Helyi gyors ethernet hálózat előnyei és hátrányai. Ethernet és Fast Ethernet berendezések. Az aktív monitor fogalma és funkciói Token Ring LAN-ban

Bevezetés

A jelentés elkészítésének célja a számítógépes hálózatok működési alapelveinek és jellemzőinek rövid és hozzáférhető bemutatása volt, a Fast Ethernet példaként.

A hálózat összekapcsolt számítógépek és egyéb eszközök csoportja. A számítógépes hálózatok fő célja az erőforrások megosztása és az interaktív kommunikáció megvalósítása mind egy vállalaton belül, mind azon kívül. Az erőforrások az adatok, alkalmazások és perifériák, mint például külső meghajtó, nyomtató, egér, modem vagy joystick. A számítógépek közötti interaktív kommunikáció fogalma magában foglalja az üzenetek valós idejű cseréjét.

Számos szabvány létezik a számítógépes hálózatokban történő adatátvitelre. Az egyik készlet a Fast Ethernet szabvány.

Ebből az anyagból megtudhatja:

• · Fast Ethernet technológiák
• Kapcsolók
• FTP kábel
• Csatlakozás típusai
• Számítógépes hálózati topológiák

Munkámban egy Fast Ethernet szabványon alapuló hálózat működési elveit mutatom be.

A helyi hálózatok (LAN) kapcsolási és Fast Ethernet technológiákat az Ethernet hálózatok hatékonyságának javítása érdekében fejlesztették ki. Az áteresztőképesség növelésével ezek a technológiák kiküszöbölik a " szűk helyeken» a hálózaton, és támogatja a nagy adatátviteli sebességet igénylő alkalmazásokat. Ezeknek a megoldásoknak az a vonzereje, hogy nem kell egyiket vagy másikat választani. Kiegészítik egymást, így a hálózat hatékonysága gyakran mindkét technológia használatával javítható.

Az összegyűjtött információ hasznos lesz mind a számítógépes hálózatok tanulmányozását kezdőknek, mind a hálózati rendszergazdáknak.

1. Hálózati diagram

2. Fast Ethernet technológia

számítógép hálózat gyors Ethernet

A Fast Ethernet az Ethernet technológia fejlődésének eredménye. Ugyanazon CSMA/CD (channel polling multiple access and collision detection) technikán alapuló és megtartva a Fast Ethernet eszközök tízszer gyorsabban működnek, mint az Ethernet. 100 Mbps. A Fast Ethernet elegendő sávszélességet biztosít az olyan alkalmazásokhoz, mint a számítógéppel segített tervezés és gyártás (CAD/CAM), grafikai és képfeldolgozás, valamint multimédia. A Fast Ethernet kompatibilis a 10 Mbps Ethernettel, így egyszerűbb a Fast Ethernet integrálása a LAN-ba kapcsolóval, nem pedig útválasztóval.

Kapcsoló

Kapcsolók használata sok munkacsoport csatlakoztatható egy nagy LAN létrehozásához (lásd az 1. ábrát). Az olcsó switchek jobban teljesítenek, mint az útválasztók, így jobb LAN teljesítményt nyújtanak. Az egy vagy két hubból álló Fast Ethernet munkacsoportok Fast Ethernet switchen keresztül csatlakoztathatók a felhasználók számának további növelése és nagyobb terület lefedése érdekében.

Példaként vegye figyelembe a következő kapcsolót:

Rizs. 1 D-Link-1228/ME

A DES-1228/ME kapcsolósorozat prémium, konfigurálható Layer 2 Fast Ethernet switcheket tartalmaz. Fejlett funkcionalitással a DES-1228/ME eszközök olcsó megoldás biztonságos és nagy teljesítményű hálózat létrehozásához. Megkülönböztető jellegzetességek Ennek a kapcsolónak a jellemzői a nagy portsűrűség, a 4 Gigabit Uplink port, a kis lépésekben módosítható beállítások a sávszélesség-kezeléshez és a továbbfejlesztett hálózatkezelés. Ezek a kapcsolók lehetővé teszik a hálózat optimalizálását mind a funkcionalitás, mind a költségjellemzők tekintetében. A DES-1228/ME sorozat kapcsolói mind a funkcionalitás, mind a költség jellemzők szempontjából az optimális megoldást jelentik.

FTP kábel

LAN-5EFTP-BL kábel 4 pár egyerű rézvezetőből áll.

Vezeték átmérője 24AWG.

Mindegyik vezető HDPE (nagy sűrűségű polietilén) szigeteléssel van bevonva.

Két speciálisan kiválasztott hangmagassággal csavart vezeték alkot egy csavart érpárt.

A 4 csavart érpár polietilén fóliába van csomagolva, és egy egyerű réz földelővezetővel együtt közös fóliaárnyékolásba és PVC-burkolatba van zárva.

Egyenes

Szolgál:

• 1. Számítógép csatlakoztatása kapcsolóhoz (hub, switch) keresztül hálózati kártya számítógép
• 2. Hálózati perifériák - nyomtatók, lapolvasók - csatlakoztatása a switch-hez (hub, switch)
• 3. UPLINK magasabb kapcsolóra (hub, switch) - a modern kapcsolók automatikusan konfigurálhatják a csatlakozó bemeneteit vételhez és átvitelhez

Crossover

Szolgál:

• 1. 2 számítógép közvetlen csatlakoztatására helyi hálózatra, kapcsolóberendezések (hubok, switchek, routerek stb.) használata nélkül.
• 2. uplinkhez, összetett felépítésű lokális hálózat magasabb szintű kapcsolójához való csatlakozás, régebbi típusú kapcsolókhoz (hubok, switchek) külön csatlakozóval rendelkeznek, szintén „UPLINK” vagy X jelzéssel.

Csillag topológia

A csillagokig- egy számítógépes hálózat alapvető topológiája, amelyben a hálózat összes számítógépe egy központi csomóponthoz (általában egy kapcsolóhoz) csatlakozik, a hálózat fizikai szegmensét képezve. Egy ilyen hálózati szegmens működhet külön-külön vagy egy összetett hálózati topológia részeként (általában egy „fa”). Minden információcsere kizárólag a központi számítógépen keresztül történik, amely így nagyon nagy terhelésnek van kitéve, így a hálózaton kívül mást nem tud tenni. Általában a központi számítógép a legerősebb, és ehhez van hozzárendelve a központ kezeléséhez szükséges összes funkció. A csillag topológiájú hálózatban elvileg nem lehetséges konfliktus, mert a menedzsment teljesen központosított.

Alkalmazás

A klasszikus 10 Mbit Ethernet a legtöbb felhasználónak megfelelt körülbelül 15 évig. A 90-es évek elején azonban érezhető volt elégtelensége áteresztőképesség. Bekapcsolt számítógépekhez Intel processzorok 80286 vagy 80386 ISA (8 MB/s) vagy EISA (32 MB/s) busszal, az Ethernet szegmens sávszélessége a memória-lemez csatorna 1/8-a vagy 1/32-e volt, és ez jól megfelelt az aránynak. a helyileg feldolgozott adatmennyiségekről és a hálózaton keresztül továbbított adatokról. A nagyobb teljesítményű kliensállomásokhoz PCI busz(133 MB/s), ez az arány 1/133-ra csökkent, ami egyértelműen nem volt elég. Ennek eredményeként sok 10 Mbps-os Ethernet szegmens túlterheltté vált, a szerver válaszkészsége jelentősen csökkent, az ütközések aránya pedig jelentősen megnőtt, tovább csökkentve a használható átviteli sebességet.

Szükség van egy „új” Ethernet, vagyis egy olyan technológia kidolgozására, amely 100 Mbit/s-os teljesítménnyel ugyanolyan költséghatékony lenne. A kutatások és kutatások eredményeként a szakértők két táborra oszlottak, ami végül két új technológia – a Fast Ethernet és az l00VG-AnyLAN – megjelenéséhez vezetett. A folytonosság mértékében különböznek a klasszikus Ethernettől.

1992-ben a hálózati berendezések gyártóinak egy csoportja, köztük olyan vezető Ethernet technológiai vezetők, mint a SynOptics, 3Com és még sokan mások, létrehozták a Fast Ethernet Alliance non-profit egyesületet, hogy kidolgozzanak egy szabványt egy új technológia számára, amely megőrzi az Ethernet tulajdonságait. technológiát a lehető legnagyobb mértékben.

A második tábort a Hewlett-Packard és az AT&T vezette, akik felajánlották, hogy élnek a lehetőséggel, hogy orvosolják az Ethernet technológia néhány ismert hiányosságát. Egy idő után ezekhez a vállalatokhoz csatlakozott az IBM, amely azzal járult hozzá, hogy az új technológiában némi kompatibilitást javasolt a Token Ring hálózatokkal.

Ezzel egy időben az IEEE Committee 802 kutatócsoportot hozott létre az új, nagy sebességű technológiák műszaki lehetőségeinek tanulmányozására. 1992 vége és 1993 vége között az IEEE csapata a különböző gyártók által kínált 100 Mbit-es megoldásokat tanulmányozta. A Fast Ethernet Alliance javaslatai mellett a csoport áttekintette a Hewlett-Packard és az AT&T által javasolt nagysebességű technológiát is.

