Участник:SkudarnovYaroslav/Теормин к зачёту по сетям

Тест 1

Дайте определение компьютерной сети

Компьютерная сеть — совокупность компьютеров, объединённых с помощью телекоммуникаций (т. — связь при помощи электронных устройств) для совместного использования данных/ресурсов. Распределённая система — совокупность объединённых компьютеров (аналогично тому, что выше), посредством специального ПО предоставляющих пользователю интерфейс единой системы.

Какие области технического прогресса породили компьютерные сети?

Коммуникации и компьютерные технологии.

Приведите классификации компьютерных сетей

а) По размерам (территориальному признаку функционирования): Desk Area Network (рабочая станция; обмен данными организован на основе ATM (

TODO: ???), Personal Area Network (сеть устройств пользователя), Local Area Network (соединяет устройства в помещениях — домах, школах и т.д.), Metropolitan Area Network (соединяет устройства в одном городе), Wide Area Network (охватывает большие территории, связывает более маленькие сети, ниже скорость), Internet ( TODO: крупнейшая WAN?)

б) По скорости передачи данных: низкоскоростные — до 10 Мбит/с, среднескоростные — до 100 Мбит/c, высокоскоростные — свыше 100 Мбит/с.

в) По типу среды передачи данных: проводные, беспроводные.

г) По типу абонентов: стационарные/мобильные.

д) По правовой принадлежности: частные, государственные, общественные ( TODO: по идее, последнее должно относиться либо к первому, либо ко второму).

е) По типу взаимодействия компьютеров: одноранговые, иерархические.

ж) По типу предоставляемых сервисов: односервисные, мультисервисные.

Приведите варианты топологий компьютерных сетей

Шина, кольцо, звезда, ячеистая.

Сформулируйте обобщённую задачу коммутации

а) Определение потоков, для которых требуется прокладка маршрута. б) Маршрутизация (определение маршрута). в) Продвижение потоков (распознавание потоков и локальная коммутация на транзитных узлах. устройство, коммутирующее интерфейсы — коммутатор). г) Мультиплексирование (разделение агрегированного потока на составляющие) и демультиплексирование (наоборот, образование из отдельных агрегированный).

В чем отличия канальной и пакетной коммутации?

Пакеты поступают в сеть без резервирования линии связи. Маршрут следования хранится на промежуточных узлах и формируется вручную/автоматически (в случае с каналами он становится известен сразу после создания составного канала). Доставка пакетов в правильном порядке без искажений не гарантируется. У пакетных коммутаторов есть буферная память для временного хранения пакетов (промежуточное хранение).

Что такое эталонная модель OSI?

Модель стека сетевых протоколов, определяющая, что должен делать каждый уровень, разрабатывалась в семидесятых-восьмидесятых годах.

Что такое стэк протоколов?

Иерархически организованный набор сетевых протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, примеры — TCP/IP, IPX/SPX.

Перечислите уровни модели OSI и стека TCP/IP

OSI — Семь уровней: прикладной (APDU), уровень представления (PPDU), сеансовый (SPDU), транспортный (TPDU), сетевой (пакет), передачи данных (кадр), физический (бит) — в скобках название единицы отмена. TCP/IP — прикладной (HTTP, FTP, DNS), транспортный (TCP, UDP), сетевой (IP), канальный (Ethernet/IEEE 802.11 Wireless Internet/etc).

Сформулируйте теорему Шеннона

Если аналоговый сигнал имеет конечный (ограниченный по ширине) спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим отсчётам, взятым с частотой, строго большей удвоенной верхней частоты.

Что такое модуляция и манипуляция?

Модуляция — представление дискретных сигналов в среде передачи данных в виде синусоидальных волн. Манипуляция — то же самое, но при дискретных уровнях модулирующего сигнала.

Чем модуляция отличается от физического кодирования сигнала?

Физическое кодирование не изменяет структуры сигнала, в отличие от модуляции.

Что такое самосинхронизирующийся код?

С. код — код, который можно декодировать без отдельного тактового сигнала/другого источника синхронизации. Примеры: применение синусоид в качестве результирующего сигнала; использование избыточного кодирования; манчестерский код (логическая единица — положительный переход в середине символа, ноль — отрицательный).

