.
Кога користите VLAN базирани на порти, секоја порта е доделена на одреден VLAN, без оглед на тоа кој корисник или компјутер е поврзан на таа порта. Ова значи дека сите корисници поврзани на оваа порта ќе бидат членови на истиот VLAN.
Конфигурацијата на портата е статична и може да се менува само рачно.
VLAN базиран на порта.
Vlan врз основа на Mac адреси.
Следниот метод за креирање виртуелни мрежи користи групирање на MAC адреси. Ако има голем број јазли на мрежата, овој метод бара голем број рачни операции од администраторот.
VLAN базиран на MAC адреси.
Vlan базиран на етикети – стандард 802.1q.
Првите два пристапа се засноваат само на додавање дополнителни информации на табелите со адреси на мостот и не ја користат можноста за вградување информации за членството на рамката во виртуелна мрежа во пренесената рамка. Метод на организација на VLAN базиран на етикети – ознаки, користи дополнителни полиња за рамки за складирање на информации за сопственост на рамка додека се движи помеѓу мрежните прекинувачи. Ознака од 4 бајти се додава во рамката за етернет:
Додадената ознака за рамка вклучува поле од два бајти TPID (Идентификатор на протокол за ознаки) и поле од два бајти TCI (Информации за контрола на ознаки). Првите 2 бајти со фиксна вредност од 0x8100 одредуваат дека рамката содржи ознака за протокол 802.1q/802.1p. Полето TCI се состои од полињата Приоритет, CFI и VID. 3-битното поле Priotity одредува осум можни нивоа на приоритет на рамката. 12-битното поле VID (VLAN ID) е идентификатор на виртуелната мрежа. Овие 12 бита ви дозволуваат да дефинирате 4096 различни виртуелни мрежи, но ID 0 и 4095 се резервирани за посебна употреба, така што во стандардот 802.1Q може да се дефинираат вкупно 4094 виртуелни мрежи. Полето CFI (канонски индикатор за формат), долго 1 бит, е резервирано за означување на рамки од други типови мрежи (Token Ring, FDDI); за етернет рамки е 0.
Откако рамката ќе биде примена од влезната порта на прекинувачот, одлуката за нејзина понатамошна обработка се донесува врз основа на правилата на влезната порта (Ingress правила). Можни се следниве опции:
примање само означени рамки;
прима само рамки од типот Untagged;
Стандардно, сите прекинувачи ги прифаќаат двата вида рамки.
По обработката на рамката, се донесува одлука да се пренесе до излезната порта врз основа на однапред дефинирани правила за проследување на рамката. Правилото за препраќање рамки во прекинувач е дека тие можат да се препратат само помеѓу порти поврзани со истата виртуелна мрежа.
1000 Основен етернет
1000Base Ethernet или Gigabit Ethernet, како и Fast Ethernet, го користи истиот формат на рамка, метод за пристап CSMA/CD, топологија со ѕвезда и подслој за контрола на врски (LLC) како IEEE 802.3 и 10Base-T Ethernet. Фундаменталната разлика помеѓу технологиите повторно лежи во имплементацијата на физичкиот слој на EMVOS - имплементацијата на уредите PHY. Развојот на IEEE 802.3 и ANSI X3T11 Fiber Channel беа користени за имплементација на PHY примопредаватели поврзани со оптички влакна. Во 1998 година, беа објавени стандардот 802.3z за оптички влакна и 802.3ab за кабел со изопачени парови.
Ако разликите помеѓу Ethernet и Брз етернетсе минимални и не влијаат на слојот MAC, а потоа при развивањето на стандардот Gigabit Ethernet 1000Base-T, програмерите мораа не само да направат промени во физичкиот слој, туку и да влијаат на подслојот MAC.
Физичкиот слој на Gigabit Ethernet користи неколку интерфејси, вклучително и традиционалниот кабел со извртени парови од категорија 5, како и мултимодни и едномодни влакна. Дефинирани се вкупно 4 различни типови на физички интерфејси, кои се рефлектираат во стандардните спецификации 802.3z (1000Base-X) и 802.3ab (1000Base-T).