A vita középpontjában a véletlenszerű CSMA/CD hozzáférési módszer fenntartásának kérdése állt. A Fast Ethernet Alliance javaslat megőrizte ezt a módszert, és ezzel biztosította a folytonosságot és a konzisztenciát a 10 Mbps és 100 Mbps sebességű hálózatok között. A HP-AT&T koalíció, amely a Fast Ethernet Alliance-nél lényegesen kevesebb hálózati szolgáltató támogatását élvezte, egy teljesen új hozzáférési módszert javasolt, az ún. Keresleti prioritás- igény szerinti elsőbbségi hozzáférés. Jelentősen megváltoztatta a csomópontok viselkedését a hálózaton, így nem tudott beleférni az Ethernet technológiába és a 802.3 szabványba, ennek szabványosítására új IEEE 802.12 bizottságot szerveztek.

1995 őszén mindkét technológia IEEE szabvány lett. Az IEEE 802.3 bizottság a Fast Ethernet specifikációt fogadta el 802.3 szabványként, amely nem önálló szabvány, hanem a meglévő 802.3 szabvány kiegészítése a 21-30. fejezetek formájában. A 802.12 bizottság elfogadta az l00VG-AnyLAN technológiát, amely új Demand Priority hozzáférési módszert használ, és két keretformátumot támogat - Ethernet és Token Ring.

v A Fast Ethernet technológia fizikai rétege

Minden különbség a Fast Ethernet technológia és az Ethernet között a fizikai rétegre összpontosul (3.20. ábra). A Fast Ethernet MAC és LLC rétegei pontosan ugyanazok maradnak, és a 802.3 és 802.2 szabvány előző fejezeteiben ismertetjük őket. Ezért a Fast Ethernet technológia mérlegelésekor csak néhány lehetőséget fogunk tanulmányozni. fizikai szinten.

A Fast Ethernet technológia fizikai rétegének összetettebb felépítése annak köszönhető, hogy háromféle kábelezési rendszert használ:

• · száloptikai többmódusú kábel, két szálat használnak;
• · 5. kategória sodrott érpár, két pár használható;
• · 3. kategória sodrott érpár, négy pár használható.

A világ első Ethernet hálózatát adó koaxiális kábel nem szerepelt az új Fast Ethernet technológia engedélyezett adatátviteli közegeinek listáján. Ez sok új technológia általános tendenciája, mert rövid távolságok Az 5-ös kategóriájú csavart érpár lehetővé teszi a koaxiális kábellel azonos sebességű adatátvitelt, de a hálózat olcsóbb és könnyebben kezelhető. Nagy távolságokon az optikai szál sokkal nagyobb sávszélességgel rendelkezik, mint a koax, és a hálózat költsége sem sokkal magasabb, különösen, ha figyelembe vesszük a nagy koaxiális kábelrendszerek magas hibaelhárítási költségeit.

A Fast Ethernet technológia és az Ethernet technológia közötti különbségek

A koaxiális kábel elhagyása oda vezetett, hogy a Fast Ethernet hálózatok mindig hierarchikus fastruktúrával rendelkeznek elosztókra épülve, akárcsak az l0Base-T/l0Base-F hálózatok. A fő különbség a Fast Ethernet hálózati konfigurációk között a hálózat átmérőjének körülbelül 200 m-re való csökkenése, ami a minimális hosszúságú keret átviteli idejének 10-szeresével magyarázható, mivel az átviteli sebesség 10-szeresére nőtt a 10 Mbit Ethernethez képest. .

Ez a körülmény azonban nem igazán akadályozza a Fast Ethernet technológiát alkalmazó nagy hálózatok kiépítését. A tény az, hogy a 90-es évek közepét nem csak az olcsó, nagy sebességű technológiák széles körű elterjedése, hanem a gyors fejlődés is jellemezte. helyi hálózatok kapcsolók alapján. A Fast Ethernet protokoll kapcsolók használatakor full-duplex módban is működhet, amelyben a hálózat teljes hosszára nincs korlátozás, csak a szomszédos eszközöket összekötő fizikai szegmensek (adapter - kapcsoló vagy kapcsoló - kapcsoló). Ezért a nagy távolságú helyi hálózati gerinchálózatok létrehozásakor a Fast Ethernet technológiát is aktívan használják, de csak a full-duplex változatban, kapcsolókkal együtt.

Ez a rész a Fast Ethernet technológia félduplex működését tárgyalja, amely teljes mértékben megfelel a 802.3 szabványban leírt hozzáférési mód definíciójának.

Az Ethernet fizikai megvalósítási lehetőségeihez képest (és van belőlük hat), a Fast Ethernetben az egyes opciók és a többi között mélyebbek a különbségek - mind a vezetékek száma, mind a kódolási módok megváltoznak. És mivel a Fast Ethernet fizikai változatai egyidejűleg jöttek létre, és nem evolúciósan, mint az Ethernet hálózatok esetében, így részletesen meghatározható volt a fizikai réteg azon alrétegei, amelyek változatról változatra nem változnak, és melyek azok az alrétegek, amelyek jellemzőek a fizikai környezet minden változata.

A hivatalos 802.3 szabvány három különböző specifikációt határozott meg a Fast Ethernet fizikai réteghez, és a következő neveket adta nekik:

Fast Ethernet fizikai rétegszerkezet

• · 100Base-TX kétpáros kábelhez árnyékolatlan csavart érpáron, 5. kategóriájú UTP-n vagy 1. típusú, árnyékolt csavart érpáron;
• · 100Base-T4 négypáros UTP 3., 4. vagy 5. kategóriájú UTP kábelhez;
• · 100Base-FX többmódusú optikai kábelhez, két szálat használnak.

Az alábbi állítások és jellemzők mindhárom szabványra igazak.

• · A Fast Ethernetee technológia keretformátumai eltérnek a 10 Mbit Ethernet technológia keretformátumaitól.
• · A keretközi intervallum (IPG) 0,96 µs, a bitintervallum pedig 10 ns. A hozzáférési algoritmus minden bitintervallumban mért időzítési paramétere (backoff intervallum, minimális kerethosszúságú átviteli idő stb.) változatlan maradt, így a szabvány MAC szintre vonatkozó részein nem történt változás.
• · A közeg szabad állapotának jele a megfelelő redundáns kód Idle szimbólumának átvitele (és nem a jelek hiánya, mint a 10 Mbit/s Ethernet szabványokban). A fizikai réteg három elemből áll:
• o egyeztető alréteg;
• o médiafüggetlen interfész (Media Independent Interface, Mil);
• o fizikai réteg eszköz (PHY).

A tárgyalási rétegre azért van szükség, hogy az AUI interfészhez tervezett MAC réteg az MP interfészen keresztül tudjon együttműködni a fizikai réteggel.

A fizikai rétegeszköz (PHY) több alrétegből áll (lásd 3.20. ábra):

• · logikai adatkódolási alszint, amely a MAC szintről érkező bájtokat 4B/5B vagy 8B/6T kódszimbólummá alakítja (mindkét kódot Fast Ethernet technológiában használják);
• · fizikai kapcsolati alrétegek és fizikai médiafüggő (PMD) alrétegek, amelyek fizikai kódolási módszerrel, például NRZI vagy MLT-3 jelgenerálást biztosítanak;
• · automatikus egyeztetési alréteg, amely lehetővé teszi, hogy két kommunikáló port automatikusan a leghatékonyabb működési módot válassza ki, például fél-duplex vagy full-duplex (ez az alréteg nem kötelező).

Az MP interfész támogatja a MAC alréteg és a PHY alréteg közötti adatcsere közegtől független módját. Ez az interfész rendeltetését tekintve hasonló a klasszikus Ethernet AUI interfészéhez, azzal a különbséggel, hogy az AUI interfész a fizikai jelkódoló alréteg (minden kábelopció esetében ugyanazt a fizikai kódolási módszert alkalmazták - Manchester kód) és a fizikai kapcsolati alréteg között helyezkedett el. közepes, az MP interfész pedig a MAC alréteg és a jelkódolási alszintek között helyezkedik el, amelyekből a Fast Ethernet szabványban három van - FX, TX és T4.

Az MP csatlakozó az AUI csatlakozóval ellentétben 40 tűs, az MP kábel maximális hossza egy méter. Az MP interfészen keresztül továbbított jelek amplitúdója 5 V.

Fizikai réteg 100Base-FX - többmódusú szál, két szál

Ez a specifikáció határozza meg a Fast Ethernet protokoll működését többmódusú optikai szálon fél-duplex és full-duplex módban a jól bevált FDDI kódolási séma alapján. Az FDDI szabványhoz hasonlóan minden csomópont a vevőből (R x) és az adóból (T x) érkező két optikai szálon keresztül csatlakozik a hálózathoz.

Sok hasonlóság van az l00Base-FX és az l00Base-TX specifikációk között, ezért a két specifikáció közös tulajdonságait az l00Base-FX/TX általános néven adjuk meg.