Что такое витая пара?

По стандарту — четыре пары медных проводов, обвитых вокруг друг друга под одной оболочкой.

Что такое кадр?

Единица передачи данных на уровне передачи данных (канальном уровне)? В Ethernet состоит из хедера (мак исходного адреса, назначения и два байте EtherType), полезная нагрузка, CRC.

Какие есть варианты кадрирования?

Наверное — а) подсчёт количества символов; б) использование сигнальных байтов с символьным заполнением; в) использование стартовых и стоповых бит с битовым заполнением; г) использование запрещённых сигналов физического уровня.

Какие бывают варианты протоколов уровня передачи данных по их отношению к ошибкам в кадрах?

Повторно запросить кадр/восстановить исходную информацию.

Что такое расстояние кода в смысле Хэмминга?

Минимальное количество битов, которыми различаются два кодовых слова.

Зачем нужно избыточное кодирование?

Для восстановления информации/обнаружения ошибок.

Как можно верифицировать протоколы канального уровня?

Модель конечных автоматов (анализ состояний протокольной машины — отправителя/получателя), сети Петри (похоже).

Что такое "коллизия", в каких системах и на каком уровне возможно её возникновение?

Наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени в среде передачи коллективного доступа. В системах с широковещательным каналом, на подуровне, управляющим доступом в общей среде, являющимся нижней частью уровня передачи данных.

Чем "коллизия" отличается от "внешней помехи"?

Коллизия — передаче кадра мешает передача другого; внешняя помеха — передаче кадра мешают проблемы со средой.

Что такое CSMA/CD?

CSMA — Carrier Sense Multiple Access — множественный доступ с контролем несущей. Слушаем канал, если занят, ждём случайное время. Если свободен — передаём, если коллизия — ждём случайное время. Настойчивость p — передаём с вероятностью p. Детектируем коллизию — шлём jam signal, сообщая о ней другим станциям, потом ждём случайное время… Полудуплекс из-за того, что слушаем канал.

Зачем нужен алгоритм двоичного экспоненциального отката и как его применение сказывается на разрешении коллизий?

После c коллизий выбираем рандомное число от 0 до 2^c-1, ждём это число. Для того, чтобы увеличить время ожидания при большом количестве коллизий и, как следствие, уменьшить их вероятность при повторной передаче.

Какие вы знаете методы неконкуретного доступа к общей среде?

Протокол битовой карты (период конкуренции — N, если i-ая станция желает передавать, она шлёт на i-ом интервале бит), двоичный обратный отсчёт — станции передают по очереди биты своего номера, начиная со самого старшего. Побеждает та, у которой наибольший номер.

Какое физическое кодирование используется в 10Base-T Ethernet?

Манчестерское кодирование.

Какое кодирование используется в 100Base-T Ethernet?

4b5b (четыре бита кодируются пятью, в целях в т.ч. синхронизации), MLT-3 (Multi Level Transition — три уровня, -U, 0, +U).

Чем отличается стандарт 100Base-T4 от 100Base-TX?

T4 использует витую пару категории 3, У T4 нет полного дуплекса.

Чем отличается концентратор от коммутатора?

Концентратор пересылает данные всем устройствам, коммутатор — только тем, кому предназначаются эти данные.

Что такое и зачем нужны сетевые мосты?

Устройства, работающие на уровне передачи данных, анализирующие адреса, содержащиеся в кадрах этого уровня и соответствующим образом маршрутизирующие. Нужны для: а) соединения различных удалённых в пространстве сетей. б) для того, чтобы связывать различные типы сетей.

Что такое и зачем нужен алгоритм остовного дерева (STP)?

В сети выбирается один корневой мост (англ. Root Bridge). Далее каждый, отличный от корневого, мост просчитывает кратчайший путь к корневому. Соответствующий порт называется корневым портом (англ. Root Port). У любого некорневого коммутатора может быть только один корневой порт. После этого для каждого сегмента сети, к которому присоединён более чем один порт моста, просчитывается кратчайший путь к корневому порту. Мост, через который проходит этот путь, становится назначенным для этой сети (англ. Designated Bridge), а соответствующий порт — назначенным портом (англ. Designated port). Далее во всех сегментах, с которыми соединены более одного порта моста, все мосты блокируют все порты, не являющиеся корневыми и назначенными. В итоге получается древовидная структура (математический граф) с вершиной в виде корневого коммутатор.