Поддржани растојанија за стандардите 1000Base-X се прикажани во табелата подолу.
|
Стандарден |
Тип на влакна |
Максимално растојание*, m |
|
(ласерска диода 1300 nm) |
Едномодни влакна (9 µm) | |
|
Мултимодни влакна (50 μm)*** | ||
|
Стандарден |
Тип на влакна/извртени парови |
Максимално растојание*, m |
|
(ласерска диода 850 nm) |
Мултимодни влакна (50 µm) | |
|
Мултимодни влакна (62,5 µm) | ||
|
Мултимодни влакна (62,5 µm) | ||
|
Заштитен изопачен пар: STP |
Карактеристиките на оптичките примопредаватели можат да бидат значително повисоки од оние наведени во табелата. На пример, NBase произведува прекинувачи со Gigabit Ethernet порти кои обезбедуваат пренос на растојанија до 40 km преку едномодни влакна без релеи (со користење на DFB ласери со тесен спектар кои работат на бранова должина од 1550 nm).
1000Base-T интерфејс
1000Base-T е стандарден интерфејсПренос на Gigabit Ethernet преку незаштитен кабел со искривен пар од категоријата 5e и повисоко на растојанија до 100 метри. Сите четири пара бакарен кабел се користат за пренос, брзината на пренос преку еден пар е 250 Mbit/s.
MAC подслој
Gigabit Ethernet MAC подслојот го користи истиот метод за пристап до медиумите CSMA/CD како и неговите претходници Ethernet и Fast Ethernet. Главните ограничувања за максималната должина на сегмент (или домен на судир) се одредени со овој протокол.
Еден од проблемите при имплементирање на брзина од 1 Gbit/s беше обезбедувањето прифатлив дијаметар на мрежата при работа половина дуплексрежим на работа. Како што знаете, минималната големина на рамката во Ethernet и Fast Ethernet мрежите е 64 бајти. Со брзина на пренос од 1 Gbit/s и големина на рамка од 64 бајти, за сигурно откривање на судир потребно е растојанието помеѓу двата најоддалечени компјутери да не биде повеќе од 25 метри. Да потсетиме дека успешното откривање на судир е можно ако времето на пренос на рамка со минимална должина е поголемо од двапати од времето на ширење на сигналот помеѓу двата најоддалечени јазли во мрежата. Затоа, за да се обезбеди максимален дијаметар на мрежата од 200 m (два кабли од 100 m и прекинувач), минималната должина на рамката во стандардот Gigabit Ethernet беше зголемена на 512 бајти. За да се зголеми должината на рамката до потребната вредност, мрежниот адаптер го проширува полето за податоци на должина од 448 бајти со таканаречено продолжување на носителот. Полето за проширување е поле исполнето со забранети знаци што не може да се помешаат со кодови за податоци. Во овој случај, полето за проверка на сумата се пресметува само за оригиналната рамка и не се однесува на полето за продолжување. Кога ќе се прими рамка, полето за продолжување се отфрла. Затоа, слојот LLC дури и не знае за присуството на полето за продолжување. Ако големината на рамката е еднаква или поголема од 512 бајти, тогаш нема поле за проширување на медиумот.
Гигабитна етернет рамка со поле за продолжување на медиумот
Главната цел на технологијата WiFi(Wireless Fidelity - „безжична точност“) - безжично проширување на етернет мрежите. Се користи и таму каде што е непожелно или невозможно да се користат жичени мрежи, видете го почетокот на делот „Безжични LAN“. На пример, за пренос на информации од подвижни делови на механизми; ако не можете да вежбате во ѕидови; во голем магацин каде што треба да носите компјутер со вас.
Дизајниран Wi-Fi конзорциум Wi-Fi се базира на серијата стандарди IEEE 802.11 (1997) [ANSI] и обезбедува брзини на пренос од 1...2 до 54 Mbit/s. Конзорциумот за Wi-Fi развива спецификации за апликации за да го оживее стандардот за Wi-Fi, тестира и потврдува производи на други компании за усогласеност со стандардот, организира изложби и им обезбедува на развивачите на опрема за Wi-Fi потребните информации.
