Курсовая работа
Сетевое оборудование
Содержание
- Введение………………………………………………………………………..7
- Анализ элементов протокола …………………………………...8
- TCP Listen.……………….………………………………………8
- TCP Open Connection..……………………..……………………8
- TCP Read....……………………………………………………....9
- TCP Write...……………………………………………………..10
- TCP Close…………………………...…………………………..11
- String to IP………………………………………………………11
- IP to String……...……………………..………………………...11
- TCP Create Listener...…………………………………………...12
- TCP Wait On Listener...………………………………………...12
- Выбор топологии сети….…………………………………………...13
- Расчетная часть………………………………………………………14
- Заключение...…………………………………………………………24
- Список литературы……………….…..……………………………...25
- ВВЕДЕНИЕ
Протокол TCP — протокол управления передачей, один из основных протоколов передачи данных Интернета, предназначенный для управления передачей данных в сетях и подсетях TCP/IP. Он выполняет функции протокола транспортного уровня в стеке протоколов IP.
Механизм TCP предоставляет поток данных с предварительной установкой соединения, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета, гарантируя тем самым, в отличие от UDP, целостность передаваемых данных и уведомление отправителя о результатах передачи.
Реализация TCP, как правило, встроена в ядро ОС, хотя есть и реализации TCP в контексте приложения.
Когда осуществляется передача от компьютера к компьютеру через Интернет, TCP работает на верхнем уровне между двумя конечными системами, например, браузером и веб-сервером. TCP осуществляет надежную передачу потока байтов от одной программы на некотором компьютере к другой программе на другом компьютере (например, программы для электронной почты, для обмена файлами). TCP контролирует длину сообщения, скорость обмена сообщениями, сетевой трафик.
- АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТОКОЛА TCP
- TCP LISTEN.
Рассмотренное соединение – TCP Listen создаёт слушателя и ожидает принимаемое сетевое соединение по протоколу TCP с заданным портом. Сигнал «сетевой адрес» поступает по входу А2 «net address». Этот сигнал необходим, если в сети присутствуют не менее 2-х абонентов, причем необходимо прослушивать только одного из них. Если адрес одного из абонентов не определяется, то необходимо прослушать все адреса. Для получения адреса абонента используется функция «String to IP».
Номер порта определен входом А3 «port» который прослушивается для установки соединения.
Время установления соединения определяется входом А4 «timeout ms», по умолчанию оно не ограничено.
Идентификатор сетевого соединения представлен выходом А5 «connection ID». При вызовах следующих ВП это значение используется в виде ссылки.
Адрес удаленной машины отображен выходом А6 «remote address». Адрес связан с TCP соединением, он представляется в формате точечной записи IP адреса.
Порт удаленной системы, используемый для соединения отображает выход А7 «remote port».
2.2 TCP OPEN CONNECTION
Функция TCP Open Connection открывает сетевое соединение с определенным портом и адресом.
Закрытие этого же соединения происходит с помощью другой функции TCP Close Connection.
Установка соединения происходит по входу А2 «address» для адреса с которым осуществляется соединение.
Номер порта для заданного адреса определяет вход А3 «remote port».
Вход А4 «timeout ms» задает время соединения в миллисекундах. Если соединение за указанное время не произошло то функция закрывается и передает ошибку. По умолчанию время соединения равно одной минуте.
Локальный порт задан входом А5 «local port». Некоторые серверы разрешают соединение только определенному диапазону портов. Если, на этом входе, значение порта задать равном 0, то будет задействован неиспользуемый порт.
Идентификатор сетевого соединения представлен выходом А6 «connection ID».Дейтаграмма — блок информации, передаваемый протоколом без предварительного установления соединения и создания виртуального канала. Любой протокол, не устанавливающий предварительное соединение (а также обычно не контролирующий порядок приёмо-передачи и дублирование пакетов), называется дата-граммным протоколом.
Если значение TTL>1, дейтаграмма по команде Write отправляется на маршрутизацию. При этом выход состояния ID соединения должен соответствовать состоянию «Подключено». Если TTL=0, то дейтаграмма остается на хосте. Если TTL>0, дейтаграмма посылается через открытый порт каждому клиенту в той локальной подсети в которой находится отправитель. Хабы, повторители, мосты, переключатели пересылают дейтаграмму. Маршрутизаторы не пересылают дейтаграмму, если TTL=1.
