Что такое домен коллизий
ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
Нужно знать: про маршрутизацию и коммутацию
Все, о чем вы стеснялись спросить
Сетевая индустрия использует множество терминов и понятий для описания коммутации и маршрутизации, потому что многие термины пересекаются в определениях этих понятий. Это может сбить с толку. Работает ли маршрутизатор маршрутизатором или коммутатором? В чем разница между коммутацией на 3 уровне (L3) и маршрутизацией?
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
Что бы найти ответы на эти вопросы необходимо разобраться, что происходит с пакетом, когда он проходит через сеть.
Понимание широковещательных и коллизионных доменов
Два основных понятия, которые вы должны понять.
Коммутация. Понятие широковещательного домена и домена коллизий
На рисунке изображена простая сеть, иллюстрирующая эти два понятия.
Домен коллизий определяется как набор хостов, подключенных к сети. В некоторых случаях хосты одновременно не буду передавать пакеты из-за возможного столкновения последних.
Например, если Хост А и хост Б соединены прямым проводом, то они не смогут передавать пакеты одновременно. Однако, если между хостами установлено какое-то физическое устройств, то одновременная передача данных возможна, так как они находятся в отдельных доменах коллизий.
Широковещательный домен-это набор хостов, которые могут обмениваться данными, просто отправляя данные на 2 уровне(L2). Если узел A посылает широковещательный пакет для всех хостов, по локальной сети, и хост B получает его, эти два хоста находятся в одном широковещательном домене.
Широковещательный домен и домен коллизий
Мостовое соединение создает домен коллизий, но не широковещательный домен.
Традиционная коммутация пакетов и мостовое соединение- технически- это одно и то же. Основное различие заключается в том, что в большинстве коммутируемых сред каждое устройство, подключенное к сети, находится в отдельном домене коллизий.
Что же изменяется в формате типичного пакета, когда он проходит через коммутатор?
Рисунок не показывает измения в формате пакетов данных прошедших через коммутатор
Вообще, устройства по обе стороны от коммутатора не «видят», что между ними есть коммутатор, они также не знают назначения своих пакетов; коммутаторы прозрачны для устройств подключенных к сети.
Если узел А хочет отправить пакет на ip-адресс 192.168.1.2 (узел B), он отправляет в эфир широковещательный запрос для всех узлов, подключенных к тому же сегменту сети, запрашивает MAC-адрес хоста с IP-адресом 192.168.1.2 (это называется Address Resolution Protocol (ARP)). Так как узел B находится в том же широковещательном домене, что и узел A, узел A может быть уверен, что узел B получит этот широковещательный запрос и отправит ответный пакет с верным MAC-адресом для обмена пакетами.
Широковещательные домены и домены коллизии в маршрутизации
Сеть построена на основе маршрутизатора не создает широковещательный домен и домен коллизий данная схема приведена на рисунке:
Возникает вопрос, как пакет отправленный с хоста А достигнет хост Б с ip-адресом 192.168.2.1? Хост Ане может отправить широковещательный пакет для обнаружения адреса узла B, поэтому он должен использовать какой-то другой метод чтобы выяснить, как добраться до этого пункта назначения. Откуда узел А знает об этом? Обратите внимание, что после каждого IP-адреса на рисунке выше, есть значение / 24. Это число указывает длину префикса, или количество битов, установленных в маске подсети. Хост А может использовать эту информацию для определения что хост B не находится в том же широковещательном домене (не в том же сегменте), и хост A должен использовать определенный метод маршрутизации для достижения цели, как показано на рисунке ниже.
Теперь, когда хост A знает, что хост B не находится в том же широковещательном домене, что и он, он не может отправить широковещательный запрос для получения адреса хоста B. Как, тогда, пакету, отправленному с узла А, добраться до узла B?
Отправляя свои пакеты к промежуточному маршрутизатору, Хост A помещает в заголовок пакета IP-адрес хоста B, а также еще MAC-адрес промежуточного маршрутизатора, как показано на рисунке.