Míg a 10 Mbps Ethernet Manchester kódolást használ az adatok kábelen keresztüli megjelenítésére, a Fast Ethernet szabvány egy másik kódolási módszert határoz meg - 4V/5V. Ez a módszer már bizonyította hatékonyságát az FDDI szabványban, és változtatás nélkül átkerült az l00Base-FX/TX specifikációba. Ebben a módszerben a MAC-alréteg adatának (az úgynevezett szimbólumoknak) minden 4 bitje 5 bittel van ábrázolva. A redundáns bit lehetővé teszi a potenciális kódok alkalmazását az öt bit mindegyikének elektromos vagy optikai impulzusként történő megjelenítésével. A tiltott szimbólumkombinációk megléte lehetővé teszi a hibás szimbólumok elutasítását, ami növeli az l00Base-FX/TX hálózatok stabilitását.

Az Ethernet-keret és az üresjárati karakterek elkülönítésére a Start határoló karakterek kombinációja (a 4B/5B kód J (11000) és K (10001) karakterpárja, majd a keret befejezése után egy T. karakter kerül beszúrásra az első tétlen karakter elé.

A 100Base-FX/TX specifikációk folyamatos adatáramlása

Miután a MAC-kódok 4 bites darabjait a fizikai réteg 5 bites darabjaivá alakították át, azokat optikai vagy elektromos jelekként kell megjeleníteni a hálózati csomópontokat összekötő kábelben. Az l00Base-FX és l00Base-TX specifikációk ehhez különböző fizikai kódolási módszereket használnak - NRZI és MLT-3 (mint az FDDI technológiában, ha optikai szálon és csavart érpáron keresztül működik).

Fizikai réteg 100Base-TX - csavart érpár DTP Cat 5 vagy STP Type 1, két pár

Az l00Base-TX specifikáció UTP Category 5 kábelt vagy STP Type 1 kábelt használ adatátviteli közegként. Maximális hossz kábel mindkét esetben - 100 m.

A fő különbségek az l00Base-FX specifikációtól az MLT-3 módszer használata a 4V/5V kód 5 bites részeinek jeleinek továbbítására sodrott érpáron, valamint a port kiválasztására szolgáló Auto-negotiation funkció jelenléte. működési mód. Az automatikus egyeztetési séma lehetővé teszi, hogy két, fizikailag összekapcsolt, több fizikai réteg szabványt támogató, bitsebességükben és a csavart érpárok számában eltérő eszköz válassza ki a legelőnyösebb üzemmódot. Az automatikus egyeztetési eljárás általában akkor történik, amikor egy 10 és 100 Mbit/s sebességgel működő hálózati adaptert csatlakoztat egy hubhoz vagy kapcsolóhoz.

Az alábbiakban ismertetett automatikus egyeztetési séma ma az l00Base-T technológiai szabvány. Korábban a gyártók különféle szabadalmaztatott sémákat használtak a nem kompatibilis portok sebességének automatikus meghatározására. A szabványként elfogadott Auto-negotiation sémát eredetileg a National Semiconductor javasolta NWay néven.

Jelenleg összesen 5 különböző üzemmód van meghatározva, amelyek támogatják az l00Base-TX vagy a 100Base-T4 eszközöket sodrott érpáron;

• · l0Base-T - 2 pár 3. kategória;
• l0Base-T full-duplex - 2 pár 3. kategória;
• · l00Base-TX - 2 pár 5. kategória (vagy Type 1ASTP);
• · 100Base-T4 - 4 pár 3. kategória;
• · 100Base-TX full-duplex – 2 pár 5. kategória (vagy Type 1A STP).

Az l0Base-T módnak van a legalacsonyabb prioritása az egyeztetési folyamatban, és a full-duplex 100Base-T4 módnak a legmagasabb. Az egyeztetési folyamat az eszköz bekapcsolásakor megy végbe, és az eszközvezérlő modul is bármikor elindíthatja.

Az automatikus egyeztetési folyamatot elindító eszköz speciális impulzusok csomagját küldi partnerének Fast Link Pulse burst (FLP), amely a javasolt interakciós módot kódoló 8 bites szót tartalmazza, a csomópont által támogatott legmagasabb prioritástól kezdve.

Ha a peer csomópont támogatja az automatikus egyeztetési funkciót és a javasolt módot is tudja, akkor FLP impulzusok sorozatával válaszol, amelyben megerősíti az adott módot, és ezzel befejezi az egyeztetést. Ha a partnercsomópont támogatni tud egy alacsonyabb prioritású módot, akkor azt jelzi a válaszban, és ez a mód lesz kiválasztva működőnek. Így mindig a legmagasabb prioritású közös csomópont mód kerül kiválasztásra.

A csak az l0Base-T technológiát támogató csomópont 16 ms-onként küld Manchester impulzusokat, hogy ellenőrizze a szomszédos csomóponttal összekötő vonal integritását. Egy ilyen csomópont nem érti meg az automatikus egyeztetési funkcióval rendelkező csomópont által felé irányuló FLP kérést, és továbbra is küldi az impulzusokat. Az a csomópont, amely csak vonalintegritási impulzusokat kap egy FLP-kérésre válaszul, megérti, hogy partnere csak az l0Base-T szabvány használatával tud működni, és beállítja ezt az üzemmódot.

Fizikai réteg 100Base-T4 - csavart érpár UTP Cat 3, négy pár

A 100Base-T4 specifikációt úgy tervezték, hogy lehetővé tegye a nagy sebességű Ethernet számára a meglévő, 3. kategóriájú csavart érpárú vezetékek használatát.Ez a specifikáció növeli a teljes átviteli sebességet azáltal, hogy a bitfolyamokat egyidejűleg továbbítja mind a 4 kábelpáron.

A 100Base-T4 specifikáció később jelent meg, mint a többi Fast Ethernet fizikai réteg specifikációja. Ennek a technológiának a fejlesztői elsősorban az l0Base-T és l0Base-F specifikációihoz legközelebb álló fizikai specifikációt kívántak létrehozni, amelyek két adatvonalon működtek: két páron vagy két szálon. A két csavart érpáron keresztüli munka megvalósításához jobb minőségű, 5. kategóriás kábelre kellett váltanom.

Ugyanakkor a konkurens technológia l00VG-AnyLAN fejlesztői kezdetben a 3. kategóriájú sodrott érpáron keresztül dolgoztak; a legfontosabb előny nem is annyira a költség volt, hanem az, hogy az épületek túlnyomó többségében már beépült. Ezért az l00Base-TX és l00Base-FX specifikációk megjelenése után a Fast Ethernet technológia fejlesztői megvalósították a fizikai réteg saját verzióját a 3. csavart érpár kategóriájához.

Ez a módszer a 4V/5V kódolás helyett 8V/6T kódolást használ, amely szűkebb jelspektrummal rendelkezik, és 33 Mbit/s sebességgel a 3. kategóriájú sodrott érpárú kábel 16 MHz-es sávjába illeszkedik (4V/5V kódolásnál). , a jelspektrum nem fér bele ebbe a sávba) . A MAC szintű információ minden 8 bitjét 6 hármas szimbólum kódolja, vagyis olyan számok, amelyeknek három állapota van. Minden hármas számjegy időtartama 40 ns. A 6 hármas számjegyből álló csoportot ezután a három adási csavart érpár egyikére továbbítják, függetlenül és szekvenciálisan.

A negyedik pár mindig hallgatásra szolgál vivőfrekvenciaütközésészlelési célokra. Az adatátviteli sebesség mindhárom átvitelpáron 33,3 Mbps, így a 100Base-T4 protokoll teljes sebessége 100 Mbps. Ugyanakkor az elfogadott kódolási módszer miatt a jelváltozási sebesség minden páron mindössze 25 Mbaud, ami lehetővé teszi a 3. kategóriájú csavart érpár használatát.

ábrán. A 3.23. ábra egy 100Base-T4 hálózati adapter MDI-portja és egy hub MDI-X-portja közötti kapcsolatot mutatja (az X előtag azt jelzi, hogy ennél a csatlakozónál a vevő és az adó kapcsolatait kábelpárokban cserélik a hálózati adapterhez képest csatlakozó, amely megkönnyíti a vezetékpárok csatlakoztatását a kábelben - keresztezés nélkül). Pár 1 -2 mindig szükséges az adatok átviteléhez az MDI portról az MDI-X portra, pár 3 -6 - adatok fogadása MDI porton keresztül az MDI-X portról és a párról 4 -5 És 7 -8 kétirányúak, és az igénytől függően vételre és átvitelre egyaránt használhatók.

Csomópontok csatlakoztatása a 100Base-T4 specifikáció szerint

Gyors Ethernet

Fast Ethernet – az IEEE 802.3 u specifikáció, amelyet hivatalosan 1995. október 26-án fogadtak el, egy kapcsolati réteg protokoll szabványt határoz meg a réz- és optikai kábelekkel egyaránt 100 Mb/s sebességgel működő hálózatok számára. Az új specifikáció az IEEE 802.3 Ethernet szabvány utódja, ugyanazt a keretformátumot, CSMA/CD adathordozó hozzáférési mechanizmust és csillag topológiát használja. Az evolúció számos fizikai réteg konfigurációs elemét érintette, amelyek kapacitása megnövekedett, beleértve a kábeltípusokat, a szegmenshosszakat és a hubok számát.