Основной задачей STP является устранение петель в топологии произвольной сети Ethernet, в которой есть один или более сетевых мостов, связанных избыточными соединениями. STP решает эту задачу, автоматически блокируя соединения, которые в данный момент для полной связности коммутаторов являются избыточными.

Зачем нужен уровень MAC и какие задачи он решает?

IEEE разделяет канальный уровень на два подуровня: media access control (MAC) и logical link control (LLC) (управления логической связью). Таким образом, MAC выступает в качестве интерфейса между подуровнем LLC и физическим (первым) уровнем. MAC обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам, что позволяет нескольким терминалам или точкам доступа общаться между собой в многоточечной сети. В широковещательных сетях (таких, как сети на основе Ethernet) MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

Зачем нужен уровень LLC и какие сервисы он предоставляет?

LLC осуществляет управление передачей данных, обеспечивает проверку и правильность передачи информации по соединению. TODO: тут, наверное, побольше надо написать

Что такое MAC-адрес в понимании Ethernet сети и как назначаются MAC адреса устройствам?

Первые 3 октета (в порядке их передачи по сети; старшие 3 октета, если рассматривать их в традиционной бит-реверсной шестнадцатеричной записи MAC-адресов) содержат 24-битный уникальный идентификатор организации (OUI), или (Код MFG — Manufacturing, производителя), который производитель получает в IEEE. При этом используются только младшие 22 разряда (бита), 2 старшие имеют специальное назначение: первый бит указывает, для одиночного (0) или группового (1) адресата предназначен кадр, следующий бит указывает, является ли MAC-адрес глобально (0) или локально (1) администрируемым.

Следующие три октета выбираются изготовителем для каждого экземпляра устройства. За исключением сетей системной сетевой архитектуры SNA.

Таким образом, глобально администрируемый MAC-адрес устройства глобально уникален и обычно «зашит» в аппаратуру.

Администратор сети имеет возможность, вместо использования «зашитого», назначить устройству MAC-адрес по своему усмотрению. Такой локально администрируемый MAC-адрес выбирается произвольно.

Какие вы знаете методы разделения широковещательного канала?

DCF — Distributed Coordination Function. CSMA с избежанием коллизий (jam signal), никакого QoS, возможны инверсии приоритета (всё плохо).

PCF — Point Coordination Function. Работает только, если сеть организована точкой доступа; точка доступа посылает каждые 0.1 секунды специальный сигнал. Между сигналами возможны два периода; в одном она ведёт себя как с DCF, в другом — шлёт станциям пакеты, сообщающие о праве посылать пакеты (AP тут — координатор).

В 802.11e ввели несколько новых функций координации, с QoS. Одна из них (Hybrid Coordination Fuinction) — по сути PCF, но с QoS.

Что такое шумоподобный сигнал?

Cигнал, содержащий много гармонических (синусоидальных) составляющих в выбранной полосе частот. Шумом называют неупорядоченные случайные сложные колебания со сплошным относительно широким частотным спектром. Отсюда происходит название рассматриваемого сигнала. Использование шумообразных сигналов позволяет значительно уменьшить мощность их источников. Она составляет менее 1 Вт. Кроме этого, применение этих сигналов обеспечивает повышение помехоустройчивости передачи данных.

Опишите проблемы "скрытой" и "засвеченной" станций в беспроводных сетях.

Описано вот тут: http://book.itep.ru/4/41/i802_418.htm

Что такое последовательно Баркера и какое её основное свойство?

Числовая последовательность [math] a_1 , a_2 , \ldots a_N [/math], где каждый элемент равен +1 или -1, причём [math]\forall v : 1 \le v \lt N[/math] выполняется [math]\left\vert \sum\limits_{j=1}^{N-v} a_j a_{j+v} \right\vert \le 1[/math]. Последовательности Баркера имеют минимальный уровень боковых лепестков автокорреляционной функции.