Функция Read позволяет принять дейтаграмму если ID соединение (Элемент А5) установлено.
Данная функциональная схема не отражает реального процесса чтения и записи, которые занесены в А6 в виде отдельного блока. Для обеспечения этих функций следует задать непосредственно шины выхода и входа в виде отдельных структурных элементов, а так же элементы управления.
2.3 TCP READ
Виртуальный протокол Write cодержит функцию UDP Write, имеющую соответствующие входы и выходы. Функция записывает данные в удаленное UDP-соединение.
Функция TCP Read читает заданное число байтов из сетевого соединения и возвращает результат на выход A6 – «data out»
Вход А2 – «mode» задает режим работы функции. Существует 4 варианта настройки:
- Режим работы по умолчанию или стандартный – ожидание поступления всех запрошенных байтов или окончание отсчетов времени по входу A5 - «timeout ms». Возврат всех полученных байтов. Если число полученных байтов оказалось меньше запрошенного, то байты возвращаются и направляется сообщение об ошибке по времени ожидания.
1.Буферизированный режим работы – ожидание поступления всех запрошенных байтов или истечение времени. Если число полученных байтов оказалось меньше запрошенного то байты не возвращаются и направляется сообщение об ошибке по времени ожидания.
2.Режим работы CRLF – ожидание символа CR (возврат каретки) с последующим символом LF (перенос строки) с числом запрошенных байтов или истечение времени. Возвращаются все полученные байты и символы CR и LF. Если символы CR и LF не найдены то направляется сообщение об ошибке по времени ожидания.
3.Немедленный режим работы – Ожидание приема любого числа байтов. Заданное время ожидается если отсутствуют принятые байты. Число принятых байтов возвращается . Сообщение об ошибке по времени ожидания отправляется только при отсутствии принятых байтов.
- TCP WRITE
Данная функция производит запись данных в TCP-соединение.
Данные записываемые в соединение приходят по входу A3 – «data in».
Время, в течении которого должна быть выполнена функция записи, определяется входом А4 – «timeout ms». По умолчанию оно равно 25.000 мс.
Число байтов, записанных в данное соединение функцией TCP Write отображается выходом A6 – «bytes written».
- TCP CLOSE
Данная функция закрывает сетевое TCP соединение. На вход А3 приходит сигнал прерывания, который закрывает А2 – «id соединения ».
2.6 STRING TO IP
Структурная схема отправитель UDP состоит из нескольких блоков. Первый блок включает в себя функцию UDP Open, которая содержит в себе входной порт и на выходе формирует сигнал состояния ID-соединения.
Данная функция преобразует строку в IP адрес или массив IP адресов.
Если функция находится в режиме просто выхода, то результат возвращаемый распознавателем адреса по DNS-имени содержится на выходе А3 - «net address». Если Функция находится в режиме множественного выхода, то результат представляется в виде массива IP адресов. Переключение режимов происходит в контекстном меню узла, программно.
Вход А2 – «name» - это преобразуемая строка. Если она пуста то вход будет содержать адрес текущей машины.
Выход A3 – «net address» отображает сетевой адресс который соответствует имени заданном на входе A2.
- IP TO STRING
Функция IP to string преобразует сетевой адрес в строку.
Сетевой адрес, в виде набора целых чисел без знака, представлен на входе A2 – «net address».
Вход А3 – «dot notation» определяет представление имени в формате точечной записи. По умолчанию на входе установлено значение «ложь».
Строковый эквивалент сетевого адреса определен на выходе А4 – «name».
2.8 TCP СREATE LISTENER
Функция TCP create listener создает слушателя для сетевого соединения. Операционная система динамически определяет доступный порт для установки соединения.
2.9 TCP WAIT ON LISTENER
Функция TCP wait on listener ожидает приема по сетевому соединению.
Ссылка, однозначно определяющая слушателя, представлена на входе A2 – «listener ID in».