Узел А помещает MAC-адрес маршрутизатора в заголовок пакета. Маршрутизатор принимает этот пакет, приходящий из сети. Далее маршрутизатор проверяет IP-адрес назначения и определяет, какой наиболее короткий маршрут построить и сравнивает данные из пакета с таблицей маршрутизации (в данном случае сравниваются данные хоста B), и заменяет MAC-адрес правильным MAC-адресом для следующего перехода. Затем маршрутизатор пересылает пакет в другой сегмент, который находится в другом широковещательном домене.
Коммутация L3
Коммутация 3 уровня очень похожа на маршрутизацию, как показано на рисунке ниже (обратите внимание, что это то же самое, что изображено на рисунке выше). Это связано с тем, что коммутация 3 уровня является маршрутизируемой; Нет никакой функциональной разницы между коммутацией 3 уровня и маршрутизацией.
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
Физика Ethernet для самых маленьких
Если не знаешь ответов на эти вопросы, а читать стандарты и серьезную литературу по теме лень — прошу под кат.
Кто-то считает, что это очевидные вещи, другие скажут, что скучная и ненужная теория. Тем не менее на собеседованиях периодически можно услышать подобные вопросы. Мое мнение: о том, о чем ниже пойдет речь, нужно знать всем, кому приходится брать в руки «обжимку» 8P8C (этот разъем обычно ошибочно называют RJ-45). На академическую глубину не претендую, воздержусь от формул и таблиц, так же за бортом оставим линейное кодирование. Речь пойдет в основном о медных проводах, не об оптике, т.к. они шире распространены в быту.
Технология Ethernet описывает сразу два нижних уровня модели OSI. Физический и канальный. Дальше будем говорить только о физическом, т.е. о том, как передаются биты между двумя соседними устройствами.
Технология Ethernet — часть богатого наследия исследовательского центра Xerox PARC. Ранние версии Ethernet использовали в качестве среды передачи коаксиальный кабель, но со временем он был полностью вытеснен оптоволокном и витой парой. Однако важно понимать, что применение коаксиального кабеля во многом определило принципы работы Ethernet. Дело в том, что коаксиальный кабель — разделяемая среда передачи. Важная особенность разделяемой среды: ее могут использовать одновременно несколько интерфейсов, но передавать в каждый момент времени должен только один. С помощью коаксиального кабеля можно соединит не только 2 компьютера между собой, но и более двух, без применения активного оборудования. Такая топология называется шина. Однако если хотябы два узла на одной шине начнут одновременно передавать информацию, то их сигналы наложатся друг на друга и приемники других узлов ничего не разберут. Такая ситуация называется коллизией, а часть сети, узлы в которой конкурируют за общую среду передачи — доменом коллизий. Для того чтоб распознать коллизию, передающий узел постоянно наблюдает за сигналов в среде и если собственный передаваемый сигнал отличается от наблюдаемого — фиксируется коллизия. В этом случае все узлы перестают передавать и возобновляют передачу через случайный промежуток времени.
Диаметр коллизионного домена и минимальный размер кадра
Теперь давайте представим, что будет, если в сети, изображенной на рисунке, узлы A и С одновременно начнут передачу, но успеют ее закончить раньше, чем примут сигнал друг друга. Это возможно, при достаточно коротком передаваемом сообщении и достаточно длинном кабеле, ведь как нам известно из школьной программы, скорость распространения любых сигналов в лучшем случае составляет C=3*10 8 м/с. Т.к. каждый из передающих узлов примет встречный сигнал только после того, как уже закончит передавать свое сообщение — факт того, что произошла коллизия не будет установлен ни одним из них, а значит повторной передачи кадров не будет. Зато узел B на входе получит сумму сигналов и не сможет корректно принять ни один из них. Для того, чтоб такой ситуации не произошло необходимо ограничить размер домена коллизий и минимальный размер кадра. Не трудно догадаться, что эти величины прямо пропорциональны друг другу. В случае же если объем передаваемой информации не дотягивает до минимального кадра, то его увеличивают за счет специального поля pad, название которого можно перевести как заполнитель.
Таким образом чем больше потенциальный размер сегмента сети, тем больше накладных расходов уходит на передачу порций данных маленького размера. Разработчикам технологии Ethernet пришлось искать золотую середину между двумя этими параметрами, и минимальным размером кадра была установлена величина 64 байта.