Что такое QPSK?

Фазовая модуляция, при которой возможных значений фазового сдвига 4.

Что такое СCK коды и когда они применяются вместо кода Баркера?

CCK — Complementary Code Keying. Комплементарными принято называть такие пары последовательностей, для которых сумма автокорреляционных функций последовательностей для любого циклического сдвига, отличного от нуля, всегда равна нулю. Применяются TODO: WTF

Что такое OFDM?

OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing — мультиплексирование разделением на ортогональные несущие. При демультиплексировании в принимающих устройствах используется обратное быстрое преобразование Фурье.

Что такое IEEE 802.11?

Набор стандартов связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 0,9; 2,4; 3,6 и 5 ГГц, описывающих передачу данных на физическом уровне и MAC-уровне.

Какие есть методы расширения спектра сигнала?

TODO: допилить, что ли

Что такое PCF и DCF режимы в 802.11? Могут ли одновременно работать станции по PCF и DCF?

По идее, это аналогично вопросу 35. Могут ли одновременно — да, кто мешает? В какой-то из периодов PCF, насколько я помню, вполне может использоваться DCF.

Что описывают стандарты IEEE 802.16 и 802.16e?

WMAN (Wireless MAN) — беспроводные сети масштаба города. Стандарты описывают их работу на физическом уровне, LLC и MAC.

Что такое и зачем нужен протокол скользящего окна?

Он работает следующим образом: посылатель посылает какое-то фиксированное количество байт (размер окна), если информация пришла вовремя и без искажений, то получатель посылает отправителю подтверждение — квитанцию. Нужен — для гарантии передачи данных.

Что такое ACK в протоколах передачи данных? Что такое NAK и когда выгодно его использовать?

ACK — сигнал, означающий подтверждение принятия данных, NAK говорит о том, что данные не пришли. NAK выгодно использовать в случае со стабильной связью (при которой почти не понадобится его посылать).

Что такое многомодовое и что такое одномодовое оптоволокно?

Одномодовое оптоволокно — волокно, которое может передавать только один луч света одновременно. Многоводовое — соответственно, несколько.

Как достигается одномодовый режим работы оптоволокна?

Волокно делают настолько тонким, что диаметр доходит до нескольких длин волн света, в результате чего волокно действует подобно волноводу. TODO: уточнить, если я правильно понял, в вопросе говорится про то, что многомодовое волокно может работать в одномодовом режиме

Что такое "окна прозрачности в оптоволокне"?

Диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание излучения в волокне.

Что такое технологии WDM?

WDM (Wavelength-division multiplexing) — мультиплексирование с разделением по длине волны — технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. WDM позволяет существенно увеличить пропускную способность канала, причем она позволяет использовать уже проложенные волоконно-оптические линии.

В чём принцип технологий PON?

PON (Passive Optical Network) — технология, основанная на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов. Основная идея: использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal) и приёма информации от них. Все узлы-абоненты ведут передачу на одной и той же длине волны, поэтому для разделения сигналов используется концепция множественного доступа с временным разделением.

Что такое эрбиевый усилитель сигнала? Зачем он нужен?

Волоконно-оптический усилитель на оптическом волокне, легированном ионами эрбия. Применяется в волоконно-оптических линиях передачи для восстановления уровня оптического сигнала. Преимуществом эрбиевых усилителей является отсутствие преобразования в электрический сигнал, возможность одновременного усиления сигналов с разными длинами волн (что обуславливает возможность усиления спектрально-мультиплексированного сигнала), практически точное соответствие рабочего диапазона эрбиевых усилителей области минимальных оптических потерь световодов на основе кварцевого стекла, сравнительно низкий уровень шума и простота включения в волоконно-оптическую систему.