Вход А3 – «resolve remote address» определяет необходимость вызова функции IP to string для удаленного адреса. По умолчанию состояние входа истина.
Адрес удаленного компьютера отображен на выходе А6 – «remote address».
Порт удаленной системы определяет выход A7 – «remote port».
- ВЫБОР ТОПОЛОГИИ СЕТИ.
В данном курсовом проекте была выбрана сеть типа «Кольцо». Это топология сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу,образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кругу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера – он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.
Достоинства кольцевой топологии:
- простота установки;
- практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
- возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.
Недостатки:
- каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля – работа всей сети останавливается;
- подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;
- сложность конфигурирования и настройки;
- сложность поиска неисправностей.
Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.
- РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ.
Условные обозначения
|
Величина |
Значение |
|
||||
|
|
|
|
||||
|
Исходные данные |
|
|||||
|
общая нагрузка, создаваемая абонентами ISDN, NÒôÎÏ |
3700 абонентов |
|
||||
|
число абонентов ISDN, NISDN |
260 |
абонентов |
|
|||
|
число абонентов транспортного шлюза, NSH |
88 |
абонентов |
|
|||
|
количество портов, I |
|
15 LAN |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
число пользователей, включаемых в одну LAN, Ni _ lan |
28 |
абонентов |
|
|||
|
Нагрузка от УПАТС , K |
|
3 УПАТС |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
количество абонентов, подключенных при помощи сетей LAN, Nk _ pbx |
69 |
абонентов |
|
|||
|
число интерфейсов V5, J |
|
2 сети доступа |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
число пользовательских каналов в интерфейсе , N j _ V 5 |
39 |
абонентов |
|
|||
|
число используемых кодеков, LMEGACO |
|
130 |
байт |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
средняя длина сообщения протокола V5UA, Lv 5ua |
126 |
байт |
|
|
||
|
среднее количество сообщений протокола V5UA при обслуживании одного вызова , Nv 5ua |
11 |
сообщений |
|
|
||
|
количество информации содержащейся в протоколе, V5UA Liua |
121 |
байт |
|
|
||
|
среднее количество сообщений протокола IUA при обслуживании одного вызова , Niua |
10 |
сообщений |
|
|
||
|
длина сообщения протокола IUA, Lsh |
110 |
байт |
|
|
||
|
Количество сообщений протокола IUA, N’sh |
10 |
сообщений |
|
|
||
|
средняя длина сообщения протокола mgcp, Lmgcp |
118 |
байт |
|
|
||
|
Среднее количество сообщений протокола mgcp, Nmgcp |
11 |
сообщений |
|
|
||
Расчётные данные
|
Величина |
Значение |
|
Общая нагрузка от абонентов ТфОП, YÒôÎÏ |
370 Эрл. |
|
Удельная нагрузка на линию абонента ISDN в ЧНН, YISDN |
52 Эрл. |
|
Нагрузка оборудования доступа j интерфейса V5, Y j _ v5 |
70,4 Эрл. |
|
Общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа, |
|
|
Нагрузка от УПАТС k, Yk _ pbx |
55,2 Эрл. |
|
Общая нагрузка, поступающая на транкинговый шлюз, Ypbx |
165,6 Эрл. |
|
Общая нагрузка, поступающая на шлюз, YGW |
984 Эрл. |
|
1-й шлюз, YGW _1 |
344 Эрл. |
Определим нагрузку, поступающую от различных абонентов на шлюз доступа.
Общая нагрузка от абонентов ТфОП:
YÒôÎÏ = yÒôÎÏ ·NÒôÎÏ (1)
YÒôÎÏ = 0,1·3700=370 Эрл.
Общая нагрузка от абонентов ISDN:
YISDN = yISDN ·NISDN
YISDN= 0,2·260=52 Эрл. (2)
Нагрузка оборудования доступа j интерфейса V5:
Y j _ v5 = y j _ v5·N j _ v5 (3)
Y j _ v5= 0,8·88= 70,4Эрл.
Общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа, который обеспечивает подключение оборудования доступа через интерфейс V5:
(4)
Нагрузка от УПАТС k:
Yk _ pbx = Yk _ pbx ·Nk _ pbx (5)
Yk _ pbx = 0,8·69= 55,2 Эрл.