Gyors Ethernet szerkezet

A működés jobb megértéséhez és a Fast Ethernet elemek interakciójának megértéséhez forduljunk az 1. ábrához.

1. ábra Fast Ethernet rendszer

Logikai kapcsolatvezérlő (LLC) alréteg

Az IEEE 802.3u specifikáció a kapcsolati réteg funkcióit két alrétegre osztja: logikai kapcsolatvezérlésre (LLC) és médiahozzáférési rétegre (MAC), amelyekről az alábbiakban lesz szó. Az LLC, amelynek funkcióit az IEEE 802.2 szabvány határozza meg, valójában magasabb szintű protokollokkal (például IP vagy IPX) kapcsolódik egymáshoz, és különféle kommunikációs szolgáltatásokat nyújt:

• Szolgáltatás kapcsolat létrehozása és fogadás visszaigazolása nélkül. Egyszerű szolgáltatás, amely nem biztosítja az adatfolyam-vezérlést vagy a hibaellenőrzést, és nem garantálja az adatok helyes kézbesítését.
• Kapcsolat alapú szolgáltatás. Abszolút megbízható szolgáltatás, amely az adatátvitel megkezdése előtt a fogadó rendszerrel való kapcsolat létrehozásával, hibaellenőrzési és adatfolyam-ellenőrző mechanizmusok használatával garantálja a korrekt adatszolgáltatást.
• Kapcsolat nélküli szolgáltatás fogadás visszaigazolásokkal. Közepesen összetett szolgáltatás, amely nyugtázó üzeneteket használ a garantált kézbesítés érdekében, de nem hoz létre kapcsolatot az adatok továbbítása előtt.

A küldő rendszeren a protokollból továbbított adatok Hálózati réteg, először az LLC alréteg kapszulázza be. A szabvány ezeket Protocol Data Unit-nak (PDU) nevezi. Amikor a PDU átkerül a MAC alrétegbe, ahol ismét fejléc- és bejegyzésinformáció veszi körül, onnantól kezdve technikailag keretnek nevezhetjük. Ethernet-csomag esetén ez azt jelenti, hogy a 802.3-as keret a hálózati réteg adatain kívül egy hárombájtos LLC-fejlécet is tartalmaz. Így az egyes csomagokban megengedett maximális adathossz 1500-ról 1497 bájtra csökken.

Az LLC fejléc három mezőből áll:

Egyes esetekben az LLC keretek kisebb szerepet játszanak a hálózati kommunikációs folyamatban. Például egy TCP/IP-t más protokollokkal együtt használó hálózaton az LLC egyetlen funkciója az lehet, hogy lehetővé tegye a 802.3-as keretek SNAP-fejlécét, például az Ethertype-ot, amely jelzi a hálózati réteg protokollt, amelyre a keretet el kell küldeni. Ebben az esetben az összes LLC PDU a számozatlan információs formátumot használja. Más magas szintű protokollok azonban fejlettebb szolgáltatásokat igényelnek az LLC-től. Például a NetBIOS szekciók és számos NetWare protokoll szélesebb körben használ kapcsolatorientált LLC szolgáltatásokat.

SNAP fejléc

A fogadó rendszernek meg kell határoznia, hogy melyik hálózati réteg protokoll fogadja a bejövő adatokat. Az LLC PDU-kon belüli 802.3-as csomagok egy másik, úgynevezett protokollt használnak Alatti-HálózatHozzáférésprotokoll (SNAP (Subnetwork Access Protocol).

A SNAP fejléc 5 bájt hosszú, és közvetlenül az LLC fejléc után található a 802.3 keret adatmezőjében, amint az az ábrán látható. A fejléc két mezőt tartalmaz.

Szervezeti kód. A Szervezeti vagy Gyártói azonosító egy 3 bájtos mező, amely ugyanazt az értéket veszi fel, mint a küldő MAC-címének első 3 bájtja a 802.3-as fejlécben.

Helyi kód. A helyi kód egy 2 bájtos mező, amely funkcionálisan egyenértékű az Ethernet II fejléc Ethertype mezőjével.

Tárgyalási alréteg

Amint azt korábban említettük, a Fast Ethernet egy továbbfejlesztett szabvány. Az AUI interfészhez tervezett MAC-ot át kell alakítani a Fast Ethernetben használt MII interfészre, erre tervezték ezt az alréteget.

Media Access Control (MAC)

A Fast Ethernet hálózat minden csomópontja rendelkezik médiahozzáférés-vezérlővel (MédiaHozzáférésVezérlő- MAC). A MAC kulcsfontosságú a Fast Ethernetben, és három célja van:

A három MAC-feladat közül a legfontosabb az első. Bárkinek hálózati technológia, amely megosztott médiát használ, fő jellemzői a médiahozzáférési szabályok, amelyek meghatározzák, hogy egy csomópont mikor tud továbbítani. Számos IEEE bizottság vesz részt a médiához való hozzáférés szabályainak kidolgozásában. A 802.3 bizottság, amelyet gyakran Ethernet bizottságnak is neveznek, olyan LAN szabványokat határoz meg, amelyek az ún. CSMA/CD(Carrier Sense többszörös hozzáférés ütközésészleléssel – többszörös hozzáférés hordozóérzékeléssel és ütközésérzékeléssel).

A CSMS/CD médiahozzáférési szabályok mind az Ethernet, mind a Fast Ethernet számára. Ezen a területen a két technológia teljesen egybeesik.

Mivel a Fast Ethernet minden csomópontja ugyanazt a médiát használja, csak akkor tudnak továbbítani, amikor rájuk kerül a sor. Ezt a sort a CSMA/CD szabályok határozzák meg.

CSMA/ CD

A Fast Ethernet MAC vezérlő az átvitel előtt figyel a hordozóra. A vivő csak akkor létezik, ha egy másik csomópont küld. A PHY réteg észleli a hordozó jelenlétét, és üzenetet generál a MAC-nak. A vivő jelenléte azt jelzi, hogy a közeg foglalt, és a figyelő csomópontnak (vagy csomópontoknak) engedniük kell az adónak.

A küldendő kerettel rendelkező MAC-nak várnia kell egy minimális időt az előző keret vége után, mielőtt továbbítaná. Ezt az időt úgy hívják csomagok közötti rés(IPG, interpacket gap) és 0,96 mikromásodpercig tart, vagyis egy normál Ethernet-csomag átviteli idejének tizedét 10 Mbit/s sebességgel (az IPG egyetlen időintervallum, mindig mikroszekundumban van megadva, nem bitidőben ) 2. ábra.

2. ábra: Interpacket gap

Az 1. csomag befejezése után az összes LAN-csomópontnak meg kell várnia az IPG-időt, mielőtt továbbíthatná. ábrán látható 1. és 2., 2. és 3. csomagok közötti időintervallum. 2 az IPG idő. Miután a 3. csomag befejezte az átvitelt, egyik csomópontnak sincs feldolgozható anyaga, így a 3. és 4. csomagok közötti időintervallum hosszabb, mint az IPG.

Minden hálózati csomópontnak meg kell felelnie ezeknek a szabályoknak. Még ha egy csomópontnak sok keretet kell továbbítania, és ez a csomópont az egyetlen, amelyik küld, akkor is várnia kell legalább az IPG-időt minden egyes csomag elküldése után.

Ez a Fast Ethernet médiahozzáférési szabályok CSMA része. Röviden, sok csomópont hozzáfér az adathordozóhoz, és a hordozót használják a foglaltság megfigyelésére.

A korai kísérleti hálózatok pontosan ezeket a szabályokat használták, és az ilyen hálózatok nagyon jól működtek. Csak a CSMA használata azonban problémát okozott. Gyakran két csomópont, amelyeknek volt egy csomagja az átvitelre, és várták az IPG idejét, egyszerre kezdett el küldeni, ami mindkét oldalon adatsérüléshez vezetett. Ezt a helyzetet ún ütközés(ütközés) vagy konfliktus.

Ennek az akadálynak a leküzdésére a korai protokollok meglehetősen egyszerű mechanizmust használtak. A csomagokat két kategóriába sorolták: parancsok és reakciók. Minden csomópont által küldött parancs választ igényel. Ha a parancs elküldése után egy ideig nem érkezett válasz (az úgynevezett időtúllépési periódus), akkor az eredeti parancsot újra kiadták. Ez többször megtörténhet (az időtúllépések maximális száma), mielőtt a küldő csomópont rögzítette a hibát.

Ez a séma tökéletesen működhet, de csak egy bizonyos pontig. Az ütközések előfordulása a teljesítmény meredek csökkenését eredményezte (általában bájt/másodpercben mérve), mivel a csomópontok gyakran tétlenül várták az olyan parancsokra adott válaszokat, amelyek soha nem érték el a célt. A hálózat torlódása és a csomópontok számának növekedése közvetlenül összefügg a konfliktusok számának növekedésével, és ennek következtében a hálózati teljesítmény csökkenésével.

A korai hálózattervezők gyorsan megoldást találtak erre a problémára: minden csomópontnak meg kell határoznia, hogy az átvitt csomag elveszett-e az ütközés észlelésével (ahelyett, hogy olyan válaszra várjon, amely soha nem érkezik meg). Ez azt jelenti, hogy az ütközés miatt elveszett csomagokat az időkorlát lejárta előtt azonnal újra kell küldeni. Ha a csomópont ütközés nélkül továbbította a csomag utolsó bitjét, akkor a csomag továbbítása sikeres volt.

A hordozóérzékelő módszer jól kombinálható az ütközésérzékelő funkcióval. Az ütközések továbbra is előfordulnak, de ez nem befolyásolja a hálózati teljesítményt, mivel a csomópontok gyorsan megszabadulnak tőlük. A DIX csoport, miután kidolgozott hozzáférési szabályokat a CSMA/CD adathordozóhoz az Ethernet számára, formalizálta azokat egy egyszerű algoritmus formájában – 3. ábra.

3. ábra CSMA/CD működési algoritmus

Fizikai réteg eszköz (PHY)

Mivel a Fast Ethernet számos kábeltípust tud használni, minden médium egyedi jel-előkészítést igényel. Átalakításra is szükség van a hatékony adatátvitelhez: az átvitt kód interferenciának, esetleges veszteségeinek, egyes elemeinek torzításának (baud) ellenállóvá tétele, az órajelgenerátorok hatékony szinkronizálása az adó vagy a vevő oldalon.

Kódolási alréteg (PCS)

Kódolja/dekódolja a MAC rétegből érkező vagy oda érkező adatokat algoritmusok vagy .

A fizikai kapcsolat és a fizikai környezettől való függés részszintjei (PMA és PMD)

A PMA és PMD alrétegek a PSC alréteg és az MDI interfész között kommunikálnak, biztosítva a fizikai kódolási módszer szerinti generálást: vagy.

Autonegotiation alréteg (AUTONEG)

Az automatikus egyeztető alréteg lehetővé teszi két kommunikáló port számára a leghatékonyabb működési mód automatikus kiválasztását: full-duplex vagy half-duplex 10 vagy 100 Mb/s. Fizikai réteg

A Fast Ethernet szabvány háromféle 100 Mbps sebességű Ethernet jelátviteli adathordozót határoz meg.

• 100Base-TX - két csavart érpár. Az átvitel az ANSI (Amerikai Nemzeti Szabványügyi Intézet – Amerikai Nemzeti Szabványügyi Intézet) által kifejlesztett, csavart fizikai közegben történő adatátvitel szabványának megfelelően történik. A csavart adatkábel lehet árnyékolt vagy árnyékolatlan. 4V/5V adatkódoló algoritmust és MLT-3 fizikai kódolási módszert használ.
• 100Base-FX - kétmagos optikai kábel. Az átvitel az ANSI által kifejlesztett Fiber Optic Communications Standard szerint is történik. 4V/5V adatkódoló algoritmust és NRZI fizikai kódolási módszert használ.

A 100Base-TX és 100Base-FX specifikációk 100Base-X néven is ismertek.

• A 100Base-T4 egy speciális specifikáció, amelyet az IEEE 802.3u bizottság fejlesztett ki. Ennek a specifikációnak megfelelően az adatátvitel négy csavart érpár telefonkábelen keresztül történik, amelyet UTP 3. kategóriás kábelnek neveznek, és a 8V/6T adatkódoló algoritmust és az NRZI fizikai kódolási módszert alkalmazza.

Ezenkívül a Fast Ethernet szabvány ajánlásokat tartalmaz az 1. kategóriájú árnyékolt csavart érpár használatára vonatkozóan, amely a Token Ring hálózatokban hagyományosan használt szabványos kábel. Az STP-kábelezés Fast Ethernet hálózaton történő használatához nyújtott támogatás és útmutatás az STP-kábelezéssel rendelkező ügyfelek számára a Fast Ethernet-hez nyújt utat.

A Fast Ethernet specifikáció egy automatikus egyeztetési mechanizmust is tartalmaz, amely lehetővé teszi a gazdagép port számára, hogy automatikusan 10 vagy 100 Mbit/s adatátviteli sebességre konfigurálja magát. Ez a mechanizmus csomagok sorozatának hub- vagy kapcsolóporttal történő cseréjén alapul.

100Base-TX környezet

A 100Base-TX átviteli közeg két csavart érpárt használ, az egyik pár adatátvitelre, a másik pedig fogadására szolgál. Mivel az ANSI TP - PMD specifikáció árnyékolt és árnyékolatlan, sodrott érpárú kábeleket is tartalmaz, a 100Base-TX specifikáció egyaránt támogatja az árnyékolatlan és az árnyékolt, 1. és 7. típusú sodrott érpárú kábeleket.

MDI (Medium Dependent Interface) csatlakozó

A 100Base-TX link interfész a környezettől függően kétféle lehet. Árnyékolatlan sodrott érpárú kábelezés esetén az MDI csatlakozónak nyolc tűs RJ 45 5. kategóriájú csatlakozónak kell lennie. Ezt a csatlakozót 10Base-T hálózatokban is használják, visszafelé kompatibilitást biztosítva a meglévő 5. kategóriás kábelezéssel. Árnyékolt csavart érpárú kábeleknél az MDI csatlakozó kell Használja az IBM Type 1 STP csatlakozót, amely egy árnyékolt DB9 csatlakozó. Ezt a csatlakozót általában a Token Ring hálózatokban használják.

5(e) kategóriájú UTP kábel

Az UTP 100Base-TX média interfész két pár vezetéket használ. Az áthallás és a lehetséges jeltorzítás minimalizálása érdekében a fennmaradó négy vezetéket nem szabad jelátvitelre használni. Az egyes párok adó- és vételi jelei polarizáltak, az egyik vezeték a pozitív (+) jelet, a másik a negatív (-) jelet továbbítja. A 100Base-TX hálózathoz tartozó kábelvezetékek színkódolása és a csatlakozó tűszáma a táblázatban található. 1. Bár a 100Base-TX PHY réteget az ANSI TP-PMD szabvány elfogadása után fejlesztették ki, az RJ 45 csatlakozó érintkezőinek száma megváltozott, hogy megfeleljen a 10Base-T szabványban már használt kábelezési mintának. Az ANSI TP-PMD szabvány a 7-es és 9-es érintkezőt használja az adatok fogadására, míg a 100Base-TX és a 10Base-T szabvány erre a célra a 3-as és 6-os érintkezőt. Ez az elrendezés 10 Base adapter helyett 100Base-TX adapterek használatát teszi lehetővé - T, és csatlakoztassa őket ugyanahhoz az 5. kategóriájú kábelhez a vezeték megváltoztatása nélkül. Az RJ 45 csatlakozóban a használt vezetékpárok az 1., 2. és 3., 6. érintkezőkhöz vannak csatlakoztatva. A vezetékek megfelelő csatlakoztatásához a színjelöléseik alapján kell eljárnia.

1. táblázat: Csatlakozó érintkezők hozzárendeléseMDIkábelUTP100Base-TX

A csomópontok keretek cseréjével kommunikálnak egymással. A Fast Ethernetben a keret a hálózaton keresztüli kommunikáció alapegysége – a csomópontok között továbbított minden információ egy vagy több keret adatmezőjébe kerül. A keretek továbbítása egyik csomópontról a másikra csak akkor lehetséges, ha mód van az összes hálózati csomópont egyedi azonosítására. Ezért a LAN minden csomópontja rendelkezik egy címmel, amelyet MAC-címének neveznek. Ez a cím egyedi: a helyi hálózaton nem lehet két csomópont azonos MAC-címmel. Ráadásul egyetlen LAN technológiában sem (az ARCNet kivételével) nem lehet két csomópont a világon azonos MAC-címmel. Minden keret legalább három fő információt tartalmaz: a címzett címét, a küldő címét és adatait. Egyes keretek más mezőket is tartalmaznak, de csak a felsorolt ​​három mezőt kell kitölteni. A 4. ábra a Fast Ethernet keretszerkezetet mutatja.

4. ábra KeretszerkezetGyorsEthernet

• a címzett címe- fel van tüntetve az adatokat fogadó csomópont címe;
• a feladó címe- fel van tüntetve az adatot küldő csomópont címe;
• hossz/típus(L/T - Length/Type) - információkat tartalmaz a továbbított adatok típusáról;
• csekk összeg keret(PCS - Frame Check Sequence) - a fogadó csomópont által fogadott keret helyességének ellenőrzésére szolgál.

A minimális keretméret 64 oktett vagy 512 bit (kifejezések oktettÉs bájt - szinonimák). A maximális keretméret 1518 oktett vagy 12144 bit.