Относительно мощный пучок света смешивается с входным сигналом, используя ответвитель с селекцией по длине волн. Входной сигнал и свет возбуждения должны иметь существенно отличающиеся длины волн. Смешанный свет попадает в раздел волокна с ионами эрбия, добавленными в ядро. Этот мощный световой луч возбуждает ионы эрбия до их более высокого энергетического состояния. Когда фотоны, принадлежащие сигналу в отличной длине волны от накачанного света, встречают возбужденные атомы эрбия, атомы эрбия отдают часть своей энергии сигналу и возвращаются к их более низкому энергетическому состоянию. Важный момент — то, что эрбий отдает свою энергию в форме дополнительных фотонов, которые находятся в той же фазе и направлении, как и усиливаемый сигнал. Таким образом, сигнал усиливается только вдоль его направления перемещения. Вся дополнительная мощность сигнала ведется в том же самом режиме волокна как и входящий сигнал. Обычно есть изолятор, помещенный в вывод, чтобы предотвратить отражения, возвращающиеся из присоединенного волокна. Такие отражения разрушают работу усилителя, и в крайнем случае могут заставить усилитель работать как лазер.

Тест 2

Что такое элементарный и составной каналы в сетях с канальной коммутацией?

Элементарный канал — базовая техническая характеристика сети с коммутацией каналов, представляющая собой некоторое фиксированное в пределах данного типа сетей значение пропускной способности. Любая линия в сети с коммутацией каналов имеет пропускную способность, кратную элементарному каналу, принятому для данного типа сети.

Перечислите примеры протоколов стека TCP/IP по уровням

см. тест 1, вопрос 9

Какая бывает модуляция?

Фазовая (в зависимости от входного сигнала выходной сдвигается на какую-то фазу), амплитудная (в зависимости от входного сигнала изменяется амплитуда выходного), частотная (в зависимости от входного сигнала изменяется частота выходного).

Приведите примеры вариантов физического кодирования

NRZ (Non Return Zero) — простейший код, 1 — есть ток, 0 — нет; NRZI (Non Return Zero Inverted) — смена сигнала происходит при передаче единицы, передача нуля не приводит к изменению сигнала; RZ (Return to Zero) — 0 — положительное напряжение, 1 — отрицательное, в середине сигнала происходит переход в отсутствие напряжение; Манчестерский код, см. тест 1, вопрос 13.

Что такое кадр?

Единица передачи на канальном уровне

Какие есть варианты кадрирования?

см. тест 1, вопрос 16

Что такое алгоритм двоичного экспоненциального отката?

см. тест 1, вопрос 24

Нарисуйте схему CSMA/CD

схему? лолшто? а, вообще, по идее, тест 1, вопрос 23

Какое кодирование используется в 100 мегабитном Ethernet?

В 100BASE-T4 используется 8B6T (8 двоичных символов кодируются 6 тернарными), в 100BASE-TX — 4B5B (4 двоичных символа кодируются 5 двоичными, на более нижнем уровне используется NRZI, поэтому один «лишний» символ используется для синхронизации)

Что такое протокол скользящего окна?

см. тест 1, вопрос 46

Чем отличается концентратор от коммутатора?

см. тест 1, вопрос 29

Что такое и зачем нужны сетевые мосты?

см. тест 1, вопрос 30

Что такое и зачем нужен алгоритм остовного дерева (STP)?

см. тест 1, вопрос 31

Какую задачу решает уровень MAC?

см. тест 1, вопрос 32

Какие есть варианты разделения широковещательного канала?

см. тест 1, вопрос 35

Какие сервисы предоставляет подуровень LLC?

см. тест 1, вопрос 33

Что такое шумоподобный сигнал?

см. тест 1, вопрос 36

Что такое проблема засвеченной станции и проблема скрытой станции?

см. тест 1, вопрос 37

Что такое OFDM?

см. тест 1, вопрос 41

Чем многомодовое оптоволокно отличается от одномодового?

см. тест 1, вопрос 48

Что такое CWDM?

CWDM (Coarse WDM) — «грубое» WDM с разносом каналов более 2500 ГГц, позволяет мультиплексировать не более 18 каналов.

В чём отличительная особенность технологии PON?

см. тест 1, вопрос 52

Перечислите сервисы сетевого уровня

TODO: найти информацию и допилить

Что такое маршрутизация?

Маршрутизация — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Чем маршрутизация при дейтаграммном подходе отличается от маршрутизации в сетях с виртуальными каналами?

наверное, см. тест 1, вопрос 6

Вроде всё. Мы же дальше не проходили?