Общая нагрузка, поступающая на транкинговый шлюз, к которому подключено оборудование УПАТС:
Ypbx =3·55,2=165,6 Эрл. (6)
Если шлюз реализует функции резидентного шлюза доступа, шлюза доступа и транкингового шлюза подключения УПАТС, то общая нагрузка, поступающая на шлюз:
YGW = YÒôÎÏ + YISDN + Yv5 + Ypbx (7)
YGW =370+52+140,8+165,6=728,4 Эрл.
Для нашего примера выберем оборудование некоторого «Производи теля», у которого по техническим спецификациям максимальное количество портов POTS = 2000, портов ISDN = 500, портов для подключения V5 = 5, количество портов для подключения PBX = 3.
Для каждого из сетевых элементов составим следующую таблицу, в которой проводится сравнение максимальных значений параметров подключения, предусмотренных для этого оборудования, и того реального количества подключенных абонентов, которое мы рассчитываем осуществить.
Для шлюза GW1
|
|
|
Значение для обору |
Подключено |
|
Количество портов |
|
дования фирмы |
портов (согласно |
|
|
|
«Производитель 1» |
заданию) |
|
Количество портов для POTS |
|
2000 |
3700 |
|
Количество портов ISDN |
|
500 |
0 |
|
Количество портов PRI |
|
3 |
0 |
|
Количество портов V5 |
|
5 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для шлюза GW2 |
|
|
|
|
Значение для обору |
Подключено |
|
Количество портов |
|
дования фирмы |
портов (согласно |
|
|
|
«Производитель 1» |
заданию) |
|
Количество портов для POTS |
|
2000 |
2000 |
|
Количество портов ISDN |
|
500 |
0 |
|
Количество портов PRI |
|
3 |
3 |
|
Количество портов V5 |
|
5 |
0 |
Для шлюза GW3
|
|
|
|
Значение для обо |
|
Подключено |
|
|
|
|||
|
Количество портов |
|
рудования фирмы |
|
портов (согласно |
|
|
|
||||
|
|
|
|
«Производитель 1» |
|
|
заданию) |
|
|
|
||
|
Количество портов для POTS |
2000 |
|
|
|
2000 |
|
|
|
|||
|
Количество портов ISDN |
500 |
|
|
|
500 |
|
|
|
|||
|
Количество портов PRI |
3 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|||
|
Количество портов V5 |
5 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|||
|
В качестве коммутатора доступа выберем оборудование «Производи |
|
||||||||||
|
тель 2».Составим для него аналогичную таблицу. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Значение для |
|
Что под- |
Подключе |
|
|
|||||
|
Параметр |
оборудования |
|
ключено |
но портов |
|
Всего занято |
|
||||
|
фирмы «Произ |
|
(согласно |
(согласно |
|
портов |
|
|||||
|
|
водитель 2» |
|
заданию) |
заданию) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
MG |
|
3 |
|
|
|
|
||
|
Количество |
300 |
|
Абоненты |
100 |
|
111 |
|
|
|||
|
портов |
|
SIP/H.323 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
LAN |
|
8 |
|
|
|
|
||
1-й шлюз
YGW _1 = YPSTN + Yv5 = YPSTN * NPSTN + Yv5* Nv5 (8)
YGW _1 = 200+144 = 344 Эрл.
При этом данная нагрузка обрабатывается разными кодеками, их процентное соотношение было приведено выше.
Для кодека G. 711
YGW _1 = 344 0,2 =68,8 эрл.
Для кодека G. 723.1 I/r
YGW _1 = 344 * 0,2 = 68,8 эрл.
Для кодека G. 723.1 h/r
YGW _1 = 344 * 0,3 = 103,2 эрл.
Для кодека G. 729
YGW _1 = 344 * 0,3 = 103,2 эрл.
Рассмотрим СМО с потерями.
Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием что ρ (вероятность потери вызовов) = 0,25:
Для кодека G. 711: Х=55;
Для кодека G. 723.1 I/r: Х=55;
Для кодека G. 723.1 h/r: Х=81;
Для кодека G. 729: Х=81.