Keretcímzés

A Fast Ethernet hálózat minden csomópontja egyedi számmal rendelkezik, amelyet MAC-címnek vagy gazdagép címnek neveznek. Ez a szám 48 bitből (6 bájtból) áll, az eszköz gyártása során van hozzárendelve a hálózati interfészhez, és az inicializálási folyamat során programozzák. Ezért minden LAN hálózati interfésze, kivéve az ARCNetet, amely a hálózati rendszergazda által kiosztott 8 bites címeket használja, beépített egyedi MAC-címmel rendelkezik, amely különbözik a Föld összes többi MAC-címétől, és amelyet a gyártó rendelt hozzá megállapodás az IEEE-vel.

A hálózati interfészek kezelési folyamatának megkönnyítése érdekében az IEEE azt javasolta, hogy a 48 bites címmezőt négy részre osztják, amint az 5. ábrán látható. A cím első két bitje (0 és 1 bit) címtípus jelzőbit. A jelzők értéke határozza meg a címrész (2-47. bitek) értelmezését.

5. ábra MAC-címformátum

Az I/G bitet hívják egyéni/csoportcím jelölőnégyzetés megmutatja, hogy milyen típusú (egyéni vagy csoportos) címről van szó. Egy unicast cím csak egy interfészhez (vagy csomóponthoz) van hozzárendelve a hálózaton. Azok a címek, amelyeknél az I/G bit 0-ra van állítva MAC címek vagy csomópont címei. Ha az I/O bit 1-re van állítva, akkor a cím a csoporthoz tartozik, és általában hívják többpontos cím(multicast cím) ill funkcionális cím(funkcionális cím). Egy csoportcím hozzárendelhető egy vagy több LAN hálózati interfészhez. A multicast címre küldött kereteket minden olyan LAN hálózati interfész fogadja vagy másolja, amelyik rendelkezik ezzel. A multicast címek lehetővé teszik egy keret elküldését a helyi hálózat csomópontjainak egy részéhez. Ha az I/O bit 1-re van állítva, akkor a 46-tól 0-ig terjedő biteket a rendszer csoportos küldési címként kezeli, nem pedig egy normál cím U/L, OUI és OUA mezőiként. Az U/L bitet hívják univerzális/helyi vezérlőjelzőés meghatározza, hogy a cím hogyan lett hozzárendelve a hálózati interfészhez. Ha mind az I/O, mind az U/L bit 0-ra van állítva, akkor a cím a korábban leírt egyedi 48 bites azonosító.

OUI (szervezetileg egyedi azonosító - szervezetileg egyedi azonosító). Az IEEE egy vagy több OUI-t rendel hozzá minden hálózati adapter és interfész gyártójához. Minden gyártó felelős az OUA (szervezetileg egyedi cím) helyes hozzárendeléséért szervezetileg egyedi cím), amellyel minden általa létrehozott eszköznek rendelkeznie kell.

Ha az U/L bit be van állítva, a cím helyileg szabályozott. Ez azt jelenti, hogy nem a hálózati interfész gyártója állította be. Bármely szervezet létrehozhat saját MAC-címet a hálózati interfészhez, ha az U/L bitet 1-re, a 2-től 47-ig terjedő biteket pedig valamilyen kiválasztott értékre állítja. Hálózati felület, miután megkapta a keretet, először dekódolja a címzett címét. Ha egy címben az I/O bit be van állítva, a MAC réteg csak akkor kapja meg a keretet, ha a célcím szerepel a gazdagép által karbantartott listán. Ez a technika lehetővé teszi, hogy egy csomópont több csomóponthoz küldjön egy keretet.

Van egy speciális többpontos cím, az úgynevezett sugárzott cím. A 48 bites IEEE szórási címben az összes bit 1-re van állítva. Ha egy keretet célszórási címmel küldenek, akkor a hálózat összes csomópontja fogadja és feldolgozza azt.

Mező hossza/Típusa

Az L/T (Length/Type) mező két különböző célra használható:

• a keret adatmező hosszának meghatározása, a szóközökkel történő kitöltések kizárásával;
• az adattípus jelzésére egy adatmezőben.

Az L/T mező értéke, amely 0 és 1500 között van, a keret adatmezőjének hossza; a magasabb érték a protokoll típusát jelzi.

Általánosságban elmondható, hogy az L/T mező az IEEE Ethernet szabványosításának történelmi maradványa, amely számos problémát okozott az 1983 előtt kiadott berendezések kompatibilitásával kapcsolatban. Jelenleg az Ethernet és a Fast Ethernet soha nem használ L/T mezőket. A megadott mező csak a kereteket feldolgozó szoftverrel (vagyis a protokollokkal) való koordinációra szolgál. Az L/T mezőt azonban csak hosszmezőként lehet igazán szokásosan használni – a 802.3 specifikáció még csak nem is említi annak lehetséges használatát adattípus mezőként. A szabvány kimondja: "A 4.4.2. pontban meghatározottnál nagyobb hosszmezőértékkel rendelkező képkockákat figyelmen kívül lehet hagyni, el lehet dobni, vagy magáncélra lehet használni. Ezeknek a kereteknek a használata nem tartozik a szabvány hatálya alá."

Összefoglalva az elmondottakat, megjegyezzük, hogy az L/T mező az elsődleges mechanizmus, amellyel keret típusa. Fast Ethernet és Ethernet keretek, amelyekben a hosszt az L/T mező értéke határozza meg (L/T érték 802.3, olyan keretek, amelyekben az adattípust ugyanazon mező értéke határozza meg (L/T érték > 1500) kereteknek nevezzük Ethernet- II vagy DIX.

Adatmező

Az adatmezőben olyan információkat tartalmaz, amelyeket az egyik csomópont küld a másiknak. Más mezőkkel ellentétben, amelyek nagyon specifikus információkat tárolnak, az adatmező szinte bármilyen információt tartalmazhat, amennyiben mérete legalább 46 és legfeljebb 1500 bájt. A protokollok határozzák meg az adatmezők tartalmának formázását és értelmezését.

Ha 46 bájtnál rövidebb adatot kell küldeni, az LLC réteg ismeretlen értékű bájtokat ad hozzá, ún. jelentéktelen adatok(pad adatok). Ennek eredményeként a mező hossza 46 bájt lesz.

Ha a keret 802.3 típusú, akkor az L/T mező az érvényes adatok mennyiségét jelzi. Például, ha egy 12 bájtos üzenetet küld, az L/T mező a 12 értéket tárolja, és az adatmező további 34 nem szignifikáns bájtot tartalmaz. A nem jelentős bájtok hozzáadása elindítja a Fast Ethernet LLC réteget, és általában hardverben valósul meg.

A MAC szintű szolgáltatások nem állítják be az L/T mező tartalmát – ez igen szoftver. A mező értékének beállítását szinte mindig a hálózati illesztőprogram végzi.

Keret ellenőrző összege

A keretellenőrző összeg (PCS - Frame Check Sequence) lehetővé teszi, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a fogadott képkockák nem sérülnek meg. Az átvitt keret MAC-szintű kialakításakor egy speciális matematikai képletet használnak CRC(Cyclic Redundancy Check) 32 bites érték kiszámítására tervezték. A kapott érték a keret FCS mezőjébe kerül. A CRC-t kiszámító MAC rétegelem bemenete a keret összes bájtjának értéke. Az FCS mező a Fast Ethernet elsődleges és legfontosabb hibaészlelési és -javító mechanizmusa. A címzett címének első bájtjától kezdve és az adatmező utolsó bájtjával végződve.

DSAP és SSAP mezőértékek

DSAP/SSAP értékek			Leírás
			Indiv LLC Sublayer Mgt
			Group LLC Sublayer Mgt
			SNA Path Control
			Fenntartva (DOD IP)
			ISO CLNS IS 8473
			A 8B6T kódolási algoritmus egy nyolcbites adatoktettet (8B) hatbites hármas karakterré (6T) alakít át. A 6T kódcsoportokat úgy tervezték, hogy párhuzamosan továbbítsák három sodrott érpáron, így az effektív adatátviteli sebesség minden csavart érpáron a 100 Mbps egyharmada, azaz 33,33 Mbps. A hármas szimbólumsebesség minden csavart érpáron 6/8 33,3 Mbps, ami 25 MHz-es órajelnek felel meg. Ez az a frekvencia, amelyen az MP interfész időzítője működik. A kétszintű bináris jelekkel ellentétben az egyes párokon továbbított hármas jeleknek három szintje lehet. Karakterkódoló táblázat Lineáris kód Szimbólum Az MLT-3 Multi Level Transmission - 3 (többszintű átvitel) - kissé hasonlít az NRZ kódhoz, de az utóbbitól eltérően három jelszinttel rendelkezik. Az egyik az egyik jelszintről a másikra való átmenetnek felel meg, és a jelszint változása szekvenciálisan történik, figyelembe véve az előző átmenetet. „Nulla” adáskor a jel nem változik. Ez a kód az NRZ-hez hasonlóan előzetes kódolást igényel. Anyagokból összeállított: Laem Queen, Richard Russell "Fast Ethernet"; Zakler K. "Számítógépes hálózatok"; V.G. és N.A. Olifer "Számítógépes hálózatok";

Fast Ethernet – az 1995. október 26-án hivatalosan elfogadott IEEE 802.3u specifikáció link-layer protokollszabványt határoz meg a réz- és optikai kábelekkel egyaránt 100 Mb/s sebességgel működő hálózatok számára. Az új specifikáció az IEEE 802.3 Ethernet szabvány utódja, ugyanazt a keretformátumot, CSMA/CD adathordozó hozzáférési mechanizmust és csillag topológiát használja. Az evolúció számos fizikai réteg konfigurációs elemét érintette, amelyek kapacitása megnövekedett, beleértve a kábeltípusokat, a szegmenshosszakat és a hubok számát.

Fizikai réteg

A Fast Ethernet szabvány háromféle 100 Mbps sebességű Ethernet jelátviteli adathordozót határoz meg.

· 100Base-TX - két csavart érpár. Az átvitel az ANSI (Amerikai Nemzeti Szabványügyi Intézet – Amerikai Nemzeti Szabványügyi Intézet) által kifejlesztett, csavart fizikai közegben történő adatátvitel szabványának megfelelően történik. A csavart adatkábel lehet árnyékolt vagy árnyékolatlan. 4V/5V adatkódoló algoritmust és MLT-3 fizikai kódolási módszert használ.

· 100Base-FX - kétmagos, optikai kábel. Az átvitel az ANSI által kifejlesztett Fiber Optic Communications Standard szerint is történik. 4V/5V adatkódoló algoritmust és NRZI fizikai kódolási módszert használ.

· A 100Base-T4 egy speciális specifikáció, amelyet az IEEE 802.3u bizottság fejlesztett ki. Ennek a specifikációnak megfelelően az adatátvitel négy csavart érpár telefonkábelen keresztül történik, amelyet UTP 3. kategóriás kábelnek neveznek, és a 8V/6T adatkódoló algoritmust és az NRZI fizikai kódolási módszert alkalmazza.

Multimódusú kábel

Rostban optikai kábel Ez a típus 50 vagy 62,5 mikrométer magátmérőjű és 125 mikrométeres külső burkolatvastagságú szálat használ. Ezt a kábelt többmódusú optikai kábelnek nevezik 50/125 (62,5/125) mikrométeres szálakkal. A fényjel multimódusú kábelen keresztüli továbbításához 850 (820) nanométer hullámhosszú LED adó-vevőt használnak. Ha egy többmódusú kábel két full-duplex switch portot köt össze, akkor akár 2000 méter hosszú is lehet.

Egymódusú kábel

Az egymódusú optikai kábel magátmérője kisebb, 10 mikrométer, mint a többmódusú optikai kábelé, az egymódusú kábelen történő átvitelhez pedig lézer adó-vevőt használnak, amely együttesen biztosítja a hatékony átvitelt nagy távolságokon. Az átvitt fényjel hullámhossza közel van a mag átmérőjéhez, ami 1300 nanométer. Ezt a számot nulla diszperziós hullámhossznak nevezik. Az egymódusú kábelben a szórás és a jelveszteség nagyon kicsi, ami lehetővé teszi a fényjelek nagyobb távolságra történő továbbítását, mint a többmódusú optikai szálak esetében.

38. Gigabit Ethernet technológia, általános jellemzők, a fizikai környezet specifikációja, alapfogalmak.
3.7.1. Általános jellemzők alapértelmezett

A Fast Ethernet termékek piacra kerülése után meglehetősen gyorsan a hálózati integrátorok és a rendszergazdák bizonyos korlátokat éreztek a vállalati hálózatok kiépítése során. A 100 Mbit/s-os csatornán keresztül csatlakozó szerverek sok esetben túlterhelték a 100 Mbit/s-os sebességgel is működő hálózati gerinceket - FDDI és Fast Ethernet gerinchálózatokat. Szükség volt a sebességhierarchia következő szintjére. 1995-ben csak az ATM switchek tudtak nagyobb sebességet biztosítani, és mivel akkoriban nem volt kényelmes módja ennek a technológiának a helyi hálózatokba való áttelepítésére (bár a LAN Emulation - LANE specifikációt 1995 elején fogadták el, gyakorlati megvalósítása még előtte állt ), hogy megvalósítsa azokat a helyi hálózatot szinte senki sem merte létrehozni. Ráadásul az ATM technológia nagyon drága volt.

Ezért az IEEE következő logikus lépése az volt, hogy 5 hónappal a Fast Ethernet szabvány 1995. júniusi végleges elfogadása után az IEEE High Speed ​​​​Technology Research Group megbízást kapott, hogy fontolja meg egy még magasabb szintű Ethernet szabvány kifejlesztésének lehetőségét. bitsebesség.

1996 nyarán jelentették be a 802.3z csoport létrehozását, hogy az Ethernethez a lehető leghasonlóbb, de 1000 Mbps bitsebességű protokollt dolgozzanak ki. A Fast Ethernethez hasonlóan az üzenetet is nagy lelkesedéssel fogadták az Ethernet hívei.

A lelkesedés fő oka a hálózati gerincek ugyanolyan zökkenőmentes átadása volt a Gigabit Ethernetre, mint ahogy a hálózati hierarchia alacsonyabb szintjein található túlterhelt Ethernet-szegmensek is átkerültek a Fast Ethernet-be. Ezen túlmenően a gigabites sebességű adatátvitel terén már megvoltak a tapasztalatok, mind a területi hálózatokban (SDH technológia), mind a helyi hálózatokban - Fibre Channel technológia, amelyet elsősorban nagy sebességű perifériák nagy számítógépekhez történő csatlakoztatására használnak, és száloptikán keresztül továbbítanak adatokat. kábel gigabit közeli sebességről 8V/10V redundáns kódon keresztül.

A szabvány első változatát 1997 januárjában vizsgálták felül, a 802.3z szabványt pedig végül 1998. június 29-én fogadták el az IEEE 802.3 bizottság ülésén. A Gigabit Ethernet 5-ös kategóriájú csavart érpárú kábeleken való megvalósításának munkája átkerült egy speciális 802.3ab bizottsághoz, amely már megvizsgálta a szabvány több tervezetét, és 1998 júliusa óta a projekt meglehetősen stabillá vált. A 802.3ab szabvány végleges elfogadása 1999 szeptemberében várható.

Anélkül, hogy megvárták volna a szabvány elfogadását, egyes vállalatok 1997 nyarára kiadták az első Gigabit Ethernet berendezést optikai kábelen.

A Gigabit Ethernet szabvány fejlesztőinek fő gondolata az, hogy a lehető legnagyobb mértékben megőrizzék a klasszikus Ethernet technológia elképzeléseit, miközben elérik az 1000 Mbit/s bitsebességet.

Mivel egy új technológia fejlesztése során természetes, hogy számítani kell néhány műszaki újításra, amelyek követik a hálózati technológia fejlődésének általános trendjét, fontos megjegyezni, hogy a Gigabit Ethernet a lassabb társaihoz hasonlóan protokoll szintű. nem fog támogatás:

• szolgáltatás minősége;
• redundáns kapcsolatok;
• csomópontok és berendezések teljesítményének tesztelése (utóbbi esetben a port-port kommunikáció tesztelésének kivételével, ahogy az Ethernet 10Base-T és 10Base-F és Fast Ethernet esetében is történik).

Mindhárom tulajdonság nagyon ígéretesnek és hasznosnak tekinthető a modern hálózatokban, és különösen a közeljövő hálózataiban. Miért hagyják el őket a Gigabit Ethernet szerzői?

A Gigabit Ethernet technológia fejlesztőinek fő gondolata az, hogy sok olyan hálózat létezik és lesz, amelyben a gerinc nagy sebessége és a kapcsolókban lévő csomagok prioritásainak kiosztása elegendő lesz a szállítási szolgáltatás minőségének biztosításához. minden hálózati klienshez. És csak azokban a ritka esetekben, amikor az autópálya meglehetősen zsúfolt, és a szolgáltatás minőségére vonatkozó követelmények nagyon szigorúak, szükséges az ATM technológia alkalmazása, amely nagy műszaki összetettsége miatt valóban garantálja a szolgáltatás minőségét minden főbb típusnál. forgalom.

39. Hálózati technológiákban alkalmazott strukturális kábelezési rendszer.
A strukturált kábelezési rendszer (SCS) kapcsolóelemek (kábelek, csatlakozók, csatlakozók, keresztkapcsoló panelek és szekrények) összessége, valamint ezek együttes alkalmazásának technikája, amely lehetővé teszi szabályos, könnyen bővíthető csatlakozási struktúrák létrehozását számítógépes hálózatok.

A strukturált kábelezési rendszer egyfajta „kivitelező”, amelynek segítségével a hálózattervező szabványos csatlakozókkal összekötött szabványos kábelekből és szabványos keresztkapcsoló panelekre kapcsolva felépíti a számára szükséges konfigurációt. Ha szükséges, a csatlakozási konfiguráció egyszerűen módosítható - számítógép hozzáadása, szegmentálása, átkapcsolása, a szükségtelen berendezések eltávolítása, valamint a számítógépek és a hubok közötti kapcsolatok módosítása.

