Методы доступа и сетевые модели

Слайд 1. Методы доступа и сетевые модели

Слайд 2. Зачем нужен доступ к среде передачи

Среда передачи данных — общий канал, по которому устройства отправляют сигналы. Если несколько устройств начинают передачу одновременно, возникает конфликт сигналов. Метод доступа определяет, кто, когда и на каких условиях может передавать данные.

Слайд 3. Классификация методов доступа

Устройство пытается передать данные, когда канал кажется свободным. Примеры: CSMA/CD и CSMA/CA.

Право передачи получает устройство, которому передан специальный маркер.

Специальное устройство или узел управляет очередностью передачи.

Слайд 4. Основные требования к методу доступа

• справедливо распределять канал между устройствами

• уменьшать число конфликтов

• обеспечивать приемлемую скорость передачи

• быстро реагировать на ошибки

• учитывать тип среды: проводной или беспроводной

Слайд 5. Общий канал: почему возникают конфликты

Слайд 6. CSMA/CD: слушай и обнаруживай

CSMA/CD расшифровывается как множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий. Устройство сначала проверяет канал, затем начинает передачу. Если во время передачи обнаружен конфликт, устройства прекращают передачу, ждут случайный интервал и повторяют попытку. Метод характерен для классических общих сетей Ethernet.

Слайд 7. Алгоритм CSMA/CD

1. Устройство проверяет, свободен ли канал.

2. Если канал занят, оно ожидает.

3. Если канал свободен, начинается передача.

4. При коллизии передача прекращается.

5. Устройство ждёт случайное время и повторяет попытку.

Слайд 8. Практический пример CSMA/CD

Два компьютера подключены к общей среде Ethernet и почти одновременно отправляют файлы. Оба видят свободный канал и начинают передачу.

Сигналы сталкиваются. Устройства обнаруживают коллизию, прекращают передачу, выдерживают разные паузы и повторяют отправку.

Слайд 9. «Передавать первым — не значит передавать успешно»

— Главная идея обнаружения коллизий

Слайд 10. CSMA/CA: предотвращай конфликт

• применяется главным образом в беспроводных сетях Wi‑Fi

• устройство сначала слушает эфир

• при свободном канале выдерживает случайную паузу

• после передачи ожидает подтверждение

• при отсутствии подтверждения повторяет отправку

Слайд 11. Почему в Wi‑Fi нельзя просто обнаружить коллизию

Во время передачи радиоустройство обычно не может одновременно надёжно слушать эфир: собственный сигнал слишком силён. Поэтому Wi‑Fi старается не допустить конфликт заранее и использует подтверждения приема.

Слайд 12. CSMA/CD и CSMA/CA: сравнение

Проверяет канал, передаёт и обнаруживает коллизию. Типичный контекст — общая проводная Ethernet-среда.

Проверяет канал и пытается избежать коллизии с помощью ожидания и подтверждения. Типичный контекст — Wi‑Fi.

Слайд 13. Задание для обсуждения

Представьте класс, в котором все ученики могут говорить только через один микрофон. Какой вариант лучше описывает CSMA/CD, а какой — CSMA/CA? Обсудите: почему в беспроводной сети важны подтверждения? Что произойдет, если несколько участников будут ждать одинаковое время?

Слайд 14. Маркерные методы доступа

Маркер — специальное управляющее сообщение, которое передаётся между узлами сети. Передавать данные может только устройство, владеющее маркером. После передачи оно отправляет маркер следующему участнику.

Слайд 15. Как движется маркер

Слайд 16. Плюсы и ограничения маркерного доступа

Устройство получает право передачи по очереди.

Один узел не может постоянно занимать канал.

Нужно дождаться прихода маркера.

Потеря маркера нарушает работу и требует восстановления.

Слайд 17. Сетевые модели: зачем они нужны

Сетевая модель — это упрощённое описание того, как устроена передача данных в сети. Она разделяет сложный процесс на уровни. Каждый уровень выполняет свои функции и взаимодействует с соседними уровнями через определённые правила.