И покрај фактот дека стандардот IEEE 802.11 беше ратификуван уште во 1997 година, Wi-Fi мрежите станаа широко распространети само во последниве години, кога цените на комерцијалната мрежна опрема значително се намалија. Во индустриската автоматизација, од многуте стандарди на серијата 802.11, се користат само два: 802.11b со брзини на пренос до 11 Mbit/s и 802.11g (до 54 Mbit/s).
|
Преносот на сигналот преку радио каналот се врши со користење на два методи: FHSS и DSSS (види дел). Ова користи диференцијална фазна модулација DBPSK и DQPSK (види " Методи на модулацијапревозникот") користејќи Баркер-шифри, дополнителни кодови ( CCK- Дополнително кодирање клуч) и технологии двојно конволутивно кодирање (PBCC) [Рошан]. Wi-Fi 802.11g со брзини од 1 и 2 Mbit/s користи DBPSK модулација. При 2 Mbps, се користи истиот метод како кај 1 Mbps, но за да се зголеми капацитетот на каналот, се користат 4 различни фазни вредности (0, ) за фазно модулирање на носачот. Протоколот 802.11b користи дополнителни брзини на пренос од 5,5 и 11 Mbit/s. Со овие битови, се користат дополнителни кодови наместо Баркер-кодови ( CCK). Wi-Fi го користи методот за пристап до мрежата CSMA/CA (видете го делот „Проблеми со безжични мрежи и решенија“), кој ги користи следните принципи за да ја намали веројатноста за судир:
Превенција, наместо откривањето судир, е фундаментално во безжичните мрежи бидејќи, за разлика од жичените мрежи, предавателот на трансиверот го заглавува примениот сигнал. Форматот на рамката на ниво на PLCP на моделот OSI (Табела 2.17) во режимот FHSS е прикажан на сл. 2.44. Се состои од следниве полиња:
Форматот на рамката на ниво на PLCP на моделот OSI (Табела 2.17) во режимот DSSS е прикажан на сл. 2.45. Полињата во него го имаат следново значење:
Опсегот на комуникација на Wi-Fi во голема мера зависи од условите за ширење. електромагнетни бранови, тип на антена и моќност на предавателот. Типичните вредности наведени од производителите на опрема за Wi-Fi се 100-200 m во затворени простории и до неколку километри на отворени површини со помош на надворешна антена и моќност на предавателот од 50...100 mW. Во исто време, според германскиот неделник Computerwoche, за време на натпреварот за комуникациски опсег, комуникацијата била снимена на растојание од 89 километри со помош на стандардна опрема Wi-Fi стандард IEEE 802.11b (2,4 GHz) и сателитски антени. Гинисовата книга на рекорди, исто така, евидентира Wi-Fi комуникација на растојание од 310 km со помош на антени подигнати на големи височини со помош на балони. Архитектура на Wi-Fi мрежаСтандардот IEEE 802.11 воспоставува три мрежни топологии:
Користење на BSSстаниците меѓусебно комуницираат преку заеднички централен комуникациски центар наречен пристапна точка. Пристапна точкаобично е поврзан со жичен етернет LAN. Проширена област за услуги се добива со комбинирање на неколку BSSВ унифициран системпреку дистрибутивен систем, кој може да биде жична етернет мрежа. 2.11.5. Споредба на безжични мрежиВо табелата 2.18 ги сумира главните параметри на трите разгледани безжични технологии. Табелата не содржи податоци за WiMAX, EDGE, UWB и многу други стандарди кои не се широко користени во индустриската автоматизација.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
IEEE 802.1Q- отворен стандард кој ја опишува постапката за означување на сообраќајот за да се пренесат информации за членството во VLAN.
Бидејќи 802.1Q не ги менува заглавијата на рамката, мрежните уреди што не го поддржуваат овој стандард можат да пренесуваат сообраќај без оглед на неговото членство во VLAN.
802.1Q е поставен во рамката ознака, кој пренесува информации за припадноста на сообраќајот на VLAN.
| ⊲━━ Информации за контрола на ознаки (TCI) ━━⊳ | ||||
| TPID | Приоритет | CFI | ВИД | |
| 16 | 3 | 1 | 12 | битови |
Големината на ознаката е 4 бајти. Се состои од следниве полиња:
- Идентификатор на протокол на ознака (TPID)- Идентификатор на протокол за означување. Големината на полето е 16 бита. Означува кој протокол се користи за означување. За 802.1q вредноста е 0x8100.
- Информации за контрола на ознаки (TCI)- поле што ги опфаќа полињата за приоритет, канонски формат и VLAN идентификатор:
- Приоритет- приоритет. Големината на полето е 3 бита. Се користи од стандардот IEEE 802.1p за поставување на приоритетот на пренесениот сообраќај.
- Индикатор за канонски формат (CFI)- Индикатор за канонски формат. Големината на полето е 1 бит. Го означува форматот на MAC адресата. 0 - канонски (рамка за етернет), 1 - не-канонски (рамка на Token Ring, FDDI).