Витая пара и дуплексный режим рабты
Витая пара в качестве среды передачи отличается от коаксиального кабеля тем, что может соединять только два узла и использует разделенные среды для передачи информации в разных направлениях. Одна пара используется для передачи (1,2 контакты, как правило оранжевый и бело-оранжевый провода) и одна пара для приема (3,6 контакты, как правило зеленый и бело-зеленый провода). На активном сетевом оборудовании наоборот. Не трудно заметить, что пропущена центральная пара контактов: 4, 5. Эту пару специально оставили свободной, если в ту же розетку вставить RJ11, то он займет как раз свободные контакты. Таким образом можно использовать один кабели и одну розетку, для LAN и, например, телефона. Пары в кабеле выбраны таким образом, чтоб свести к минимуму взаимное влияние сигналов друг на друга и улучшить качество связи. Провода одной пару свиты между собой для того, чтоб влияние внешних помех на оба провода в паре было примерно одинаковым.
Для соединения двух однотипных устройств, к примеру двух компьютеров, используется так называемый кроссовер-кабель(crossover), в котором одна пара соединяет контакты 1,2 одной стороны и 3,6 другой, а вторая наоборот: 3,6 контакты одной стороны и 1,2 другой. Это нужно для того, чтоб соединить приемник с передатчиком, если использовать прямой кабель, то получится приемник-приемник, передатчик-передатчик. Хотя сейчас это имеет значение только если работать с каким-то архаичным оборудованием, т.к. почти всё современное оборудование поддерживает Auto-MDIX — технология позволяющая интерфейсу автоматически определять на какой паре прием, а на какой передача.
Возникает вопрос: откуда берется ограничение на длину сегмента у Ethernet по витой паре, если нет разделяемой среды? Всё дело в том, первые сети построенные на витой паре использовали концентраторы. Концентратор (иначе говоря многовходовый повторитель) — устройство имеющее несколько портов Ethernet и транслирующее полученный пакет во все порты кроме того, с которого этот пакет пришел. Таким образом если концентратор начинал принимать сигналы сразу с двух портов, то он не знал, что транслировать в остальные порты, это была коллизия. То же касалось и первых Ethernet-сетей использующих оптику (10Base-FL).
Зачем же тогда использовать 4х-парный кабель, если из 4х пар используются только две? Резонный вопрос, и вот несколько причин для того, чтобы делать это:
Не смотря на это на практике часто используют 2х-парный кабель, подключают сразу 2 компьютера по одному 4х-парному, либо используют свободные пары для подключения телефона.
Gigabit Ethernet
В отличии от своих предшественников Gigabit Ethernet всегда использует для передачи одновременно все 4 пары. Причем сразу в двух направлениях. Кроме того информация кодируется не двумя уровнями как обычно (0 и 1), а четырьмя (00,01,10,11). Т.е. уровень напряжения в каждый конкретный момент кодирует не один, а сразу два бита. Это сделано для того, чтоб снизить частоту модуляции с 250 МГц до 125 МГц. Кроме того добавлен пятый уровень, для создания избыточности кода. Он делает возможной коррекцию ошибок на приеме. Такой вид кодирования называется пятиуровневым импульсно-амплитудным кодированием (PAM-5). Кроме того, для того, чтоб использовать все пары одновременно для приема и передачи сетевой адаптер вычитает из общего сигнала собственный переданный сигнал, чтоб получить сигнал переданный другой стороной. Таким образом реализуется полнодуплексный режим по одному каналу.
Дальше — больше
10 Gigabit Ethernet уже во всю используется провайдерами, но в SOHO сегменте не применяется, т.к. судя по всему там вполне хватает Gigabit Ethernet. 10GBE качестве среды распространения использует одно- и многомодовое волокно, с или без уплотнением по длине волны, медные кабели с разъемом InfiniBand а так же витую пару в стандарте 10GBASE-T или IEEE 802.3an-2006.
40-гигабитный Ethernet (или 40GbE) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE). Разработка этих стандартов была закончена в июле 2010 года. В настоящий момент ведущие производители сетевого оборудования, такие как Cisco, Juniper Networks и Huawei уже заняты разработкой и выпуском первых маршрутизаторов поддерживающих эти технологии.
В заключении стоит упомянуть о перспективной технологии Terabit Ethernet. Боб Меткалф, создатель предположил, что технология будет разработана к 2015 году, и так же сказал:
Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое
UPD: Спасибо хабраюзеру Nickel3000, что подсказал, про то что разъем, который я всю жизнь называл RJ45 на самом деле 8P8C.
UPD2:: Спасибо пользователю Wott, что объяснил, почему используются контакты 1,2,3 и 6.
Основы Ethernet. Понятие о домене коллизий и буфер коммутатора.
Сегодня мы рассмотрим, что же такое домен коллизий, чем он характеризуется, как его уменьшить, на что он влияет. А так же рассмотрим такое понятие как буфер коммутатора, для чего он нужен и с чем борится. О коллизиях мы говорили с вами в прошлой статье.
Итак, домен коллизий это группа устройств, которые объединены в единую сеть, с помощью разделяемой среды, например по технологии 10BASE2 и 10BASE5 (топология шина, когда к общей кабельной системе подключается множество сетевых устройств) или с помощью устройств, которые работают на Layer 1 OSI (Open System Interconnection), например концентраторы (Hub) или повторители (Repeater).
Основные понятия Ethernet Hub:
Теперь давайте графически рассмотрим домен коллизий:
Один домен коллизий
В данной топологии в центре находится HUB (не обращайте внимание, что графически он выглядит как свитч, рисовал в GNS3, там нет hub устройств 🙂 ), к которому подключены устройства (роутеры), которые у нас будут работать в роли хостов.
Как же это работает?
Например, PC1 передает данные для PC2, сигнал доходит до центрального устройства (HUB), которое рассылает во все свои порты этот сигнал, и далее сетевые устройства слушают трафик и «смотрят» внутрь, его ли это данные или нет. Таким образом если одновременно передают несколько устройств свои сигналы происходит коллизия. Так мы можем с вами отметить, что вся эта топология представляет собой один домен коллизий.
Hub, в отличии от коммутатора (Switch) создает 1 домен коллизий.
Теперь рассмотрим, такую же топологию, только в центре у нас будет устройство другого уровня — Switch или коммутатор (Устройство работающее на Layer 2 OSI).
Коммутатор, так же как и концентратор, получает сигнал от того или иного хоста (например от PC1 к PC2), а вот дальше все немного по другому. Коммутатор не сразу переправляет фрейм во все порты, с буферизирует его, и смотрит, передаются ли данные в данный момент, если нет, то отправляет. И отправляет не на все порты, а лишь на необходимый (дело в том, что коммутатор «смотрит» MAC адрес получателя в фрейме, и если этот MAC «привязан» к какому-либо порту то отправляет только на него. Если такой привязи не удалось найти, вступают в работу другие технологии, которые мы рассмотрим в следующих статьях.)
Таким образом у нас получается что каждый порт представляет собой отдельный домен коллизий.
Так же можно описать так: коммутатор состоит из множества концентраторов (по кол-ву портов) и имеет столько же доменов коллизий, сколько портов имеет устройство.
Если вам по каким-то причинам, необходимо к коммутатору (Switch) подключить концентратор (Hub), то данный порт коммутатора необходимо перевести в Half-Duplex режим, потому как на таком соединении могут возникать коллизии.
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
Домен коллизий
В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий.
Доме́н колли́зий (англ. Collision domain) — это часть сети ethernet, все узлы которой конкурируют за общую разделяемую среду передачи и, следовательно, каждый узел которой может создать коллизию с любым другим узлом этой части сети.
Другими словами, это сегмент сети, имеющий общий физический уровень, в котором доступ к среде передачи может получать только один абонент одновременно. Задержка распространения сигнала между станциями, либо одновременное начало передачи вызывает возникновение коллизий, которые требуют специальной обработки и снижают производительность сети.
Чем больше узлов в таком сегменте — тем выше вероятность коллизий. Для уменьшения домена коллизий применяется сегментация физической сети с помощью мостов и других сетевых устройств более высокого уровня.
Основным преимуществом коммутации является то, что она позволяет разделить (логически сегментировать) сеть на несколько доменов коллизий. Доменом коллизий называется участок сети, на котором организован многостанционный доступ и по этому могут возникать коллизии. Коллизии между фреймами происходят только при попытках одновременной передачи данных компьютерами, подключенными к одному и тому же домену коллизий. С использованием приведенного ранее примера сети на рис.1 показано, на какие домены коллизий разбивается сеть в результате применения коммутатора.
Сегментация сети на домены коллизий предоставляет два основных преимущества:
Домен коллизий
В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий.
Доме́н колли́зий (англ. Collision domain ) — это часть сети ethernet, все узлы которой конкурируют за общую разделяемую среду передачи и, следовательно, каждый узел которой может создать коллизию с любым другим узлом этой части сети.
Другими словами, это сегмент сети, имеющий общий физический уровень, в котором доступ к среде передачи может получать только один абонент одновременно. Задержка распространения сигнала между станциями, либо одновременное начало передачи вызывает возникновение коллизий, которые требуют специальной обработки и снижают производительность сети.
Чем больше узлов в таком сегменте — тем выше вероятность коллизий. Для уменьшения домена коллизий применяется сегментация физической сети с помощью мостов и других сетевых устройств более высокого уровня.
Содержание
Сетевые устройства и домен коллизий
Сетевые устройства, работающие на разных уровнях модели OSI, могут продлевать, либо ограничивать домен коллизий.
Возможны следующие варианты:
Терминология
См. также
Источники
Полезное
Смотреть что такое «Домен коллизий» в других словарях:
домен коллизий — домен столкновений Логическая область компьютерной сети, в которой передаваемые данные могут «сталкиваться» друг с другом — такое характерно для сетей на основе концентраторов, где одновременная передача сигнала с нескольких… … Справочник технического переводчика
Широковещательный домен — (сегмент) (англ. broadcast domain) логический участок компьютерной сети, в котором каждое устройство может передавать данные любому другому устройству непосредственно, без использования маршрутизатора. В общем случае данный термин… … Википедия
область коллизий — коллизионный домен Часть сети Ethernet (IEEE 802.3), в которой станции используют общую среду передачи. При попытке одновременной передачи данных двумя или более станциями возникает конфликт (коллизия). Для разрешения конфликтов используется… … Справочник технического переводчика
Сегмент сети — Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения … Википедия
сегмент (в информационных технологиях) — сегмент 1. Применительно к передаче данных — единица информации на транспортном уровне (L4). 2. В локальной сети сегментом называют домен коллизий. 3. Область оперативной памяти. Во времена 20 разрядной адресации памяти с помощью 16… … Справочник технического переводчика
Концентратор — 24 портовый сетевой концентратор Сетевой концентратор или Хаб (жарг. от англ. hub центр деятельности) сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары,… … Википедия
Концентраторы — 24 портовый сетевой концентратор Сетевой концентратор или Хаб (жарг. от англ. hub центр деятельности) сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары,… … Википедия
Феодализм — Содержание [О Ф. во Франции см. соотв. ст.]. I. Сущность Ф. и его происхождение. II. Ф. в Италии. III. Ф. в Германии. IV. Ф. в Англии. V. Ф. на Пиренейском полуострове. VI. Ф. в Чехии и Моравии. VII. Ф. в Польше. VIII. Ф. в России. IX. Ф. в… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Франция — (France) Французская Республика (République Française). I. Общие сведения Ф. государство в Западной Европе. На С. территория Ф. омывается Северным морем, проливами Па де Кале и Ла Манш, на З. Бискайским заливом… … Большая советская энциклопедия
Бриджинг — Мост, сетевой мост, бридж (жарг., калька с англ. bridge) сетевое оборудование для объединения сегментов локальной сети. Сетевой мост работает на втором уровне модели OSI, обеспечивая ограничение домена коллизий (в случае сети Содержание 1… … Википедия