Таким образом, транспортный поток на выходе кодека G. 711:
VC ( G _ 711) = 55 107,2 = 5896 (кбит/с).
Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:
VC (G. 723.1 I /r) = 55*23,68 = 1302,4 (кбит/с),
VC (G. 723.1h / r) = 81*17,225 = 1395,225 (кбит/с),
VC (G. 729) = 81*51,2 = 4147,2 (кбит/с),
Тогда транспортный поток на выходе первого шлюза:
VGW _1 = 5896 + 1302, 4 + 1395,225 + 4147,2 = 12740,9 (кбит/с).
Рассчитаем общий транспортный поток в интерфейсе подключения шлюзов к коммутатору доступа:
V=12740,9 + 16010,1 + 7603,44 = 36354,44 (кбит/с).
Перейдем к рассмотрению СМО с ожиданием. Определим λ для каждого вида кодека:
λG.711=107,2/134 = 0,8;
λG. 723.1*I / r = 0,32;
λG. 723.1*h / r = 0,22;
λG.711=0.8
Теперь можно рассчитать общую интенсивность поступления пакетов в канал:
λ = 0,8 + 0,32 + 0,22 + 0,8 = 2,14.
Зная величину задержки и интенсивность поступления заявок, определим интенсивность обслуживания заявок в канале:
μ = 1/100 + 2,14 = 2,15.
Рассчитав значения интенсивности поступления и обслуживания заявок, определим нагрузку канала:
ρ = 2,14/2,15 = 0,995.
Зная транспортный поток, поступающий в канал, и зная, что этот по ток может максимально нагружать канал на величину ρ, определим общий требуемый объем канала τ:
τ = 36354,44/0,995 = 36537,13 (кбит/с).
Рассчитаем общее количество абонентов, подключенных при помощи сетей LAN, PBX и V5:
NV 5=J*N j _ V 5=2*90 = 180,
NPBX=M*Nm _ V 5=3*100 = 300,
NLAN=I*Ni _ LAN=8*40 = 320.
В коммутаторе доступа для обмена сообщениями протокола MEGACO, используемого для управления шлюзом, должен быть предусмотрен транспортный ресурс, который определяется формулой:
VMEGACO ksig [(PÒôÎÏ ·NÒôÎÏ PISDN ·NISDN PV 5 ·NV 5
PPBX ·NPBX ) ·LMEGACO ·NMEGACO ]
VMEGACO = 5∙150∙10 (5∙5000+10∙500+35∙180+35∙300)/450=780000 (бит/с).
Для передачи сигнальной информации с целью обслуживания вызовов различных типов требуются следующие размеры полосы пропускания:
VISDN PISDN ·NISDN ·Liua ·Niua ) /90=10·500·155·10/90=86111 (бит/с), Vv5 (Pv 5·Nv5·Lv 5ua ·Nv 5ua ) /90=35·180·145·10/90=101500 (бит/с),
VPBX (PPBX ·NPBX ·Liua ·Niua ) / 90=35·300·155·10/90=180833 (бит/с),
VSH (PSH ·NSH ·LSH ·N’SH ) / 90=100∙10∙140∙10/90=15556 (бит/с),
VLAN (PSH ·NLAN ·LSH ·N’SH ) / 90=140·10·320·10/90=49778 (бит/с)
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения курсового проекта были разработаны алгоритмы: открытия, закрытия, записи, чтения и прослушивания протокола TCP , а также были построены функциональные схемы этих алгоритмов. По функциональным схемам простых действий этих алгоритмов, были построены структурные схемы отправителя и получателя и по этим схемам были построены и реализованы в среде LabView функциональные схемы получателя и отправителя. Так же, в процессе выполнения курсового проекта, было подобрано сетевое оборудование и спроектирована структурная схема сети топологии «Кольцо».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Суранов А.Я. LabVIEW 8.20 Справочник по функциям;
- Сайт: http://book.itep.ru/4/44/udp_442;
- Сайт «Компьютерная эра»:
http://www.compera-online.ru/articles/howto_do_net/topology/star_topology.html
Скачать: