Rápida velocidad de transferencia de datos por Ethernet. Tecnología Fast Ethernet, sus características, capa física, reglas de construcción. Valores de los campos DSAP y SSAP

El laboratorio de pruebas de ComputerPress probó tarjetas de red Fast Ethernet para el bus PCI destinadas a su uso en estaciones de trabajo de 10/100 Mbit/s. Se eligieron las tarjetas más comunes actualmente con un rendimiento de 10/100 Mbit/s, ya que, por un lado, se pueden utilizar en Ethernet, Fast Ethernet y redes mixtas y, por otro lado, la prometedora tecnología Gigabit Ethernet ( rendimiento hasta 1000 Mbit/s) todavía se utiliza con mayor frecuencia para conectar servidores potentes al equipo de red del núcleo de la red. Es extremadamente importante la calidad de los equipos de red pasivos (cables, enchufes, etc.) que se utilizan en la red. Es bien sabido que si para las redes Ethernet es suficiente un cable de par trenzado de categoría 3, para Fast Ethernet ya se requiere la categoría 5. La dispersión de la señal y la mala inmunidad al ruido pueden reducir significativamente el rendimiento de la red.

El objetivo de las pruebas era determinar, en primer lugar, el índice de rendimiento efectivo (índice de rendimiento/eficiencia, en adelante índice P/E), y sólo después, el valor absoluto del rendimiento. El índice P/E se calcula como la relación entre el rendimiento de la tarjeta de red en Mbit/s y la carga de la CPU como porcentaje. Este índice es el estándar de la industria para medir el rendimiento del adaptador de red. Se introdujo para tener en cuenta el uso de recursos de CPU por parte de las tarjetas de red. El hecho es que algunos fabricantes de adaptadores de red intentan lograr el máximo rendimiento utilizando más ciclos de procesador de computadora para realizar operaciones de red. Una carga mínima del procesador y un rendimiento relativamente alto son esenciales para ejecutar aplicaciones empresariales, multimedia y en tiempo real de misión crítica.

Probamos las tarjetas que actualmente se utilizan con mayor frecuencia para estaciones de trabajo en redes corporativas y locales:

1. D-Link DFE-538TX
2. SMC EtherPower II 10/100 9432TX/MP
3. 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM
4. Compex RL 100ATX
5. Gestión Intel EtherExpress PRO/100+
6. CNET PRO-120
7. NetGear FA 310TX
8. Aliado Telesyn AT 2500TX
9. Surecom EP-320X-R

Las principales características de los adaptadores de red probados se dan en la tabla. 1 . Expliquemos algunos de los términos utilizados en la tabla. La detección automática de la velocidad de conexión significa que el propio adaptador determina la velocidad máxima de funcionamiento posible. Además, si se admite la detección automática de velocidad, no se requiere configuración adicional al pasar de Ethernet a Fast Ethernet y viceversa. Es decir, desde administrador de sistema No es necesario reconfigurar el adaptador ni recargar los controladores.

La compatibilidad con el modo Bus Master le permite transferir datos directamente entre la tarjeta de red y la memoria de la computadora. Esto libera el procesador central para realizar otras operaciones. Esta propiedad se ha convertido en un estándar de facto. No es de extrañar que todas las tarjetas de red conocidas admitan el modo Bus Master.

El encendido remoto (Wake on LAN) le permite encender su PC a través de una red. Es decir, es posible dar servicio a la PC fuera del horario laboral. Para ello, se utilizan conectores de tres pines en la placa base y en el adaptador de red, que se conectan con un cable especial (incluido en el paquete). Además, se requiere un software de control especial. La tecnología Wake on LAN fue desarrollada por la alianza Intel-IBM.

El modo full duplex le permite transmitir datos simultáneamente en ambas direcciones, half duplex, solo en una dirección. Por tanto, el rendimiento máximo posible en modo full duplex es de 200 Mbit/s.

La DMI (Desktop Management Interface) permite obtener información sobre la configuración y los recursos de una PC mediante un software de gestión de red.

La compatibilidad con la especificación WfM (Wired for Management) garantiza la interacción del adaptador de red con el software de administración y gestión de red.

Para iniciar de forma remota el sistema operativo de una computadora a través de una red, los adaptadores de red están equipados con una memoria BootROM especial. Esto permite utilizar eficazmente estaciones de trabajo sin disco en una red. La mayoría de las tarjetas probadas sólo tenían una ranura BootROM; El chip BootROM en sí suele ser una opción que se pide por separado.

La compatibilidad con ACPI (interfaz de alimentación de configuración avanzada) ayuda a reducir el consumo de energía. ACPI es una nueva tecnología que impulsa el sistema de administración de energía. Se basa en el uso tanto de hardware como software. En principio, Wake on LAN forma parte de ACPI.

Las herramientas de rendimiento patentadas le permiten aumentar la eficiencia de su tarjeta de red. Los más famosos son Parallel Tasking II de 3Com y Adaptive Technology de Intel. Estos productos suelen estar patentados.

Casi todos los adaptadores proporcionan soporte para los principales sistemas operativos. Los principales sistemas operativos incluyen: Windows, Windows NT, NetWare, Linux, SCO UNIX, LAN Manager y otros.

El nivel de soporte del servicio se evalúa por la disponibilidad de documentación, un disquete con controladores y la posibilidad de descargar Últimas Versiones controladores desde el sitio web de la empresa. El embalaje también juega un papel importante. Desde este punto de vista, los mejores, en nuestra opinión, son los adaptadores de red de D-Link, Allied Telesyn y Surecom. Pero en general el nivel de soporte resultó satisfactorio para todas las tarjetas.

Normalmente, la garantía cubre toda la vida útil del adaptador de CA (garantía de por vida). A veces se limita a 1-3 años.

Metodología de prueba

En todas las pruebas se utilizaron las últimas versiones de los controladores de tarjetas de red, que se descargaron de los servidores de Internet de los respectivos fabricantes. En el caso de que el controlador de la tarjeta de red permitiera alguna configuración y optimización, se utilizó la configuración predeterminada (excepto para el adaptador de red Intel). Tenga en cuenta que las tarjetas y los controladores correspondientes de 3Com e Intel tienen las capacidades y funciones adicionales más completas.

Las mediciones de rendimiento se realizaron utilizando la utilidad Perform3 de Novell. El principio de funcionamiento de la utilidad es que se copia un archivo pequeño de la estación de trabajo a una compartida. unidad de red servidor, después de lo cual permanece en la caché de archivos del servidor y se lee desde allí muchas veces durante un período de tiempo determinado. Esto permite la interoperabilidad memoria-red-memoria y elimina el impacto de la latencia asociada con las operaciones del disco. Los parámetros de la utilidad incluyen el tamaño del archivo inicial, el tamaño del archivo final, el paso de cambio de tamaño y el tiempo de prueba. La utilidad Novell Perform3 muestra valores de rendimiento para diferentes tamaños de archivo, promedio y rendimiento máximo(en KB/s). Se utilizaron los siguientes parámetros para configurar la utilidad:

• Tamaño de archivo inicial: 4095 bytes
• Tamaño del archivo final: 65.535 bytes
• Paso de incremento de archivo: 8192 bytes

El tiempo de prueba con cada archivo se fijó en veinte segundos.

Cada experimento utilizó un par de tarjetas de red idénticas, una ejecutándose en el servidor y la otra en la estación de trabajo. Esto parece ser inconsistente con la práctica común, ya que los servidores normalmente usan adaptadores de red especializados que vienen con una serie de características adicionales. Pero así es exactamente: se instalan las mismas tarjetas de red tanto en el servidor como en las estaciones de trabajo; las pruebas las llevan a cabo todos los laboratorios de pruebas más conocidos del mundo (KeyLabs, Tolly Group, etc.). Los resultados son algo inferiores, pero el experimento resulta limpio, ya que en todos los ordenadores sólo funcionan las tarjetas de red analizadas.

Configuración del cliente Compaq DeskPro EN:

• Procesador Pentium II de 450 MHz
• caché 512 KB
• RAM 128 megas
• disco duro 10GB
• Sistema operativo Microsoft Windows Servidor NT 4.0 c 6 a SP
• Protocolo TCP/IP.

Configuración del servidor Compaq DeskPro EP:

• Procesador Celeron 400MHz
• RAM 64MB
• disco duro 4,3GB
• sala de operaciones sistema microsoft Estación de trabajo Windows NT 4.0 c c 6 a SP
• Protocolo TCP/IP.

Las pruebas se llevaron a cabo en condiciones en las que las computadoras estaban conectadas directamente con un cable cruzado UTP Categoría 5. Durante estas pruebas, las tarjetas operaron en modo 100Base-TX Full Duplex. En este modo, el rendimiento es ligeramente mayor debido al hecho de que parte de la información del servicio (por ejemplo, la confirmación de recepción) se transmite simultáneamente con información útil, cuyo volumen se estima. En estas condiciones fue posible registrar valores de rendimiento bastante altos; por ejemplo, para el adaptador 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM, el promedio es 79,23 Mbps.

La carga de la CPU se midió en el servidor usando Utilidades de Windows Monitor de rendimiento NT; Los datos se registraron en un archivo de registro. La utilidad Perform3 se ejecutó en el cliente para no afectar la carga del procesador del servidor. El procesador del ordenador servidor era un Intel Celeron, cuyo rendimiento es significativamente inferior al de los procesadores Pentium II y III. Intel Celeron se utilizó deliberadamente: el hecho es que, dado que la carga del procesador se determina con un error absoluto bastante grande, en el caso de valores absolutos grandes el error relativo es menor.

Después de cada prueba, la utilidad Perform3 coloca los resultados de su trabajo en un archivo de texto en forma de un conjunto de datos de la siguiente forma:

65535 bytes. 10491,49 KBps. 10491,49 KBps agregados. 57343 bytes. 10844,03 KBps. 10844.03 KBps agregados. 49151 bytes. 10737,95 KBps. 10737,95 KBps agregados. 40959 bytes. 10603,04 KBps. 10603.04 KBps agregados. 32767 bytes. 10497,73 KBps. 10497,73 KBps agregados. 24575 bytes. 10220,29 KBps. 10220,29 KBps agregados. 16383 bytes. 9573,00 KBps. 9573,00 KBps agregados. 8191 bytes. 8195,50 KBps. 8195,50 KBps agregados. 10844,03 KBps máximos. 10145,38 KBp promedio.

Muestra el tamaño del archivo, el rendimiento correspondiente para el cliente seleccionado y para todos los clientes (en este caso solo hay un cliente), así como el rendimiento máximo y promedio para toda la prueba. Los valores promedio obtenidos para cada prueba se convirtieron de KB/s a Mbit/s mediante la fórmula:
(KBx8)/1024,
y el valor del índice P/E se calculó como la relación entre el rendimiento y la carga del procesador como porcentaje. Posteriormente, se calculó el valor promedio del índice P/E con base en los resultados de tres mediciones.

El siguiente problema surgió al utilizar la utilidad Perform3 en Windows NT Workstation: además de escribir en una unidad de red, el archivo también se escribió en el caché de archivos local, desde donde posteriormente se leyó muy rápidamente. Los resultados fueron impresionantes, pero poco realistas, ya que no hubo transferencia de datos como tal a través de la red. Para que las aplicaciones traten las unidades de red compartidas como unidades locales normales, Sistema operativo Se utiliza un componente de red especial: un redirector que redirige las solicitudes de E/S a través de la red. En condiciones operativas normales, al realizar el procedimiento de escritura de un archivo en una unidad de red compartida, el redirector utiliza el algoritmo de almacenamiento en caché de Windows NT. Es por eso que cuando se escribe en el servidor, también se escribe en el caché de archivos local de la máquina cliente. Y para realizar las pruebas es necesario que el almacenamiento en caché se realice únicamente en el servidor. Para garantizar que no haya almacenamiento en caché en la computadora cliente, registro de windows NT, se cambiaron los valores de los parámetros, lo que hizo posible deshabilitar el almacenamiento en caché realizado por el redirector. Así es como se hizo:

1. Ruta al Registro:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Rdr\Parameters

   Nombre del parámetro:

   UseWriteBehind permite la optimización de escritura retrasada para archivos que se escriben

   Tipo: REG_DWORD

   Valor: 0 (predeterminado: 1)

2. Ruta al Registro:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Lanmanworkstation\parameters

   Nombre del parámetro:

   UtilizeNTCaching especifica si el redirector utilizará el administrador de caché de Windows NT para almacenar en caché el contenido del archivo.

   Tipo: REG_DWORD Valor: 0 (Predeterminado: 1)

Adaptador de red de administración Intel EtherExpress PRO/100+

Se encontró que el rendimiento de esta tarjeta y la utilización de la CPU eran casi los mismos que los de 3Com. Las ventanas de configuración para esta tarjeta se muestran a continuación.

El nuevo controlador Intel 82559 instalado en esta tarjeta proporciona un rendimiento muy alto, especialmente en redes Fast Ethernet.

La tecnología que Intel utiliza en su tarjeta Intel EtherExpress PRO/100+ se llama Tecnología Adaptativa. La esencia del método es cambiar automáticamente los intervalos de tiempo entre paquetes Ethernet según la carga de la red. A medida que aumenta la congestión de la red, la distancia entre los paquetes Ethernet individuales aumenta dinámicamente, lo que reduce la cantidad de colisiones y aumenta el rendimiento. Cuando la carga de la red es ligera, cuando la probabilidad de colisiones es baja, los intervalos de tiempo entre paquetes se reducen, lo que también conduce a un mayor rendimiento. Los mayores beneficios de este método deberían verse en grandes segmentos de Ethernet de colisión, es decir, en los casos en los que la topología de la red está dominada por concentradores en lugar de conmutadores.

La nueva tecnología de Intel, denominada Priority Packet, permite regular el tráfico a través de tarjeta de red, según las prioridades de los paquetes individuales. Esto hace posible aumentar las tasas de transferencia de datos para aplicaciones de misión crítica.

Proporciona soporte virtual. redes locales VLAN (estándar IEEE 802.1Q).

Solo hay dos indicadores en el tablero: trabajo/conexión, velocidad 100.

www.intel.com

Adaptador de red SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX/MP

La arquitectura de esta tarjeta utiliza dos tecnologías prometedoras: SMC SimulTasking y Programmable InterPacket Gap. La primera tecnología es similar a la tecnología 3Com Parallel Tasking. Al comparar los resultados de las pruebas de tarjetas de estos dos fabricantes, podemos sacar una conclusión sobre el grado de efectividad de la implementación de estas tecnologías. También notamos que esta tarjeta de red obtuvo el tercer resultado tanto en términos de rendimiento como de índice P/E, por delante de todas las tarjetas excepto 3Com e Intel.

Hay cuatro indicadores LED en la tarjeta: velocidad 100, transmisión, conexión, dúplex.

La dirección web principal de la empresa es: www.smc.com

Introducción

El propósito de crear este informe fue una presentación breve y accesible de los principios básicos de funcionamiento y características de las redes informáticas, utilizando Fast Ethernet como ejemplo.

Una red es un grupo de computadoras y otros dispositivos conectados. El objetivo principal de las redes informáticas es compartir recursos y la implementación de comunicaciones interactivas tanto dentro como fuera de una empresa. Los recursos son datos, aplicaciones y periféricos, como unidad externa, impresora, ratón, módem o joystick. El concepto de comunicación interactiva entre computadoras implica el intercambio de mensajes en tiempo real.

Existen muchos conjuntos de estándares para la transmisión de datos en redes informáticas. Uno de los conjuntos es el estándar Fast Ethernet.

De este material aprenderás sobre:

• · Tecnologías Fast Ethernet
• interruptores
• cable ftp
• Tipos de conexión
• Topologías de redes informáticas

En mi trabajo mostraré los principios de funcionamiento de una red basada en el estándar Fast Ethernet.

Conmutación local Red de computadoras(LAN) y Fast Ethernet se desarrollaron en respuesta a la necesidad de mejorar la eficiencia de las redes Ethernet. Al aumentar el rendimiento, estas tecnologías pueden eliminar " lugares estrechos» en la red y aplicaciones de soporte que requieren altas velocidades de transferencia de datos. El atractivo de estas soluciones es que no es necesario elegir una u otra. Son complementarias, por lo que la eficiencia de la red a menudo se puede mejorar utilizando ambas tecnologías.

La información recopilada será útil tanto para las personas que comienzan a estudiar redes informáticas como para los administradores de redes.

1. Diagrama de red

2. Tecnología Ethernet rápida

red informática ethernet rápido

Fast Ethernet es el resultado del desarrollo de la tecnología Ethernet. Basados ​​en y conservando la misma técnica CSMA/CD (sondeo de canales, acceso múltiple y detección de colisiones), los dispositivos Fast Ethernet funcionan a 10 veces la velocidad de Ethernet. 100Mbps. Fast Ethernet proporciona suficiente ancho de banda para aplicaciones como diseño y fabricación asistidos por ordenador (CAD/CAM), procesamiento de gráficos e imágenes y multimedia. Fast Ethernet es compatible con Ethernet de 10 Mbps, por lo que es más fácil integrar Fast Ethernet en su LAN utilizando un conmutador en lugar de un enrutador.

Cambiar

Usando interruptores Se pueden conectar muchos grupos de trabajo para formar una LAN grande (consulte el Diagrama 1). Los conmutadores económicos funcionan mejor que los enrutadores y proporcionan un mejor rendimiento de la LAN. Los grupos de trabajo Fast Ethernet que constan de uno o dos concentradores se pueden conectar a través de un conmutador Fast Ethernet para aumentar aún más el número de usuarios y cubrir un área más grande.

Como ejemplo, considere el siguiente interruptor:

Arroz. 1 D-Link-1228/ME

La serie de conmutadores DES-1228/ME incluye conmutadores Fast Ethernet de capa 2 configurables y de primera calidad. Con funcionalidad avanzada, los dispositivos DES-1228/ME son solución económica para crear una red segura y de alto rendimiento. Características distintivas Las características de este conmutador son alta densidad de puertos, 4 puertos Gigabit Uplink, configuraciones de cambio de pequeños pasos para la administración del ancho de banda y administración de red mejorada. Estos conmutadores le permiten optimizar su red tanto en términos de funcionalidad como de características de costo. Los interruptores de la serie DES-1228/ME son la solución óptima tanto en términos de funcionalidad como de coste.

cable ftp

Cable LAN-5EFTP-BL Consta de 4 pares de conductores de cobre de un solo núcleo.

Diámetro del conductor 24AWG.

Cada conductor está revestido con aislamiento de HDPE (polietileno de alta densidad).

Dos conductores trenzados con un paso especialmente seleccionado forman un par trenzado.

Los 4 pares trenzados están envueltos en una película de polietileno y, junto con un conductor de tierra de cobre unipolar, están encerrados en una pantalla de lámina común y una funda de PVC.

Directo

Sirve:

• 1. Para conectar una computadora a un conmutador (concentrador, conmutador) a través de la tarjeta de red de la computadora
• 2. Para conectar equipos periféricos de red (impresoras, escáneres) al conmutador (concentrador, conmutador)
• 3. para UPLINK en un conmutador superior (hub, conmutador) - interruptores modernos Puede configurar automáticamente las entradas en el conector para recepción y transmisión.

Transversal

Sirve:

• 1. Para conexión directa de 2 computadoras a una red local, sin el uso de equipos de conmutación (hubs, conmutadores, enrutadores, etc.).
• 2. para enlace ascendente, conexión a un conmutador de nivel superior en una red local con una estructura compleja, para tipos de conmutadores más antiguos (hubs, conmutadores), tienen un conector separado, también marcado como “UPLINK” o una X.

Topología de las estrellas

A las estrellas- la topología básica de una red informática en la que todos los ordenadores de la red están conectados a un nodo central (normalmente un conmutador), formando un segmento físico de la red. Un segmento de red de este tipo puede funcionar por separado o como parte de una topología de red compleja (normalmente un "árbol"). Todo el intercambio de información se realiza exclusivamente a través del ordenador central, que de esta forma está sometido a una carga muy grande, por lo que no puede hacer nada más que la red. Como regla general, la computadora central es la más poderosa y es en ella donde se asignan todas las funciones para administrar el intercambio. En principio, en una red con topología en estrella no son posibles conflictos, ya que la gestión está completamente centralizada.

Solicitud

El clásico Ethernet de 10 Mbit se adaptó a la mayoría de los usuarios durante unos 15 años. Sin embargo, a principios de los años 90 se empezó a sentir su insuficiente capacidad. Para computadoras en Procesadores Intel 80286 u 80386 con buses ISA (8 MB/s) o EISA (32 MB/s), el ancho de banda del segmento Ethernet era 1/8 o 1/32 del canal de memoria a disco, y esto era consistente con la relación de volúmenes de datos procesados ​​localmente y datos transmitidos a través de la red. Para estaciones cliente más potentes con bus PCI (133 MB/s), este porcentaje cayó a 1/133, lo que claramente no fue suficiente. Como resultado, muchos segmentos de Ethernet de 10 Mbps se sobrecargaron, la capacidad de respuesta del servidor disminuyó significativamente y las tasas de colisión aumentaron significativamente, lo que redujo aún más el rendimiento utilizable.

Es necesario desarrollar una “nueva” Ethernet, es decir, una tecnología que sea igualmente rentable con un rendimiento de 100 Mbit/s. Como resultado de la búsqueda y la investigación, los expertos se dividieron en dos bandos, lo que finalmente condujo al surgimiento de dos nuevas tecnologías: Fast Ethernet y l00VG-AnyLAN. Se diferencian en el grado de continuidad con el Ethernet clásico.

En 1992, un grupo de fabricantes de equipos de red, incluidos líderes en tecnología Ethernet como SynOptics, 3Com y varios otros, formaron la Fast Ethernet Alliance, una asociación sin fines de lucro, para desarrollar un estándar para una nueva tecnología que preservara las características de Ethernet. tecnología en la mayor medida posible.

El segundo campamento estuvo dirigido por Hewlett-Packard y AT&T, que ofrecieron aprovechar la oportunidad para abordar algunas de las deficiencias conocidas de la tecnología Ethernet. Después de un tiempo, a estas empresas se unió IBM, que contribuyó proponiendo brindar cierta compatibilidad con las redes Token Ring en la nueva tecnología.

Al mismo tiempo, el Comité 802 del IEEE formó un grupo de investigación para estudiar el potencial técnico de las nuevas tecnologías de alta velocidad. Entre finales de 1992 y finales de 1993, el equipo de IEEE estudió soluciones de 100 Mbit ofrecidas por varios proveedores. Junto con las propuestas de Fast Ethernet Alliance, el grupo también revisó la tecnología de alta velocidad propuesta por Hewlett-Packard y AT&T.

La discusión se centró en la cuestión del mantenimiento del método de acceso aleatorio CSMA/CD. La propuesta de Fast Ethernet Alliance preservó este método y, por lo tanto, aseguró la continuidad y coherencia entre las redes de 10 Mbps y 100 Mbps. La coalición HP-AT&T, que contaba con el apoyo de muchos menos proveedores en la industria de redes que la Fast Ethernet Alliance, propuso un método de acceso completamente nuevo llamado Prioridad de demanda- acceso prioritario bajo demanda. Cambió significativamente el comportamiento de los nodos de la red, por lo que no podía encajar en la tecnología Ethernet y el estándar 802.3, y se organizó un nuevo comité IEEE 802.12 para estandarizarlo.

En el otoño de 1995, ambas tecnologías se convirtieron en estándares IEEE. El comité IEEE 802.3 adoptó la especificación Fast Ethernet como estándar 802.3, que no es un estándar independiente, sino que es una adición al estándar 802.3 existente en forma de capítulos 21 a 30. El comité 802.12 adoptó la tecnología l00VG-AnyLAN, que utiliza un nuevo método de acceso de prioridad de demanda y admite dos formatos de trama: Ethernet y Token Ring.

v Capa física de la tecnología Fast Ethernet

Todas las diferencias entre la tecnología Fast Ethernet y Ethernet se concentran en la capa física (Fig. 3.20). Las capas MAC y LLC en Fast Ethernet siguen siendo exactamente las mismas y se describen en los capítulos anteriores de los estándares 802.3 y 802.2. Por lo tanto, al considerar la tecnología Fast Ethernet, estudiaremos solo algunas opciones para su capa física.

La estructura más compleja de la capa física de la tecnología Fast Ethernet se debe a que utiliza tres tipos de sistemas de cableado:

• · cable de fibra óptica multimodo, se utilizan dos fibras;
• · Par trenzado categoría 5, se utilizan dos pares;
• · Par trenzado categoría 3, se utilizan cuatro pares.

El cable coaxial, que dio al mundo la primera red Ethernet, no estaba incluido en la lista de medios de transmisión de datos permitidos de la nueva tecnología Fast Ethernet. Esta es una tendencia común en muchas tecnologías nuevas porque distancias cortas El par trenzado de categoría 5 le permite transmitir datos a la misma velocidad que el cable coaxial, pero la red es más económica y fácil de operar. En distancias largas, la fibra óptica tiene un ancho de banda mucho mayor que la coaxial y el costo de la red no es mucho mayor, especialmente si se consideran los altos costos de resolución de problemas de un gran sistema de cable coaxial.

Diferencias entre la tecnología Fast Ethernet y la tecnología Ethernet

El abandono del cable coaxial ha llevado al hecho de que las redes Fast Ethernet siempre tengan una estructura de árbol jerárquica construida sobre concentradores, al igual que las redes l0Base-T/l0Base-F. La principal diferencia entre las configuraciones de red Fast Ethernet es la reducción del diámetro de la red a aproximadamente 200 m, lo que se explica por una reducción de 10 veces en el tiempo de transmisión de trama de longitud mínima debido a un aumento de 10 veces en la velocidad de transmisión en comparación con Ethernet de 10 Mbit. .

Sin embargo, esta circunstancia no obstaculiza realmente la construcción de grandes redes utilizando tecnología Fast Ethernet. El hecho es que mediados de los años 90 estuvieron marcados no solo por el uso generalizado de tecnologías económicas de alta velocidad, sino también por el rápido desarrollo de redes locales basadas en conmutadores. Cuando se utilizan conmutadores, el protocolo Fast Ethernet puede funcionar en modo full-duplex, en el que no hay restricciones en la longitud total de la red, sino solo restricciones en la longitud de los segmentos físicos que conectan los dispositivos vecinos (adaptador - conmutador o conmutador - cambiar). Por lo tanto, al crear backbones de redes locales de larga distancia, la tecnología Fast Ethernet también se utiliza activamente, pero solo en la versión full-duplex, junto con conmutadores.

Esta sección analiza el funcionamiento semidúplex de la tecnología Fast Ethernet, que cumple plenamente con la definición del método de acceso descrito en el estándar 802.3.

En comparación con las opciones de implementación física de Ethernet (y hay seis), en Fast Ethernet las diferencias entre cada opción y las demás son más profundas: tanto el número de conductores como los métodos de codificación cambian. Y dado que las variantes físicas de Fast Ethernet se crearon simultáneamente, y no de forma evolutiva, como ocurre con las redes Ethernet, fue posible definir en detalle aquellas subcapas de la capa física que no cambian de una variante a otra, y aquellas subcapas que son específicas de cada variante del entorno físico.

El estándar oficial 802.3 estableció tres especificaciones diferentes para la capa física Fast Ethernet y les dio los siguientes nombres:

Estructura de capa física de Fast Ethernet

• · 100Base-TX para cable de dos pares en par trenzado no blindado UTP categoría 5 o par trenzado blindado STP Tipo 1;
• · 100Base-T4 para cable UTP Categoría 3, 4 ó 5 UTP de cuatro pares;
• · 100Base-FX para cable de fibra óptica multimodo, se utilizan dos fibras.

Las siguientes afirmaciones y características son válidas para los tres estándares.

• · Los formatos de trama de tecnología Fast Ethernetee son diferentes de los formatos de trama de tecnología Ethernet de 10 Mbit.
• · El intervalo entre tramas (IPG) es de 0,96 µs y el intervalo de bits es de 10 ns. Todos los parámetros de temporización del algoritmo de acceso (intervalo de retroceso, tiempo de transmisión de longitud mínima de trama, etc.), medidos en intervalos de bits, permanecieron iguales, por lo que no se realizaron cambios en las secciones del estándar relacionadas con el nivel MAC.
• · Un signo de estado libre del medio es la transmisión del símbolo Idle del código redundante correspondiente (y no la ausencia de señales, como en los estándares Ethernet de 10 Mbit/s). La capa física incluye tres elementos:
• o subcapa de conciliación;
• o interfaz independiente de medios (Media Independent Interface, Mil);
• o dispositivo de capa física (PHY).

La capa de negociación es necesaria para que la capa MAC, diseñada para la interfaz AUI, pueda trabajar con la capa física a través de la interfaz MP.

El dispositivo de capa física (PHY) consta, a su vez, de varias subcapas (ver Fig. 3.20):

• · subnivel de codificación de datos lógicos, que convierte bytes provenientes del nivel MAC en símbolos de código 4B/5B u 8B/6T (ambos códigos se utilizan en la tecnología Fast Ethernet);
• · subcapas de conexión física y subcapas de dependencia de medios físicos (PMD), que proporcionan generación de señales de acuerdo con un método de codificación física, por ejemplo NRZI o MLT-3;
• · subcapa de negociación automática, que permite que dos puertos de comunicación seleccionen automáticamente el modo de funcionamiento más eficiente, por ejemplo, half-duplex o full-duplex (esta subcapa es opcional).

La interfaz MP admite una forma independiente del medio de intercambiar datos entre la subcapa MAC y la subcapa PHY. Esta interfaz tiene un propósito similar a la interfaz AUI de Ethernet clásica, excepto que la interfaz AUI estaba ubicada entre la subcapa de codificación de señal física (para todas las opciones de cable se usó el mismo método de codificación física: código Manchester) y la subcapa de conexión física al medio, y la interfaz MP está ubicada entre la subcapa MAC y los subniveles de codificación de señal, de los cuales hay tres en el estándar Fast Ethernet: FX, TX y T4.

El conector MP, a diferencia del conector AUI, tiene 40 pines, la longitud máxima del cable MP es de un metro. Las señales transmitidas a través de la interfaz MP tienen una amplitud de 5 V.

Capa física 100Base-FX - fibra multimodo, dos fibras

Esta especificación define el funcionamiento del protocolo Fast Ethernet a través de fibra multimodo en modos semidúplex y dúplex completo basado en el esquema de codificación FDDI probado. Al igual que en el estándar FDDI, cada nodo está conectado a la red mediante dos fibras ópticas provenientes del receptor (R x) y del transmisor (T x).

Hay muchas similitudes entre las especificaciones l00Base-FX y l00Base-TX, por lo que las propiedades comunes a las dos especificaciones se darán bajo el nombre genérico l00Base-FX/TX.

Mientras que Ethernet de 10 Mbps utiliza codificación Manchester para representar datos a través de un cable, el estándar Fast Ethernet define un método de codificación diferente: 4V/5V. Este método ya ha demostrado su eficacia en el estándar FDDI y se ha transferido sin cambios a la especificación l00Base-FX/TX. En este método, cada 4 bits de datos de la subcapa MAC (llamados símbolos) están representados por 5 bits. El bit redundante permite aplicar códigos potenciales representando cada uno de los cinco bits como pulsos eléctricos u ópticos. La existencia de combinaciones de símbolos prohibidas permite rechazar símbolos erróneos, lo que aumenta la estabilidad de las redes con l00Base-FX/TX.

Para separar la trama Ethernet de los caracteres inactivos, se utiliza una combinación de los caracteres delimitadores de inicio (un par de caracteres J (11000) y K (10001) del código 4B/5B, y después de completar la trama, una T El carácter se inserta antes del primer carácter inactivo.

Flujo de datos continuo de las especificaciones 100Base-FX/TX

Una vez que los fragmentos de 4 bits de los códigos MAC se convierten en fragmentos de 5 bits de la capa física, deben representarse como señales ópticas o eléctricas en el cable que conecta los nodos de la red. Las especificaciones l00Base-FX y l00Base-TX utilizan diferentes métodos de codificación física para esto: NRZI y MLT-3, respectivamente (como en la tecnología FDDI cuando se opera sobre fibra óptica y par trenzado).

Capa física 100Base-TX - par trenzado DTP Cat 5 o STP Tipo 1, dos pares

La especificación l00Base-TX utiliza cable UTP Categoría 5 o cable STP Tipo 1 como medio de transmisión de datos. Longitud máxima cable en ambos casos - 100 m.

Las principales diferencias con la especificación l00Base-FX son el uso del método MLT-3 para transmitir señales de porciones de 5 bits de código 4V/5V a través de par trenzado, así como la presencia de una función de negociación automática para seleccionar el puerto. modo operativo. El esquema de negociación automática permite que dos dispositivos conectados físicamente que admitan varios estándares de capa física, que difieren en velocidad de bits y número de pares trenzados, seleccionen el modo de funcionamiento más ventajoso. Normalmente, el procedimiento de negociación automática se produce cuando se conecta un adaptador de red, que puede funcionar a velocidades de 10 y 100 Mbit/s, a un concentrador o conmutador.

El esquema de negociación automática que se describe a continuación es el estándar de tecnología l00Base-T en la actualidad. Anteriormente, los fabricantes utilizaban varios esquemas patentados para determinar automáticamente la velocidad de comunicación de los puertos que no eran compatibles. El esquema de negociación automática adoptado como estándar fue propuesto originalmente por National Semiconductor con el nombre de NWay.

Actualmente se definen un total de 5 modos de funcionamiento diferentes que pueden admitir dispositivos l00Base-TX o 100Base-T4 en pares trenzados;

• · l0Base-T - 2 pares de categoría 3;
• l0Base-T full-duplex - 2 pares de categoría 3;
• · l00Base-TX - 2 pares de categoría 5 (o Tipo 1ASTP);
• · 100Base-T4 - 4 pares de categoría 3;
• · 100Base-TX full-duplex - 2 pares de categoría 5 (o STP Tipo 1A).

El modo l0Base-T tiene la prioridad más baja en el proceso de negociación y el modo full-duplex 100Base-T4 tiene la más alta. El proceso de negociación ocurre cuando se enciende el dispositivo y también puede iniciarse en cualquier momento mediante el módulo de control del dispositivo.

El dispositivo que ha iniciado el proceso de autonegociación envía un paquete de impulsos especiales a su socio Ráfaga de pulsos de enlace rápido (FLP), que contiene una palabra de 8 bits que codifica el modo de interacción propuesto, comenzando con la prioridad más alta admitida por el nodo.

Si el nodo par soporta la función de negociación automática y también puede soportar el modo propuesto, responde con una ráfaga de pulsos FLP en los que confirma el modo dado, y esto finaliza la negociación. Si el nodo asociado puede admitir un modo de menor prioridad, lo indica en la respuesta y este modo se selecciona como modo de trabajo. Por lo tanto, siempre se selecciona el modo de nodo común de mayor prioridad.

Un nodo que sólo soporta la tecnología 10Base-T envía pulsos Manchester cada 16 ms para comprobar la integridad de la línea que lo conecta con un nodo vecino. Dicho nodo no comprende la solicitud FLP que le realiza un nodo con la función de negociación automática y continúa enviando sus pulsos. Un nodo que recibe solo pulsos de integridad de línea en respuesta a una solicitud FLP entiende que su socio solo puede operar usando el estándar 10Base-T y establece este modo de operación por sí mismo.

Capa física 100Base-T4 - par trenzado UTP Cat 3, cuatro pares

La especificación 100Base-T4 fue diseñada para permitir que Ethernet de alta velocidad utilice cableado de par trenzado existente de Categoría 3. Esta especificación aumenta el rendimiento general al transportar simultáneamente flujos de bits a través de los 4 pares de cables.

La especificación 100Base-T4 apareció más tarde que otras especificaciones de capa física Fast Ethernet. Los desarrolladores de esta tecnología querían principalmente crear especificaciones físicas más cercanas a las de l0Base-T y l0Base-F, que operaban en dos líneas de datos: dos pares o dos fibras. Para implementar el trabajo en dos pares trenzados, tuve que cambiar a un cable de categoría 5 de mayor calidad.

Al mismo tiempo, los desarrolladores de la tecnología competidora l00VG-AnyLAN inicialmente apostaron por trabajar con cables de par trenzado de categoría 3; la ventaja más importante no era tanto el coste, sino el hecho de que ya estaba instalado en la gran mayoría de edificios. Por lo tanto, después del lanzamiento de las especificaciones l00Base-TX y l00Base-FX, los desarrolladores de la tecnología Fast Ethernet implementaron su propia versión de la capa física para par trenzado de categoría 3.

En lugar de la codificación 4V/5V, este método utiliza la codificación 8V/6T, que tiene un espectro de señal más estrecho y, a una velocidad de 33 Mbit/s, encaja en la banda de 16 MHz del cable de par trenzado de categoría 3 (cuando se codifica 4V/5V , el espectro de la señal no encaja en esta banda). Cada 8 bits de información de nivel MAC están codificados por 6 símbolos ternarios, es decir, números que tienen tres estados. Cada dígito ternario tiene una duración de 40 ns. Luego, el grupo de 6 dígitos ternarios se transmite a uno de los tres pares trenzados de transmisión, de forma independiente y secuencial.

El cuarto par siempre se usa para escuchar. Frecuencia de carga para fines de detección de colisiones. La velocidad de transferencia de datos en cada uno de los tres pares de transmisión es de 33,3 Mbps, por lo que la velocidad total del protocolo 100Base-T4 es de 100 Mbps. Al mismo tiempo, debido al método de codificación adoptado, la tasa de cambio de señal en cada par es de solo 25 Mbaud, lo que permite el uso de par trenzado de categoría 3.

En la Fig. La Figura 3.23 muestra la conexión entre el puerto MDI de un adaptador de red 100Base-T4 y el puerto MDI-X de un hub (el prefijo X indica que para este conector, las conexiones de receptor y transmisor se intercambian en pares de cables en comparación con el adaptador de red conector, que facilita la conexión de pares de cables en el cable, sin cruzarse). Par 1 -2 siempre es necesario transferir datos desde el puerto MDI al puerto MDI-X, emparejar 3 -6 - para recibir datos por el puerto MDI desde el puerto MDI-X, y el par 4 -5 Y 7 -8 Son bidireccionales y se utilizan tanto para recepción como para transmisión, según la necesidad.

Conexión de nodos según la especificación 100Base-T4.

Ethernet rápido

Fast Ethernet: la especificación IEEE 802.3 u, adoptada oficialmente el 26 de octubre de 1995, define un estándar de protocolo de capa de enlace para redes que funcionan con cables de cobre y fibra óptica a una velocidad de 100 Mb/s. La nueva especificación es sucesora del estándar Ethernet IEEE 802.3 y utiliza el mismo formato de trama, mecanismo de acceso a medios CSMA/CD y topología en estrella. La evolución ha afectado varios elementos de configuración de la capa física que han aumentado la capacidad, incluidos los tipos de cables, las longitudes de los segmentos y la cantidad de concentradores.

Estructura de Ethernet rápida

Para comprender mejor el funcionamiento y comprender la interacción de los elementos Fast Ethernet, pasemos a la Figura 1.

Figura 1. Sistema Fast Ethernet

Subcapa de control de enlace lógico (LLC)

La especificación IEEE 802.3u divide las funciones de la capa de enlace en dos subcapas: control de enlace lógico (LLC) y capa de acceso a medios (MAC), que se analizarán a continuación. LLC, cuyas funciones están definidas por el estándar IEEE 802.2, en realidad se interconecta con protocolos de nivel superior (por ejemplo, IP o IPX), proporcionando diversos servicios de comunicación:

• Servicio sin establecimiento de conexión y confirmaciones de recepción. Un servicio simple que no proporciona control del flujo de datos ni control de errores, y no garantiza la correcta entrega de los datos.
• Servicio basado en conexión. Un servicio absolutamente confiable que garantiza la correcta entrega de datos estableciendo una conexión con el sistema receptor antes de que comience la transmisión de datos y utilizando mecanismos de control de errores y control del flujo de datos.
• Servicio sin conexión con confirmaciones de recepción. Un servicio de complejidad media que utiliza mensajes de acuse de recibo para proporcionar una entrega garantizada, pero no establece una conexión antes de transmitir los datos.

En el sistema emisor, los datos transmitidos desde el protocolo. Capa de red, primero son encapsulados por la subcapa LLC. El estándar los llama Unidad de datos de protocolo (PDU). Cuando la PDU pasa a la subcapa MAC, donde nuevamente está rodeada de información de encabezado y publicación, a partir de ese momento técnicamente se le puede llamar trama. Para un paquete Ethernet, esto significa que la trama 802.3 contiene un encabezado LLC de tres bytes además de los datos de la capa de red. Por tanto, la longitud máxima de datos permitida en cada paquete se reduce de 1500 a 1497 bytes.

El encabezado LLC consta de tres campos:

En algunos casos, las tramas LLC desempeñan un papel menor en el proceso de comunicación de la red. Por ejemplo, en una red que utiliza TCP/IP junto con otros protocolos, la única función de LLC puede ser permitir que las tramas 802.3 contengan un encabezado SNAP, como Ethertype, que indica el protocolo de capa de red al que se debe enviar la trama. En este caso, todas las PDU LLC utilizan el formato de información sin numerar. Sin embargo, otros protocolos de alto nivel requieren servicios más avanzados por parte de la LLC. Por ejemplo, las sesiones NetBIOS y varios protocolos NetWare utilizan más ampliamente servicios LLC orientados a la conexión.

encabezado rápido

El sistema receptor necesita determinar qué protocolo de capa de red debe recibir los datos entrantes. Los paquetes 802.3 dentro de las PDU LLC utilizan otro protocolo llamado Sub-RedAccesoProtocolo (SNAP (Protocolo de acceso a subred).

El encabezado SNAP tiene 5 bytes de longitud y se encuentra inmediatamente después del encabezado LLC en el campo de datos de la trama 802.3, como se muestra en la figura. El encabezado contiene dos campos.

Código de organización. La ID de organización o fabricante es un campo de 3 bytes que toma el mismo valor que los primeros 3 bytes de la dirección MAC del remitente en el encabezado 802.3.

Código local. El código local es un campo de 2 bytes que es funcionalmente equivalente al campo Ethertype en el encabezado de Ethernet II.

Subcapa de negociación

Como se indicó anteriormente, Fast Ethernet es un estándar evolucionado. La MAC diseñada para la interfaz AUI debe convertirse para la interfaz MII utilizada en Fast Ethernet, que es para lo que está diseñada esta subcapa.

Control de acceso a medios (MAC)

Cada nodo en una red Fast Ethernet tiene un controlador de acceso a medios. (Medios de comunicaciónAccesoControlador- MAC). MAC es clave en Fast Ethernet y tiene tres propósitos:

La más importante de las tres asignaciones MAC es la primera. Para cualquiera tecnología de redes, que utiliza un medio compartido, su principal característica son las reglas de acceso al medio que determinan cuándo un nodo puede transmitir. Varios comités del IEEE participan en el desarrollo de reglas para el acceso al medio. El comité 802.3, a menudo denominado comité Ethernet, define estándares LAN que utilizan reglas llamadas CSMA/CD(Acceso múltiple con detección de operador y detección de colisiones: acceso múltiple con detección de operador y detección de colisiones).

CSMS/CD son reglas de acceso a medios tanto para Ethernet como para Fast Ethernet. Es en este ámbito donde las dos tecnologías coinciden completamente.

Debido a que todos los nodos de Fast Ethernet comparten el mismo medio, solo pueden transmitir cuando es su turno. Esta cola está determinada por las reglas CSMA/CD.

CSMA/CD

El controlador MAC Fast Ethernet escucha al operador antes de transmitir. La portadora existe sólo cuando otro nodo está transmitiendo. La capa PHY detecta la presencia de un operador y genera un mensaje al MAC. La presencia de una portadora indica que el medio está ocupado y el nodo (o nodos) que escucha debe ceder el paso al transmisor.

Un MAC que tiene una trama para transmitir debe esperar un tiempo mínimo después del final de la trama anterior antes de transmitirla. Esta vez se llama brecha entre paquetes(IPG, interpacket gap) y dura 0,96 microsegundos, es decir, una décima parte del tiempo de transmisión de un paquete Ethernet normal a una velocidad de 10 Mbit/s (IPG es un intervalo de tiempo único, siempre definido en microsegundos, no en tiempo de bits ) Figura 2.

Figura 2. Brecha entre paquetes

Una vez finalizado el paquete 1, todos los nodos LAN deben esperar el tiempo IPG antes de poder transmitir. El intervalo de tiempo entre los paquetes 1 y 2, 2 y 3 en la Fig. 2 es la hora del IPG. Una vez que el paquete 3 ha completado la transmisión, ningún nodo tiene material para procesar, por lo que el intervalo de tiempo entre los paquetes 3 y 4 es más largo que el IPG.

Todos los nodos de la red deben cumplir con estas reglas. Incluso si un nodo tiene muchas tramas para transmitir y este nodo es el único que transmite, debe esperar al menos el tiempo IPG después de enviar cada paquete.

Esta es la parte CSMA de las reglas de acceso a medios Fast Ethernet. En resumen, muchos nodos tienen acceso al medio y utilizan la portadora para monitorear su ocupación.

Las primeras redes experimentales utilizaban exactamente estas reglas y funcionaban muy bien. Sin embargo, utilizar únicamente CSMA creó un problema. A menudo, dos nodos, que tenían un paquete para transmitir y esperaban el tiempo IPG, comenzaban a transmitir simultáneamente, lo que provocaba corrupción de datos en ambos lados. Esta situación se llama colisión(colisión) o conflicto.

Para superar este obstáculo, los primeros protocolos utilizaban un mecanismo bastante simple. Los paquetes se dividieron en dos categorías: comandos y reacciones. Cada comando enviado por un nodo requería una respuesta. Si no se recibió respuesta durante algún tiempo (llamado período de tiempo de espera) después de enviar el comando, se volvió a emitir el comando original. Esto podría suceder varias veces (el número máximo de tiempos de espera) antes de que el nodo emisor registrara el error.

Este esquema podría funcionar perfectamente, pero sólo hasta cierto punto. La aparición de conflictos resultó en una fuerte disminución en el rendimiento (generalmente medido en bytes por segundo) porque los nodos a menudo estaban inactivos esperando respuestas a comandos que nunca llegaron a su destino. La congestión de la red y un aumento en el número de nodos están directamente relacionados con un aumento en el número de conflictos y, en consecuencia, una disminución en el rendimiento de la red.

Los primeros diseñadores de redes encontraron rápidamente una solución a este problema: cada nodo debe determinar si un paquete transmitido se ha perdido al detectar una colisión (en lugar de esperar una respuesta que nunca llega). Esto significa que los paquetes perdidos debido a una colisión deben retransmitirse inmediatamente antes de que expire el tiempo de espera. Si el nodo transmitió el último bit del paquete sin causar una colisión, entonces el paquete se transmitió exitosamente.

El método de detección de portadores se puede combinar bien con la función de detección de colisiones. Las colisiones siguen ocurriendo, pero esto no afecta el rendimiento de la red, ya que los nodos se deshacen de ellas rápidamente. El grupo DIX, después de haber desarrollado reglas de acceso al medio CSMA/CD para Ethernet, las formalizó en forma de un algoritmo simple: Figura 3.

Figura 3. Algoritmo operativo CSMA/CD

Dispositivo de capa física (PHY)

Dado que Fast Ethernet puede utilizar diferente tipo cable, cada medio requiere un preacondicionamiento de señal único. La conversión también es necesaria para una transmisión de datos eficaz: hacer que el código transmitido sea resistente a interferencias, posibles pérdidas o distorsiones de sus elementos individuales (baudios), para garantizar una sincronización eficaz de los generadores de reloj en el lado transmisor o receptor.

Subcapa de codificación (PCS)

Codifica/decodifica datos provenientes de/hacia la capa MAC usando algoritmos o .

Subniveles de conexión física y dependencia del entorno físico (PMA y PMD)

Las subcapas PMA y PMD se comunican entre la subcapa PSC y la interfaz MDI, proporcionando generación de acuerdo con el método de codificación física: o.

Subcapa de negociación automática (AUTONEG)

La subcapa de negociación automática permite que dos puertos de comunicación seleccionen automáticamente el modo de funcionamiento más eficiente: full-duplex o half-duplex 10 o 100 Mb/s. Capa fisica

El estándar Fast Ethernet define tres tipos de medios de señalización Ethernet de 100 Mbps.

• 100Base-TX: dos pares de cables trenzados. La transmisión se realiza de acuerdo con el estándar para la transmisión de datos en un medio físico retorcido, desarrollado por ANSI (American National Standards Institute - American National Standards Institute). El cable de datos trenzado puede estar blindado o no blindado. Utiliza un algoritmo de codificación de datos de 4V/5V y un método de codificación física MLT-3.
• 100Base-FX: dos núcleos de cable de fibra óptica. La transmisión también se realiza de acuerdo con el Estándar de Comunicaciones de Fibra Óptica desarrollado por ANSI. Utiliza un algoritmo de codificación de datos de 4V/5V y un método de codificación física NRZI.

Las especificaciones 100Base-TX y 100Base-FX también se conocen como 100Base-X.

• 100Base-T4 es una especificación específica desarrollada por el comité IEEE 802.3u. Según esta especificación, la transmisión de datos se realiza a través de cuatro pares trenzados de cable telefónico, lo que se denomina cable UTP categoría 3. Utiliza el algoritmo de codificación de datos 8V/6T y el método de codificación física NRZI.

Además, el estándar Fast Ethernet incluye recomendaciones para el uso de cable de par trenzado blindado de Categoría 1, que es el cable estándar utilizado tradicionalmente en las redes Token Ring. El soporte y la orientación para el uso de cableado STP en una red Fast Ethernet proporcionan un camino hacia Fast Ethernet para los clientes con cableado STP.

La especificación Fast Ethernet también incluye un mecanismo de negociación automática que permite que un puerto host se configure automáticamente a una velocidad de datos de 10 o 100 Mbit/s. Este mecanismo se basa en el intercambio de una serie de paquetes con un puerto hub o switch.

Entorno 100Base-TX

El medio de transmisión 100Base-TX utiliza dos pares trenzados, un par se utiliza para transmitir datos y el otro para recibirlos. Dado que la especificación ANSI TP - PMD contiene cables de par trenzado blindados y no blindados, la especificación 100Base-TX incluye soporte para cables de par trenzado blindados y no blindados, Tipos 1 y 7.

Conector MDI (interfaz dependiente del medio)

La interfaz de enlace 100Base-TX, según el entorno, puede ser de dos tipos. Para cableado de par trenzado sin blindaje, el conector MDI debe ser un conector RJ 45 de ocho clavijas Categoría 5. Este conector también se utiliza en redes 10Base-T, lo que brinda compatibilidad con versiones anteriores del cableado existente de Categoría 5. Para cables de par trenzado blindados, el conector MDI debe ser Utilice el conector STP IBM tipo 1, que es un conector DB9 blindado. Este conector se suele utilizar en redes Token Ring.

Cable UTP de categoría 5(e)

La interfaz de medios UTP 100Base-TX utiliza dos pares de cables. Para minimizar la diafonía y la posible distorsión de la señal, los cuatro cables restantes no deben usarse para transportar ninguna señal. Las señales de transmisión y recepción de cada par están polarizadas: un cable transmite la señal positiva (+) y el otro cable transmite la señal negativa (-). La codificación de colores de los cables y los números de clavijas de los conectores para la red 100Base-TX se muestran en la tabla. 1. Aunque la capa PHY 100Base-TX se desarrolló después de la adopción del estándar ANSI TP-PMD, los números de pines del conector RJ 45 se cambiaron para que coincidan con el cableado ya utilizado en el estándar 10Base-T. El estándar ANSI TP-PMD utiliza los pines 7 y 9 para recibir datos, mientras que los estándares 100Base-TX y 10Base-T utilizan para este fin los pines 3 y 6. Este diseño permite el uso de adaptadores 100Base-TX en lugar de adaptadores 10 Base. T y conéctelos a los mismos cables de categoría 5 sin cambiar el cableado. En el conector RJ 45, los pares de cables utilizados se conectan a los pines 1, 2 y 3, 6. Para conectar correctamente los cables, conviene guiarse por sus marcas de colores.

Tabla 1. Asignaciones de pines del conectorMDIcableUTP100Base-TX

Los nodos se comunican entre sí intercambiando tramas. En Fast Ethernet, una trama es la unidad básica de comunicación a través de una red: cualquier información transferida entre nodos se coloca en el campo de datos de una o más tramas. El reenvío de tramas de un nodo a otro sólo es posible si existe una manera de identificar de forma única todos los nodos de la red. Por lo tanto, cada nodo de una LAN tiene una dirección llamada dirección MAC. Esta dirección es única: dos nodos de la red local no pueden tener la misma dirección MAC. Además, en ninguna tecnología LAN (con la excepción de ARCNet) no pueden haber dos nodos en el mundo que tengan la misma dirección MAC. Cualquier marco contiene al menos tres datos principales: la dirección del destinatario, la dirección del remitente y los datos. Algunos marcos tienen otros campos, pero sólo los tres enumerados son obligatorios. La Figura 4 muestra la estructura de la trama Fast Ethernet.

Figura 4. Estructura del marcoRápidoEthernet

• dirección del destinatario- se indica la dirección del nodo que recibe los datos;
• Dirección del remitente- se indica la dirección del nodo que envió los datos;
• longitud/tipo(L/T - Longitud/Tipo) - contiene información sobre el tipo de datos transmitidos;
• suma de cheque marco(PCS - Secuencia de verificación de trama): diseñado para verificar la exactitud de la trama recibida por el nodo receptor.

El tamaño mínimo de trama es de 64 octetos o 512 bits (términos octeto Y byte - sinónimos). El tamaño máximo de trama es 1518 octetos o 12144 bits.

Direccionamiento de trama

Cada nodo en una red Fast Ethernet tiene un número único llamado dirección MAC o dirección de host. Este número consta de 48 bits (6 bytes), se asigna a la interfaz de red durante la fabricación del dispositivo y se programa durante el proceso de inicialización. Por lo tanto, las interfaces de red de todas las LAN, con la excepción de ARCNet, que utiliza direcciones de 8 bits asignadas por el administrador de la red, tienen una dirección MAC única incorporada, diferente de todas las demás direcciones MAC en la Tierra y asignada por el fabricante en acuerdo con IEEE.

Para facilitar el proceso de administración de interfaces de red, IEEE propuso dividir el campo de dirección de 48 bits en cuatro partes, como se muestra en la Figura 5. Los primeros dos bits de la dirección (bits 0 y 1) son indicadores de tipo de dirección. El valor de las banderas determina cómo se interpreta la parte de la dirección (bits 2 - 47).

Figura 5. Formato de dirección MAC

El bit I/G se llama casilla de verificación de dirección individual/de grupo y muestra qué tipo de dirección (individual o grupal) es. Una dirección de unidifusión se asigna solo a una interfaz (o nodo) en una red. Las direcciones con el bit I/G establecido en 0 son Direcciones MAC o direcciones de nodo. Si el bit de E/S está establecido en 1, entonces la dirección pertenece al grupo y generalmente se llama dirección multipunto(dirección de multidifusión) o dirección funcional(dirección funcional). Se puede asignar una dirección de grupo a una o más interfaces de red LAN. Las tramas enviadas a una dirección de multidifusión son recibidas o copiadas por todas las interfaces de red LAN que la tienen. Las direcciones de multidifusión permiten enviar una trama a un subconjunto de nodos en la red local. Si el bit de E/S se establece en 1, los bits 46 a 0 se tratan como una dirección de multidifusión en lugar de como los campos U/L, OUI y OUA de una dirección normal. El bit U/L se llama bandera de control universal/local y determina cómo se asignó la dirección a la interfaz de red. Si tanto los bits de E/S como los de U/L se establecen en 0, entonces la dirección es el identificador único de 48 bits descrito anteriormente.

OUI (identificador único organizacional - identificador único organizacional). IEEE asigna uno o más OUI a cada adaptador de red y fabricante de interfaz. Cada fabricante es responsable de la correcta asignación de OUA (dirección única organizacional - dirección organizacional única), que debe tener cualquier dispositivo creado por él.

Cuando se establece el bit U/L, la dirección se controla localmente. Esto significa que no lo establece el fabricante de la interfaz de red. Cualquier organización puede crear su propia dirección MAC para una interfaz de red configurando el bit U/L en 1 y los bits 2 a 47 en algún valor seleccionado. Interfaz de red, habiendo recibido la trama, primero decodifica la dirección del destinatario. Cuando se establece el bit de E/S en una dirección, la capa MAC solo recibirá la trama si la dirección de destino está en una lista mantenida por el host. Esta técnica permite que un nodo envíe una trama a muchos nodos.

Hay una dirección multipunto especial llamada dirección de Difusión. En una dirección de transmisión IEEE de 48 bits, todos los bits se establecen en 1. Si se transmite una trama con una dirección de transmisión de destino, todos los nodos de la red la recibirán y procesarán.

Longitud/tipo de campo

El campo L/T (Longitud/Tipo) se utiliza para dos propósitos diferentes:

• para determinar la longitud del campo de datos del marco, excluyendo cualquier relleno con espacios;
• para indicar el tipo de datos en un campo de datos.

El valor del campo L/T, que está entre 0 y 1500, es la longitud del campo de datos del marco; un valor más alto indica el tipo de protocolo.

En general, el campo L/T es un remanente histórico de la estandarización de Ethernet en IEEE, lo que dio lugar a una serie de problemas con la compatibilidad de los equipos lanzados antes de 1983. Ahora Ethernet y Fast Ethernet nunca usan campos L/T. El campo especificado sirve únicamente para coordinar con el software que procesa las tramas (es decir, con los protocolos). Pero el único uso verdaderamente estándar para el campo L/T es como campo de longitud; la especificación 802.3 ni siquiera menciona su posible uso como campo de tipo de datos. El estándar establece: "Los marcos con un valor de campo de longitud mayor que el especificado en la cláusula 4.4.2 pueden ignorarse, descartarse o usarse de forma privada. El uso de estos marcos está fuera del alcance de este estándar".

Para resumir lo dicho, observamos que el campo L/T es el mecanismo principal por el cual tipo de marco. Tramas Fast Ethernet y Ethernet en las que la longitud se especifica mediante el valor del campo L/T (valor L/T 802.3, tramas en las que el tipo de datos se establece mediante el valor del mismo campo (valor L/T > 1500) se llaman marcos Ethernet- II o DIX.

Campo de datos

En el campo de datos Contiene información que un nodo envía a otro. A diferencia de otros campos que almacenan información muy específica, el campo de datos puede contener casi cualquier información, siempre que su tamaño sea de al menos 46 y no más de 1500 bytes. Los protocolos determinan cómo se formatea e interpreta el contenido de un campo de datos.

Si es necesario enviar datos de menos de 46 bytes de longitud, la capa LLC agrega bytes con un valor desconocido, llamado datos insignificantes(datos del pad). Como resultado, la longitud del campo pasa a ser de 46 bytes.

Si la trama es del tipo 802.3, entonces el campo L/T indica la cantidad de datos válidos. Por ejemplo, si se envía un mensaje de 12 bytes, el campo L/T almacena el valor 12 y el campo de datos contiene 34 bytes adicionales no significativos. La adición de bytes no significativos inicia la capa Fast Ethernet LLC y generalmente se implementa en hardware.

Las funciones de nivel MAC no configuran el contenido del campo L/T; esto no software. La configuración del valor de este campo casi siempre la realiza el controlador de la interfaz de red.

Suma de comprobación del marco

La suma de verificación de tramas (PCS - Frame Check Sequence) le permite asegurarse de que las tramas recibidas no estén dañadas. Al formar una trama transmitida a nivel MAC, se utiliza una fórmula matemática especial CDN(Comprobación de redundancia cíclica) diseñada para calcular un valor de 32 bits. El valor resultante se coloca en el campo FCS del marco. La entrada del elemento de la capa MAC que calcula el CRC son los valores de todos los bytes de la trama. El campo FCS es el mecanismo principal y más importante de detección y corrección de errores en Fast Ethernet. Comenzando desde el primer byte de la dirección del destinatario y terminando con el último byte del campo de datos.

Valores de los campos DSAP y SSAP

Valores DSAP/SSAP			Descripción
			Gestión de subcapas de Indiv LLC
			Gestión de subcapa Group LLC
			Control de ruta SNA
			Reservado (IP DOD)
			ISO CLNS ES 8473
			El algoritmo de codificación 8B6T convierte un octeto de datos de ocho bits (8B) en un carácter ternario de seis bits (6T). Los grupos de códigos 6T están diseñados para transmitirse en paralelo a través de tres pares de cables trenzados, por lo que la velocidad de transferencia de datos efectiva en cada par trenzado es un tercio de 100 Mbps, es decir, 33,33 Mbps. La velocidad de símbolo ternario en cada par trenzado es 6/8 de 33,3 Mbps, lo que corresponde a una frecuencia de reloj de 25 MHz. Ésta es la frecuencia a la que funciona el temporizador de la interfaz MP. A diferencia de las señales binarias, que tienen dos niveles, las señales ternarias, transmitidas en cada par, pueden tener tres niveles. Tabla de codificación de caracteres código lineal Símbolo La transmisión multinivel MLT-3 - 3 (transmisión multinivel) - es ligeramente similar al código NRZ, pero a diferencia de este último tiene tres niveles de señal. Uno corresponde a una transición de un nivel de señal a otro, y el cambio de nivel de señal se produce secuencialmente, teniendo en cuenta la transición anterior. Al transmitir "cero" la señal no cambia. Este código, al igual que NRZ, requiere codificación previa. Compilado a partir de materiales: Laem Queen, Richard Russell "Ethernet rápido"; K. Zakler "Redes informáticas"; V.G. y N.A. Olifer "Redes informáticas";

Ethernet, pero también a equipos de otras redes menos populares.

Adaptadores Ethernet y Fast Ethernet

Especificaciones del adaptador

Adaptadores de red (NIC, tarjeta de interfaz de red) Ethernet y Fast Ethernet pueden interactuar con una computadora a través de uno de interfaces estándar:

• Autobús ISA (Arquitectura estándar de la industria);
• Bus PCI (interconexión de componentes periféricos);
• Bus de tarjeta PC (también conocido como PCMCIA);

Los adaptadores diseñados para el bus del sistema ISA (backbone) no fueron hace mucho tiempo el tipo principal de adaptadores. El número de empresas que producían este tipo de adaptadores era grande, por lo que los dispositivos de este tipo eran los más baratos. Los adaptadores para ISA están disponibles en 8 y 16 bits. Los adaptadores de 8 bits son más baratos, mientras que los adaptadores de 16 bits son más rápidos. Es cierto que el intercambio de información en el bus ISA no puede ser demasiado rápido (en el límite - 16 MB/s, en realidad - no más de 8 MB/s, y para adaptadores de 8 bits - hasta 2 MB/s). Por lo tanto, los adaptadores Fast Ethernet que requieren trabajo eficiente Para este bus de sistema prácticamente no se producen velocidades de datos elevadas. El autobús ISA ya es cosa del pasado.

El bus PCI prácticamente ha sustituido al bus ISA y se está convirtiendo en el principal bus de expansión de los ordenadores. Proporciona intercambio de datos de 32 y 64 bits y tiene un alto rendimiento (teóricamente hasta 264 MB/s), lo que satisface plenamente los requisitos no sólo de Fast Ethernet, sino también del Gigabit Ethernet más rápido. También es importante que el bus PCI se utilice no sólo en ordenadores IBM PC, sino también en ordenadores PowerMac. Además, admite la configuración automática de hardware Plug-and-Play. Al parecer, en un futuro próximo la mayoría de ordenadores estarán orientados al bus PCI. adaptadores de red. La desventaja de PCI en comparación con el bus ISA es que la cantidad de ranuras de expansión en una computadora suele ser pequeña (generalmente 3 ranuras). Pero exactamente adaptadores de red conéctese primero a PCI.

El bus PC Card (antiguo nombre PCMCIA) se utiliza actualmente sólo en computadoras portátiles de clase Notebook. En estos ordenadores, el bus PCI interno no suele estar conectado al exterior. La interfaz PC Card permite conectar fácilmente tarjetas de expansión en miniatura a una computadora, y la velocidad de intercambio con estas tarjetas es bastante alta. Sin embargo, cada vez más ordenadores portátiles están equipados con adaptadores de red, ya que la conectividad de red se convierte en una parte integral del conjunto de funciones estándar. Estos adaptadores integrados se conectan nuevamente al conector interno. bus PCI computadora.

Al elegir adaptador de red orientado a un bus en particular, primero debe asegurarse de que haya ranuras de expansión libres para este bus en el ordenador conectado a la red. También vale la pena evaluar la complejidad de instalar el adaptador comprado y las perspectivas de producir placas de este tipo. Esto último puede ser necesario si falla el adaptador.

Finalmente se reencuentran adaptadores de red, conectándose a una computadora a través de un puerto LPT paralelo (impresora). La principal ventaja de este enfoque es que no es necesario abrir la carcasa de la computadora para conectar los adaptadores. Además, en este caso, los adaptadores no ocupan recursos del sistema informático, como canales de interrupción y DMA, así como direcciones de memoria y dispositivos de E/S. Sin embargo, la velocidad del intercambio de información entre ellos y la computadora en este caso es mucho menor que cuando se usa el bus del sistema. Además, requieren más tiempo de procesador para comunicarse con la red, lo que ralentiza la computadora.

Recientemente, hay cada vez más ordenadores en los que adaptadores de red Incorporado placa base. Las ventajas de este enfoque son obvias: el usuario no tiene que comprar un adaptador de red e instalarlo en la computadora. Solo necesitas conectar el cable de red al conector externo de tu computadora. Sin embargo, la desventaja es que el usuario no puede seleccionar el adaptador con las mejores características.

Otras características importantes adaptadores de red puede ser atribuido:

• método de configuración del adaptador;
• el tamaño de la memoria intermedia instalada en la placa y los modos de intercambio con ella;
• posibilidad de instalar microcircuitos en la placa memoria permanente para arranque remoto (BootROM).
• la capacidad de conectar el adaptador a diferentes tipos de medios de transmisión (par trenzado, cable coaxial delgado y grueso, cable de fibra óptica);
• la velocidad de transmisión de la red utilizada por el adaptador y la disponibilidad de su función de conmutación;
• el adaptador puede utilizar el modo de intercambio full-duplex;
• compatibilidad del adaptador (más precisamente, el controlador del adaptador) con el software de red utilizado.

La configuración de usuario del adaptador se utilizó principalmente para adaptadores diseñados para el bus ISA. La configuración implica configurar el uso de los recursos del sistema informático (direcciones de entrada/salida, canales de interrupción y acceso directo a la memoria, direcciones de memoria intermedia y memoria de arranque remoto). La configuración se puede realizar colocando los interruptores (puentes) en la posición deseada o utilizando el programa de configuración DOS suministrado con el adaptador (sin puentes, configuración de software). Al iniciar un programa de este tipo, se solicita al usuario que establezca la configuración del hardware mediante un menú simple: seleccione los parámetros del adaptador. El mismo programa te permite hacer autotest adaptador Los parámetros seleccionados se almacenan en la memoria no volátil del adaptador. En cualquier caso, a la hora de elegir parámetros se deben evitar conflictos con Dispositivos de sistema computadora y con otras tarjetas de expansión.

El adaptador también se puede configurar automáticamente en modo Plug-and-Play cuando se enciende la computadora. Los adaptadores modernos suelen admitir este modo en particular, por lo que el usuario puede instalarlos fácilmente.

En los adaptadores más simples, el intercambio con la memoria intermedia interna del adaptador (Adapter RAM) se realiza a través del espacio de direcciones de los dispositivos de entrada/salida. En este caso, no se requiere ninguna configuración adicional de direcciones de memoria. Se debe especificar la dirección base de la memoria intermedia que funciona en modo de memoria compartida. Está asignado al área de memoria superior de la computadora (

La más extendida entre las redes estándar es la red Ethernet. Apareció en 1972 y en 1985 se convirtió en un estándar internacional. Fue adoptado por las organizaciones de normalización internacionales más importantes: Comité 802 IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) y ECMA (Asociación Europea de Fabricantes de Computadoras).

El estándar se llama IEEE 802.3 (léase en inglés como “ocho oh dos punto tres”). Define acceso múltiple a un canal tipo bus mono con detección de colisiones y control de transmisión, es decir, con el método de acceso CSMA/CD ya mencionado.

Principales características del estándar IEEE 802.3 original:

· topología – autobús;

· medio de transmisión – cable coaxial;

· velocidad de transmisión – 10 Mbit/s;

· longitud máxima de la red – 5 km;

· número máximo de suscriptores – hasta 1024;

· longitud del segmento de red – hasta 500 m;

· número de suscriptores en un segmento – hasta 100;

· método de acceso – CSMA/CD;

· transmisión de banda estrecha, es decir, sin modulación (canal mono).

Estrictamente hablando, existen pequeñas diferencias entre los estándares IEEE 802.3 y Ethernet, pero normalmente se ignoran.

La red Ethernet es ahora la más popular del mundo (más del 90% del mercado) y presumiblemente lo seguirá siendo en los próximos años. Esto se vio facilitado en gran medida por el hecho de que desde el principio las características, parámetros y protocolos de la red estaban abiertos, como resultado de lo cual una gran cantidad de fabricantes de todo el mundo comenzaron a producir equipos Ethernet que eran totalmente compatibles entre sí. .

La red Ethernet clásica utilizaba un cable coaxial de 50 ohmios de dos tipos (grueso y delgado). Sin embargo, recientemente (desde principios de los años 90), la versión más utilizada de Ethernet es la que utiliza pares trenzados como medio de transmisión. También se ha definido un estándar para su uso en redes de cable de fibra óptica. Se han realizado adiciones al estándar IEEE 802.3 original para adaptarse a estos cambios. En 1995 apareció un estándar adicional para una versión más rápida de Ethernet que funciona a una velocidad de 100 Mbit/s (el llamado Fast Ethernet, estándar IEEE 802.3u), utilizando par trenzado o cable de fibra óptica como medio de transmisión. En 1997 apareció también una versión con una velocidad de 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet, estándar IEEE 802.3z).

Además de la topología de bus estándar, se utilizan cada vez más topologías pasivas en estrella y en árbol pasivo. Esto implica el uso de repetidores y concentradores de repetidores que conectan diferentes partes (segmentos) de la red. Como resultado, se puede formar una estructura en forma de árbol en los segmentos. diferentes tipos(Figura 7.1).

El segmento (parte de la red) puede ser un bus clásico o un solo abonado. Para segmentos de bus se utiliza un cable coaxial y para haces en estrella pasivos (para conexión a un concentrador computadoras individuales) – cable de par trenzado y fibra óptica. El principal requisito para la topología resultante es que no contenga rutas cerradas (bucles). De hecho, resulta que todos los suscriptores están conectados a un bus físico, ya que la señal de cada uno de ellos se propaga en todas direcciones a la vez y no regresa (como en un anillo).

La longitud máxima del cable de la red en su conjunto (ruta máxima de la señal) puede alcanzar teóricamente los 6,5 kilómetros, pero prácticamente no supera los 3,5 kilómetros.

Arroz. 7.1. Topología de red Ethernet clásica.

Una red Fast Ethernet no tiene una topología de bus físico; solo se utiliza una estrella pasiva o un árbol pasivo. Además, Fast Ethernet tiene requisitos mucho más estrictos en cuanto a la longitud máxima de la red. Después de todo, con un aumento de 10 veces en la velocidad de transmisión y la preservación del formato del paquete, su longitud mínima se vuelve diez veces más corta. Por tanto, el valor permitido del tiempo de transmisión de señal doble a través de la red se reduce 10 veces (5,12 μs frente a 51,2 μs en Ethernet).

El código Manchester estándar se utiliza para transmitir información en una red Ethernet.

El acceso a la red Ethernet se realiza mediante el método aleatorio CSMA/CD, garantizando la igualdad de suscriptores. La red utiliza paquetes de longitud variable.

Para una red Ethernet que funciona a una velocidad de 10 Mbit/s, el estándar define cuatro tipos principales de segmentos de red, enfocados a diferentes medios de transmisión de información:

· 10BASE5 (cable coaxial grueso);

· 10BASE2 (cable coaxial fino);

· 10BASE-T (par trenzado);

· 10BASE-FL (cable de fibra óptica).

El nombre del segmento incluye tres elementos: el número “10” significa una velocidad de transmisión de 10 Mbit/s, la palabra BASE significa transmisión en la banda de frecuencia base (es decir, sin modular una señal de alta frecuencia), y el último El elemento es la longitud permitida del segmento: “5” – 500 metros, “2” – 200 metros (más precisamente, 185 metros) o el tipo de línea de comunicación: “T” – par trenzado (del inglés “twisted-pair” ), “F” – cable de fibra óptica (del inglés “fibra óptica”).

Del mismo modo, para una red Ethernet que funciona a una velocidad de 100 Mbit/s (Fast Ethernet), el estándar define tres tipos de segmentos, que se diferencian en los tipos de medios de transmisión:

· 100BASE-T4 (par trenzado cuádruple);

· 100BASE-TX (par trenzado doble);

· 100BASE-FX (cable de fibra óptica).

Aquí, el número “100” significa una velocidad de transmisión de 100 Mbit/s, la letra “T” significa par trenzado y la letra “F” significa cable de fibra óptica. Los tipos 100BASE-TX y 100BASE-FX a veces se combinan bajo el nombre 100BASE-X, y 100BASE-T4 y 100BASE-TX se denominan 100BASE-T.

Red Token-Ring

La red Token-Ring fue propuesta por IBM en 1985 (la primera versión apareció en 1980). Estaba destinado a conectar en red todo tipo de computadoras producidas por IBM. El hecho mismo de que cuente con el apoyo de IBM, el mayor fabricante de equipos informáticos, sugiere que se le debe prestar especial atención. Pero igualmente importante es que Token-Ring es actualmente el estándar internacional IEEE 802.5 (aunque existen pequeñas diferencias entre Token-Ring e IEEE 802.5). Esto coloca a esta red en el mismo nivel de estatus que Ethernet.

Token-Ring se desarrolló como una alternativa confiable a Ethernet. Y aunque Ethernet está reemplazando ahora a todas las demás redes, Token-Ring no puede considerarse irremediablemente obsoleto. Más de 10 millones de ordenadores en todo el mundo están conectados a esta red.

La red Token-Ring tiene una topología de anillo, aunque exteriormente parece más una estrella. Esto se debe al hecho de que los suscriptores individuales (computadoras) se conectan a la red no directamente, sino a través de concentradores especiales o dispositivos de acceso múltiple (MSAU o MAU - Unidad de acceso multiestación). Físicamente, la red forma una topología de anillo en estrella (Fig. 7.3). En realidad, los abonados siguen unidos en un anillo, es decir, cada uno de ellos transmite información a un abonado vecino y recibe información de otro.

Arroz. 7.3. Topología en estrella de la red Token-Ring.

El medio de transmisión en la red IBM Token-Ring era inicialmente par trenzado, tanto sin blindaje (UTP) como blindado (STP), pero luego aparecieron opciones de equipamiento para cable coaxial, así como para cable de fibra óptica en el estándar FDDI.

Básico especificaciones Versión clásica de la red Token-Ring:

· número máximo de concentradores tipo IBM 8228 MAU – 12;

· número máximo de suscriptores en la red – 96;

· la longitud máxima del cable entre el abonado y el hub es de 45 metros;

· la longitud máxima del cable entre hubs es de 45 metros;

· la longitud máxima del cable que conecta todos los hubs es de 120 metros;

· velocidad de transferencia de datos – 4 Mbit/s y 16 Mbit/s.

Todas las características indicadas se refieren al caso de utilizar cable de par trenzado sin blindaje. Si se utiliza un medio de transmisión diferente, el rendimiento de la red puede variar. Por ejemplo, cuando se utiliza par trenzado blindado (STP), la cantidad de suscriptores se puede aumentar a 260 (en lugar de 96), la longitud del cable se puede aumentar a 100 metros (en lugar de 45), la cantidad de concentradores se puede aumentar a 33, y la longitud total del anillo que conecta los bujes puede ser de hasta 200 metros. El cable de fibra óptica le permite aumentar la longitud del cable hasta dos kilómetros.

Para transmitir información a Token-Ring se utiliza un código bifásico (más precisamente, su versión con una transición obligatoria en el centro del intervalo de bits). Como ocurre con cualquier topología en estrella, no se requieren terminaciones eléctricas adicionales ni medidas de conexión a tierra externas. La negociación la realiza el hardware de los adaptadores y concentradores de red.

Para conectar cables, el Token-Ring utiliza conectores RJ-45 (para par trenzado no apantallado), así como MIC y DB9P. Los cables del cable conectan los contactos del conector del mismo nombre (es decir, se utilizan los llamados cables "rectos").

La red Token-Ring en su versión clásica es inferior a la red Ethernet tanto en términos de tamaño permitido como de número máximo de suscriptores. En términos de velocidad de transferencia, Token-Ring está disponible actualmente en versiones de 100 Mbps (High Speed ​​Token-Ring, HSTR) y 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring). Las empresas que soportan Token-Ring (incluidas IBM, Olicom, Madge) no tienen intención de abandonar su red, considerándola como competidor digno Ethernet.

En comparación con los equipos Ethernet, los equipos Token-Ring son notablemente más caros, ya que utilizan un método más complejo para gestionar el intercambio, por lo que la red Token-Ring no se ha generalizado tanto.

Sin embargo, a diferencia de Ethernet, la red Token-Ring puede manejar niveles de carga elevados (más del 30-40%) mucho mejor y proporciona un tiempo de acceso garantizado. Esto es necesario, por ejemplo, en redes industriales, donde un retraso en la respuesta a un evento externo puede provocar accidentes graves.

La red Token-Ring utiliza el método clásico de acceso al token, es decir, un token circula constantemente por el anillo al que los suscriptores pueden adjuntar sus paquetes de datos (ver Fig. 4.15). Esto implica una ventaja tan importante de esta red como la ausencia de conflictos, pero también hay desventajas, en particular la necesidad de controlar la integridad del token y la dependencia del funcionamiento de la red de cada suscriptor (en caso de mal funcionamiento, el abonado debe ser excluido del anillo).

El tiempo máximo para transmitir un paquete a Token-Ring es de 10 ms. Con un número máximo de suscriptores de 260, el ciclo de timbre completo será de 260 x 10 ms = 2,6 s. Durante este tiempo, los 260 suscriptores podrán transmitir sus paquetes (si, por supuesto, tienen algo que transmitir). Durante este mismo tiempo, el token gratuito llegará definitivamente a cada suscriptor. Este mismo intervalo es el límite superior del tiempo de acceso Token-Ring.

red arcnet

Red Arcnet (o ARCnet del inglés Attached Resource Computer Net, Red de computadoras recursos conectados) es una de las redes más antiguas. Fue desarrollado por Datapoint Corporation en 1977. No existen estándares internacionales para esta red, aunque se considera el antepasado del método de acceso mediante token. A pesar de la falta de estándares, la red Arcnet hasta hace poco (entre 1980 y 1990) era popular e incluso competía seriamente con Ethernet. Un gran número de empresas produjeron equipos para este tipo de red. Pero ahora la producción de equipos Arcnet prácticamente ha cesado.

Entre las principales ventajas de la red Arcnet en comparación con Ethernet se encuentran el tiempo de acceso limitado, la alta confiabilidad de la comunicación, la facilidad de diagnóstico y el costo relativamente bajo de los adaptadores. Las desventajas más importantes de la red incluyen la baja velocidad de transmisión de información (2,5 Mbit/s), el sistema de direccionamiento y el formato de los paquetes.

Para transmitir información en la red Arcnet, se utiliza un código bastante raro, en el que uno lógico corresponde a dos pulsos durante un intervalo de bits y un cero lógico corresponde a un pulso. Obviamente, se trata de un código programado automáticamente que requiere incluso más ancho de banda de cable que incluso Manchester.

El medio de transmisión en la red es un cable coaxial con una impedancia característica de 93 Ohmios, por ejemplo, marca RG-62A/U. Las opciones con par trenzado (apantallado y no apantallado) no se utilizan mucho. También se propusieron opciones de cable de fibra óptica, pero tampoco salvaron a Arcnet.

Como topología, la red Arcnet utiliza un bus clásico (Arcnet-BUS), así como una estrella pasiva (Arcnet-STAR). La estrella utiliza concentradores (hubs). Es posible combinar segmentos de bus y de estrella en una topología de árbol utilizando concentradores (como en Ethernet). La principal limitación es que no debe haber rutas cerradas (bucles) en la topología. Otra limitación: el número de segmentos conectados en cadena mediante concentradores no debe exceder de tres.

Por tanto, la topología de la red Arcnet es la siguiente (Fig. 7.15).

Arroz. 7.15. La topología de la red Arcnet es de tipo bus (B – adaptadores para trabajar en bus, S – adaptadores para trabajar en estrella).

Las principales características técnicas de la red Arcnet son las siguientes.

· Medio de transmisión – cable coaxial, par trenzado.

· La longitud máxima de la red es de 6 kilómetros.

· La longitud máxima del cable desde el abonado hasta el hub pasivo es de 30 metros.

· La longitud máxima del cable desde el abonado hasta el hub activo es de 600 metros.

· La longitud máxima del cable entre hubs activos y pasivos es de 30 metros.

· Longitud máxima del cable entre concentradores activos– 600 metros.

· El número máximo de suscriptores en la red es 255.

· El número máximo de abonados en el segmento de autobús es 8.

· La distancia mínima entre abonados en el autobús es de 1 metro.

· La longitud máxima del tramo de autobús es de 300 metros.

· Velocidad de transferencia de datos – 2,5 Mbit/s.

Al crear topologías complejas, es necesario asegurarse de que el retraso en la propagación de la señal en la red entre suscriptores no supere los 30 μs. La atenuación máxima de la señal en el cable a una frecuencia de 5 MHz no debe exceder los 11 dB.

La red Arcnet utiliza un método de acceso token (método de transferencia de derechos), pero es algo diferente al de la red Token-Ring. Este método es el más cercano al proporcionado en el estándar IEEE 802.4.

Al igual que con Token-Ring, los conflictos se eliminan por completo en Arcnet. Como cualquier red token, Arcnet soporta bien la carga y garantiza largos tiempos de acceso a la red (a diferencia de Ethernet). El tiempo total para que el marcador omita a todos los suscriptores es de 840 ms. En consecuencia, el mismo intervalo determina el límite superior del tiempo de acceso a la red.

El token lo genera un suscriptor especial: el controlador de red. Este es el suscriptor con la dirección mínima (cero).

Red FDDI

La red FDDI (del inglés Fiber Distributed Data Interface, interfaz de datos distribuidos por fibra óptica) es uno de los últimos avances en estándares de redes locales. El estándar FDDI fue propuesto por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares ANSI (especificación ANSI X3T9.5). Luego se adoptó la norma ISO 9314, conforme a las especificaciones ANSI. El nivel de estandarización de la red es bastante alto.

A diferencia de otras redes locales estándar, el estándar FDDI se centró inicialmente en altas velocidades de transmisión (100 Mbit/s) y en el uso del cable de fibra óptica más prometedor. Por lo tanto, en este caso, los desarrolladores no estaban limitados por el marco de estándares antiguos, centrados en bajas velocidades y cable eléctrico.

La elección de la fibra óptica como medio de transmisión determinó las siguientes ventajas nueva red, como alta inmunidad al ruido, máxima confidencialidad en la transmisión de información y excelente aislamiento galvánico de los suscriptores. Las altas velocidades de transmisión, mucho más fáciles de alcanzar en el caso de los cables de fibra óptica, permiten resolver muchas tareas que no son posibles con redes de menor velocidad, por ejemplo, transmitir imágenes en tiempo real. Además, el cable de fibra óptica resuelve fácilmente el problema de transmitir datos a una distancia de varios kilómetros sin retransmisiones, lo que permite construir grandes redes que cubren incluso ciudades enteras y tienen todas las ventajas de las redes locales (en particular, un bajo error tasa). Todo esto determinó la popularidad de la red FDDI, aunque todavía no está tan extendida como Ethernet y Token-Ring.

El estándar FDDI se basó en el método de acceso al token previsto por el estándar internacional IEEE 802.5 (Token-Ring). Las pequeñas diferencias con este estándar están determinadas por la necesidad de garantizar una transferencia de información a alta velocidad a largas distancias. La topología de red FDDI es en anillo, la topología más adecuada para cable de fibra óptica. La red utiliza dos cables de fibra óptica multidireccionales, uno de los cuales suele estar de reserva, pero esta solución permite el uso de transmisión de información full-duplex (simultáneamente en dos direcciones) con el doble de velocidad efectiva de 200 Mbit/s (con cada de los dos canales que funcionan a la velocidad de 100 Mbit/s). También se utiliza una topología de anillo en estrella con concentradores incluidos en el anillo (como en Token-Ring).

Principales características técnicas de la red FDDI.

· El número máximo de suscriptores de la red es 1000.

· La longitud máxima del anillo de la red es de 20 kilómetros.

· La distancia máxima entre suscriptores de la red es de 2 kilómetros.

· Medio de transmisión: cable de fibra óptica multimodo (posiblemente utilizando par trenzado eléctrico).

· Método de acceso – token.

· Velocidad de transferencia de información – 100 Mbit/s (200 Mbit/s para modo de transmisión dúplex).

El estándar FDDI tiene ventajas significativas sobre todas las redes mencionadas anteriormente. Por ejemplo, una red Fast Ethernet con el mismo ancho de banda de 100 Mbps no puede igualar a FDDI en términos de tamaño de red permitido. Además, el método de acceso al token FDDI, a diferencia de CSMA/CD, proporciona un tiempo de acceso garantizado y la ausencia de conflictos en cualquier nivel de carga.

La limitación de la longitud total de la red a 20 km no se debe a la atenuación de las señales en el cable, sino a la necesidad de limitar el tiempo que tarda una señal en recorrer completamente el anillo para garantizar el máximo tiempo de acceso permitido. Pero la distancia máxima entre suscriptores (2 km con cable multimodo) está determinada precisamente por la atenuación de las señales en el cable (no debe exceder los 11 dB). También es posible utilizar cable monomodo, en cuyo caso la distancia entre suscriptores puede alcanzar los 45 kilómetros y la longitud total del anillo puede ser de 200 kilómetros.

También hay una implementación de FDDI en cable eléctrico(CDDI – Interfaz de datos distribuidos de cobre o TPDDI – Interfaz de datos distribuidos de par trenzado). Utiliza un cable de categoría 5 con conectores RJ-45. La distancia máxima entre suscriptores en este caso no debe ser superior a 100 metros. El costo del equipo de red en un cable eléctrico es varias veces menor. Pero esta versión de la red ya no tiene ventajas tan obvias sobre sus competidores como el FDDI de fibra óptica original. Las versiones eléctricas de FDDI están mucho menos estandarizadas que las de fibra óptica, por lo que no se garantiza la compatibilidad entre equipos de diferentes fabricantes.

Para transmitir datos en FDDI se utiliza un código 4B/5B especialmente desarrollado para este estándar.

Para lograr una alta flexibilidad de la red, el estándar FDDI prevé la inclusión de dos tipos de suscriptores en el anillo:

· Los suscriptores (estaciones) de Clase A (suscriptores de conexión dual, DAS – Estaciones de conexión dual) están conectados a ambos anillos de red (internos y externos). Al mismo tiempo, se realiza la posibilidad de intercambio a velocidades de hasta 200 Mbit/s o redundancia del cable de red (si el cable principal está dañado, se utiliza uno de respaldo). Los equipos de esta clase se utilizan en las partes más críticas de la red en términos de rendimiento.

· Los suscriptores (estaciones) de clase B (suscriptores de conexión única, SAS – estaciones de conexión única) están conectados a un solo anillo de red (externo). Son más simples y económicos que los adaptadores de Clase A, pero no tienen sus capacidades. Sólo se pueden conectar a la red a través de un concentrador o un interruptor de derivación, que los apaga en caso de una emergencia.

Además de los propios suscriptores (computadoras, terminales, etc.), la red utiliza Concentradores de Cableado, cuya inclusión permite reunir todos los puntos de conexión en un solo lugar con el fin de monitorear el funcionamiento de la red, diagnosticar fallas y simplificar la reconfiguración. Cuando se utilizan diferentes tipos de cables (por ejemplo, cable de fibra óptica y par trenzado), el concentrador también realiza la función de convertir señales eléctricas en señales ópticas y viceversa. Los concentradores también vienen en conexión dual (DAC - Dual-Attachment Concentrator) y en conexión única (SAC - Single-Attachment Concentrator).

En la figura 2 se muestra un ejemplo de configuración de red FDDI. 8.1. El principio de combinación de dispositivos de red se ilustra en la Fig. 8.2.

Arroz. 8.1. Ejemplo de configuración de red FDDI.

A diferencia del método de acceso propuesto por el estándar IEEE 802.5, FDDI utiliza el llamado paso de token múltiple. Si en el caso de la red Token-Ring el suscriptor transmite un nuevo token (gratuito) solo después de que se le devuelve su paquete, entonces en FDDI el suscriptor transmite el nuevo token inmediatamente después del final de su transmisión de paquete ( similar a como se hace esto con el método ETR en la red Token-Ring Ring).

En conclusión, cabe señalar que a pesar de las ventajas obvias de la IEED esta red no se ha generalizado, lo que se debe principalmente al elevado coste de sus equipos (del orden de varios cientos e incluso miles de dólares). El principal área de aplicación de FDDI ahora son las redes básicas y centrales (Backbone) que combinan varias redes. FDDI también se utiliza para conectar potentes estaciones de trabajo o servidores que requieren comunicación de alta velocidad. Se espera que Fast Ethernet pueda sustituir a FDDI, pero las ventajas del cable de fibra óptica, la gestión de tokens y el tamaño de red permitido sin precedentes sitúan actualmente a FDDI por delante de la competencia. Y en los casos en que el coste del equipo sea crítico, se puede utilizar una versión de par trenzado de FDDI (TPDDI) en áreas no críticas. Además, el coste de los equipos FDDI puede disminuir considerablemente a medida que aumenta su volumen de producción.

Red 100VG-AnyLAN

La red 100VG-AnyLAN es una de las últimas novedades en redes de área local de alta velocidad que ha aparecido recientemente en el mercado. Cumple con el estándar internacional IEEE 802.12, por lo que su nivel de estandarización es bastante alto.

Sus principales ventajas son la alta velocidad de intercambio, el costo relativamente bajo del equipo (aproximadamente el doble que el equipo de la red Ethernet 10BASE-T más popular), un método centralizado para gestionar el intercambio sin conflictos, así como la compatibilidad a nivel de paquete. formatos con redes Ethernet y Token-Ring.

En el nombre de la red 100VG-AnyLAN, el número 100 corresponde a una velocidad de 100 Mbps, las letras VG indican cable de par trenzado sin blindaje de bajo costo de categoría 3 (grado de voz) y AnyLAN (cualquier red) indica que la red Es compatible con las dos redes más comunes.

Principales características técnicas de la red 100VG-AnyLAN:

· Velocidad de transferencia – 100 Mbit/s.

· Topología – estrella con capacidad de expansión (árbol). El número de niveles en cascada de concentradores (hubs) es de hasta 5.

· Método de acceso – centralizado, libre de conflictos (Prioridad de demanda – con una solicitud de prioridad).

· Los medios de transmisión son par trenzado cuádruple sin blindaje (cable UTP Categoría 3, 4 ó 5), par trenzado doble (cable UTP Categoría 5), ​​par trenzado doble blindado (STP) y cable de fibra óptica. Hoy en día, los cables de par trenzado cuádruple son los más comunes.

· La longitud máxima del cable entre el hub y el abonado y entre hubs es de 100 metros (para cable UTP categoría 3), 200 metros (para cable UTP categoría 5 y cable blindado), 2 kilómetros (para cable de fibra óptica). El tamaño máximo posible de la red es de 2 kilómetros (determinado por retrasos aceptables).

· El número máximo de suscriptores es 1024, recomendado – hasta 250.

Por tanto, los parámetros de la red 100VG-AnyLAN están bastante cerca de los parámetros de la red Fast Ethernet. Sin embargo, la principal ventaja de Fast Ethernet es su total compatibilidad con la red Ethernet más común (en el caso de 100VG-AnyLAN, esto requiere un puente). Al mismo tiempo, tampoco se puede descartar el control centralizado de 100VG-AnyLAN, que elimina conflictos y garantiza el máximo tiempo de acceso (que no se proporciona en la red Ethernet).

En la figura se muestra un ejemplo de la estructura de red 100VG-AnyLAN. 8.8.

La red 100VG-AnyLAN consta de un concentrador central (principal, raíz) de Nivel 1, al que se pueden conectar tanto los suscriptores individuales como los concentradores de Nivel 2, al que, a su vez, se pueden conectar los suscriptores y los concentradores de Nivel 3, etc. En este caso, la red no puede tener más de cinco niveles de este tipo (en la versión original no había más de tres). Talla máxima La red puede ser de 1000 metros para cable de par trenzado sin blindaje.

Arroz. 8.8. Estructura de red 100VG-AnyLAN.

A diferencia de los concentradores no inteligentes de otras redes (por ejemplo, Ethernet, Token-Ring, FDDI), los concentradores de red 100VG-AnyLAN son controladores inteligentes que controlan el acceso a la red. Para ello, monitorean continuamente las solicitudes que llegan a todos los puertos. Los concentradores reciben paquetes entrantes y los envían sólo a aquellos suscriptores a quienes están dirigidos. Sin embargo, no realizan ningún procesamiento de información, es decir, en este caso, el resultado no es una estrella activa, pero tampoco pasiva. Los concentradores no pueden considerarse suscriptores de pleno derecho.

Cada uno de los concentradores se puede configurar para funcionar con formatos de paquetes Ethernet o Token-Ring. En este caso, los hubs de toda la red deben trabajar con paquetes de un solo formato. Se requieren puentes para comunicarse con redes Ethernet y Token-Ring, pero los puentes son bastante simples.

Los concentradores tienen un puerto nivel superior(para conectarlo a un concentrador de nivel superior) y varios puertos de nivel inferior (para conectar suscriptores). El suscriptor puede ser una computadora (estación de trabajo), servidor, puente, enrutador, conmutador. También se puede conectar otro concentrador al puerto de nivel inferior.

Cada puerto hub se puede configurar en uno de dos modos de funcionamiento posibles:

· El modo normal implica reenviar al abonado conectado al puerto únicamente paquetes dirigidos a él personalmente.

· El modo monitor implica reenviar al suscriptor conectado al puerto todos los paquetes que llegan al hub. Este modo permite que uno de los suscriptores controle el funcionamiento de toda la red en su conjunto (realice la función de monitoreo).

El método de acceso a la red 100VG-AnyLAN es típico de las redes en estrella.

Cuando se utiliza un cable de par trenzado cuádruple, cada uno de los cuatro cables de par trenzado transmite a una velocidad de 30 Mbps. La velocidad de transmisión total es de 120 Mbit/s. Sin embargo, la información útil gracias al uso del código 5B/6B se transmite sólo a 100 Mbit/s. Por tanto, el ancho de banda del cable debe ser de al menos 15 MHz. El cable de par trenzado de categoría 3 (ancho de banda de 16 MHz) satisface este requisito.

Por tanto, la red 100VG-AnyLAN proporciona una solución asequible para aumentar las velocidades de transmisión hasta 100 Mbps. Sin embargo, no es totalmente compatible con ninguna de las redes estándar, por lo que su destino futuro es problemático. Además, a diferencia de la red FDDI, no tiene parámetros de registro. Lo más probable es que 100VG-AnyLAN, a pesar del apoyo de empresas de renombre y un alto nivel de estandarización, siga siendo sólo un ejemplo de soluciones técnicas interesantes.

Cuando se trata de la red Fast Ethernet de 100 Mbps más común, 100VG-AnyLAN proporciona el doble de longitud de cable UTP de categoría 5 (hasta 200 metros), así como un método de gestión del tráfico libre de conflictos.