Слайд 18. Зачем разделять сеть на уровни

Каждый уровень отвечает за ограниченный набор задач.

Оборудование и программы разных производителей могут взаимодействовать.

Неисправность проще локализовать на конкретном уровне.

Слайд 19. Модель OSI: семь уровней

1. Физический

2. Канальный

3. Сетевой

4. Транспортный

5. Сеансовый

6. Представительный

7. Прикладной

Слайд 20. Нижние уровни OSI

Физический уровень передаёт электрические, световые или радиосигналы. Канальный формирует кадры и работает с доступом к общей среде. Сетевой выбирает маршрут и использует логическую адресацию. Эти уровни ближе всего к сетевому оборудованию и линии связи.

Слайд 21. Верхние уровни OSI

Транспортный уровень обеспечивает доставку данных между приложениями. Сеансовый управляет сеансом связи. Представительный отвечает за формат, кодирование и преобразование данных. Прикладной предоставляет сетевые службы программам пользователя.

Слайд 22. Взаимодействие уровней и интерфейс

Каждый уровень использует услуги нижнего уровня и предоставляет услуги верхнему. При отправке данные проходят сверху вниз, а при приёме — снизу вверх.

Интерфейс — набор правил, по которым соседние уровни обмениваются услугами и данными. Важно различать интерфейс внутри одного устройства и протокол обмена между одноимёнными уровнями разных устройств.

Слайд 23. Инкапсуляция: данные получают заголовки

Слайд 24. Уровни OSI и их основные функции

Сеансовый и представительный уровни часто объединяются функциями прикладного программного обеспечения. В реальных стеках границы могут отличаться от строгой схемы OSI.

Слайд 25. Модель TCP/IP

Модель TCP/IP описывает стек протоколов, на котором построена современная сеть Интернет. Обычно выделяют прикладной, транспортный, интернет-уровень и уровень доступа к сети. В отличие от OSI, это практическая модель, связанная с конкретными протоколами.

Слайд 26. OSI и TCP/IP: соответствие уровней

Семь уровней. Подробно разделяет функции сеанса, представления данных и приложений. Удобна для изучения и анализа.

Четыре укрупнённых уровня. Описывает реально используемый набор протоколов Интернета и объединяет некоторые функции OSI.

Слайд 27. Путь сообщения по сети

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Приложение создаёт данные для отправки.

Транспортный уровень организует доставку между приложениями.

Сетевой уровень выбирает направление движения пакета.

Канальный и физический уровни передают сигнал в среду.

Слайд 28. Проверьте понимание

• Чем обнаружение коллизии отличается от её предотвращения?

• Почему CSMA/CA особенно важен для Wi‑Fi?

• Как маркер обеспечивает справедливый доступ к среде?

• Зачем сетевую задачу разделяют на уровни?

• Что такое интерфейс между уровнями?

• Чем практическая модель TCP/IP отличается от учебной модели OSI?

Слайд 29. Практическая ситуация: видеозвонок

Определите, какие механизмы участвуют в работе видеозвонка. Wi‑Fi использует метод доступа к радиосреде. Канальный уровень формирует кадры. Сетевой уровень помогает доставить пакеты по маршруту. Транспортный и прикладной уровни обеспечивают обмен данными между программами. Обсудите, на каком уровне искать причину: пропал сигнал, не подключается сеть или зависло приложение.

Слайд 30. Итоги

• Методы доступа определяют правила использования общей среды передачи.

• CSMA/CD обнаруживает коллизии, а CSMA/CA старается их предотвратить.

• Маркерные методы дают право передачи по очереди.

• Сетевая модель разделяет сложный обмен данными на уровни.

• OSI помогает понимать функции уровней и их взаимодействие.

• TCP/IP описывает практический стек протоколов Интернета.