- VLAN идентификатор (VID)- VLAN идентификатор Големина на поле - 12 бита Покажува на кој VLAN припаѓа рамката. Опсегот на можни VID вредности е од 0 до 4094.
Кога се користи стандардот Ethernet II, 802.1Q вметнува ознака пред полето Тип на протокол. Бидејќи рамката е променета, контролната сума повторно се пресметува.
Во стандардот 802.1Q постои концепт Native VLAN. Стандардно, ова е VLAN 1. Сообраќајот испратен на овој VLAN не е означен.
Постои сличен комерцијален протокол на 802.1Q развиен од Cisco Systems - ISL.
| VLAN - Виртуелна локална мрежа | |
|---|---|
| Стандарди, протоколи и основни концепти | 802.1Q. VLAN ID. ISL. ВТП. GVRP. Мајчин VLAN |
| Во оперативните системи | Linux (Debian, Ubuntu, CentOS). FreeBSD. Windows |
| Во мрежната опрема | |
- флексибилност и леснотија на конфигурација и промена - можете да ги креирате потребните VLAN комбинации и во еден прекинувач и низ целата мрежа изградена на прекинувачи кои го поддржуваат стандардот IEEE 802.1Q. Способноста за означување овозможува VLAN информациите да се дистрибуираат низ повеќе прекинувачи компатибилни со 802.1Q преку една физичка врска ( багажникот канал, Багажникот линк);
- ви овозможува да го активирате алгоритмот за опфатено дрво на сите порти и да работите во нормален режим. Протоколот Spanning Tree се покажа како многу корисен за употреба во големи мрежи изградени на неколку прекинувачи и им овозможува на прекинувачите автоматски да ја одредуваат конфигурацијата на врските во мрежата слични на дрвото кога случајно поврзуваат порти едни со други. За нормално функционирањене е потребен прекинувач затворени правционлајн. Овие правци може да се креираат од администраторот специјално за да се создадат резервни врски или може да се појават по случаен избор, што е сосема можно ако мрежата има бројни врски и системот за кабли е слабо структуриран или документиран. Користејќи го протоколот Spanning Tree, прекинувачите блокираат непотребни правци по конструирањето на мрежен дијаграм. Така, јамките во мрежата автоматски се спречуваат;
- Способноста на IEEE 802.1Q VLAN да додава и извлекува ознаки од заглавијата на рамки и овозможува на мрежата да користи прекинувачи и мрежни уреди кои не го поддржуваат стандардот IEEE 802.1Q;
- уредите од различни производители кои го поддржуваат стандардот можат да работат заедно, без оглед на кое било комерцијално решение;
- за поврзување на подмрежите со ниво на мрежа, потребен е рутер или прекинувач L3. Меѓутоа, за поедноставни случаи, на пример, за да се организира пристап до серверот од различни VLAN, не е потребен рутер. Преклопната порта на која е поврзан серверот мора да биде вклучена во сите подмрежи, а мрежниот адаптер на серверот мора да го поддржува стандардот IEEE 802.1Q.
Ориз. 6.5.
Некои дефиниции на IEEE 802.1Q
- Означување- процес на додавање информации за припадност на 802.1Q VLAN во заглавието на рамката.
- Откажување- процесот на извлекување информации за членството на 802.1Q VLAN од заглавието на рамката.
- VLAN ID (VID)- VLAN идентификатор.
- ИД на порта VLAN (PVID)- Идентификатор на VLAN порта.
- Влезна порта- Switch порта до која пристигнуваат рамки, а во исто време се донесува одлука за членство во VLAN.
- Излезна порта- портата на прекинувачот од која рамки се пренесуваат на други мрежни уреди, прекинувачи или работни станици и, соодветно, на него мора да се донесе одлука за обележување.
Секоја порта за прекинувач може да се конфигурира како означени(означен) или како неозначен(неозначено). Функција отлепување ознакиви овозможува да работите со нив мрежни уредивиртуелни мрежи кои не ги разбираат ознаките во заглавието на рамката за етернет. Функција означувањеви овозможува да конфигурирате VLAN помеѓу повеќе прекинувачи кои го поддржуваат стандардот IEEE 802.1Q.
Ориз. 6.6.
IEEE 802.1Q VLAN ознака
Стандардот IEEE 802.1Q ги дефинира промените во структурата на Ethernet рамката што овозможува VLAN информации да се пренесуваат низ мрежата. На сл. 6.7 го прикажува форматот на ознаката 802.1Q