A strukturált kábelezési rendszer kiépítésénél feltételezzük, hogy a vállalkozás minden munkahelyét fel kell szerelni telefon és számítógép csatlakoztatására szolgáló aljzatokkal, még akkor is, ha Ebben a pillanatban ez nem kötelező. Vagyis egy jó felépítésű kábelezési rendszer redundánsan épül fel. Ezzel pénzt takaríthatunk meg a jövőben, hiszen az új készülékek csatlakoztatásán a már lefektetett kábelek visszakötésével lehet változtatni.

Tipikus hierarchikus struktúra A strukturált kábelezési rendszer a következőket tartalmazza:

• vízszintes alrendszerek (egy emeleten belül);
• függőleges alrendszerek (épületen belül);
• campus alrendszer (egy területen, több épülettel).

Vízszintes alrendszerösszeköti a padlókeresztes szekrényt a felhasználók aljzataival. Az ilyen típusú alrendszerek az épület emeleteinek felelnek meg. Függőleges alrendszer emeletenkénti keresztszekrényeit köti össze az épület központi berendezési helyiségével. A következő lépés a hierarchiában egyetemi alrendszer, amely több épületet köt össze az egész campus fő berendezési helyiségével. A kábelezési rendszer ezen részét általában gerincnek nevezik.

A strukturált kábelezési rendszer használata a véletlenül elvezetett kábelek helyett számos előnnyel jár a vállalkozás számára.

· Sokoldalúság. A strukturált kábelezési rendszer átgondolt felépítéssel egyetlen környezetté válhat a számítógépes adatok helyi továbbításához. számítógép hálózat, helyi telefonhálózat megszervezése, videó információk továbbítása, sőt jelek továbbítása tűzvédelmi érzékelőktől vagy biztonsági rendszerektől. Ez lehetővé teszi a vállalat gazdasági szolgáltatásainak és életfenntartó rendszereinek számos ellenőrzési, felügyeleti és kezelési folyamatának automatizálását.

· Megnövelt élettartam. Egy jól felépített kábelezési rendszer elavultsága 10-15 év is lehet.

· Csökkentse az új felhasználók hozzáadásának és az elhelyezéseik módosításának költségeit. Ismeretes, hogy egy kábelrendszer költsége jelentős, és elsősorban nem a kábel költsége, hanem a lefektetés költsége határozza meg. Ezért kifizetődőbb egyszeri kábelfektetési munkát végezni, esetleg nagyobb hosszkülönbséggel, mint a többszöri lefektetést, megnövelve a kábel hosszát. Ezzel a megközelítéssel a felhasználó hozzáadásával vagy áthelyezésével kapcsolatos minden munka a számítógép egy meglévő aljzathoz való csatlakoztatására korlátozódik.

· Könnyű hálózatbővítési lehetőség. A strukturált kábelezési rendszer moduláris, ezért könnyen bővíthető. Például hozzáadhat egy új alhálózatot a gerinchálózathoz anélkül, hogy ez bármilyen hatással lenne a meglévő alhálózatokra. A kábel típusát egy adott alhálózaton a hálózat többi részétől függetlenül módosíthatja. A strukturált kábelezés az alapja annak, hogy a hálózatot könnyen kezelhető logikai szegmensekre osztjuk fel, mivel maga már fizikai szegmensekre van osztva.

· Hatékonyabb szolgáltatás nyújtása. A strukturált kábelezési rendszer megkönnyíti a karbantartást és a hibaelhárítást, mint egy buszkábelezési rendszer. Busz alapú kábelrendszernél az egyik eszköz vagy csatlakozóelem meghibásodása a teljes hálózat nehezen lokalizálható meghibásodásához vezet. A strukturált kábelezési rendszerekben az egyik szegmens meghibásodása nem érinti a többit, mivel a szegmenseket hubok segítségével kombinálják. A koncentrátorok diagnosztizálják és lokalizálják a hibás területet.

· Megbízhatóság. A strukturált kábelezési rendszer megnövelte a megbízhatóságot, mert az ilyen rendszer gyártója nem csak az egyes alkatrészeinek minőségét, hanem azok kompatibilitását is garantálja.

40. Hubok és hálózati adapterek, alapelvek, használat, alapfogalmak.
A hubok a hálózati adapterekkel, valamint a kábelrendszerrel együtt jelentik azt a minimális felszerelést, amellyel helyi hálózatot hozhat létre. Egy ilyen hálózat közös megosztott környezetet képvisel

Hálózati interfész kártya (NIC) illesztőprogramjával együtt megvalósítja a nyílt rendszerek modelljének második, csatornaszintjét a végső hálózati csomópontban - a számítógépben. Pontosabban, hálózati operációs rendszerben az adapter és illesztőprogram pár csak a fizikai és a MAC réteg funkcióit látja el, míg az LLC réteget általában a modul valósítja meg. operációs rendszer, ugyanaz minden illesztőprogramnál és hálózati adapternél. Valójában ennek így kell lennie az IEEE 802 protokollverem modelljének megfelelően.. Például a Windows NT-ben az LLC szint az NDIS modulban van megvalósítva, amely minden hálózati adapter illesztőprogramjában közös, függetlenül attól, hogy az illesztőprogram milyen technológiát támogat.

A hálózati adapter és az illesztőprogram két műveletet hajt végre: keretátvitelt és vételt.

A kliens számítógépekhez készült adaptereknél a munka jelentős része az illesztőprogramra hárul, így az adapter egyszerűbb és olcsóbb. Ennek a megközelítésnek a hátránya a számítógép központi processzorának nagy terhelése a keretek átvitelének rutinszerű munkája során. véletlen hozzáférésű memória számítógépet a hálózathoz. A központi processzor kénytelen elvégezni ezt a munkát ahelyett, hogy a felhasználó alkalmazási feladatait végezné el.

A hálózati adaptert a számítógépbe történő telepítés előtt konfigurálni kell. Az adapter konfigurálásakor általában meg kell adni az illesztő által használt IRQ-számot, a DMA-csatorna számát (ha az adapter támogatja a DMA-módot), valamint az I/O-portok alapcímét.

Szinte mindegyikben modern technológiák helyi hálózatok esetén olyan eszköz van meghatározva, amelynek több azonos neve van - kerékagy(koncentrátor), hub (hub), átjátszó (repeater). Az eszköz alkalmazási területétől függően funkcióinak összetétele és kialakítása jelentősen megváltozik. Csak a fő funkció marad változatlan - ez képkocka ismétlése vagy az összes porton (az Ethernet szabványban meghatározottak szerint), vagy csak néhány porton, a vonatkozó szabvány által meghatározott algoritmus szerint.

Egy hub általában több porttal rendelkezik, amelyekhez a hálózat végcsomópontjai - számítógépek - külön fizikai kábelszakaszok segítségével csatlakoznak. A hub egyesíti a hálózat egyes fizikai szegmenseit egyetlen megosztott médiumban, amelyhez a hozzáférés az egyik figyelembe vett helyi hálózati protokollnak megfelelően történik - Ethernet, Token Ring stb. Mivel a megosztott adathordozóhoz való hozzáférés logikája jelentősen függ. a technológiáról, majd minden típushoz a technológiák saját hubokat állítanak elő - Ethernet; Token Ring; FDDI és 100VG-AnyLAN. Egy adott protokollhoz néha egy nagyon speciális nevet használnak ennek az eszköznek, amely pontosabban tükrözi annak funkcióit, vagy a hagyományok miatt használják, például az MSAU név jellemző a Token Ring koncentrátorokra.

Mindegyik hub ellát valamilyen alapvető funkciót, amelyet az általa támogatott technológia megfelelő protokollja határoz meg. Bár ezt a funkciót a technológiai szabvány meglehetősen részletesen meghatározza, megvalósítása során a különböző gyártók hubjai eltérhetnek olyan részletekben, mint a portok száma, több kábeltípus támogatása stb.

A fő funkción kívül a hub számos további funkciót is elláthat, amelyek vagy egyáltalán nincsenek meghatározva a szabványban, vagy opcionálisak. Például egy Token Ring hub elláthatja a hibásan működő portok letiltását és a tartalék gyűrűre váltást, bár az ilyen képességeket a szabvány nem írja le. A hub kényelmes eszköznek bizonyult további funkciók elvégzésére, amelyek megkönnyítik a hálózat vezérlését és működését.

41. Hidak és kapcsolók használata, alapelvek, jellemzők, példák, korlátok
Strukturálás hidakkal és kapcsolókkal

a hálózat logikai szegmensekre osztható kétféle eszköz – hidak és/vagy kapcsolók (switching hub) – segítségével.

A híd és a kapcsoló funkcionális ikrek. Mindkét eszköz ugyanazon az algoritmusokon alapuló kereteket hirdet. A hidak és kapcsolók kétféle algoritmust használnak: algoritmust átlátszó híd, az IEEE 802.1D szabványban leírtak, vagy az algoritmus forrás útválasztó híd IBM cég a Token Ring hálózatokhoz. Ezeket a szabványokat jóval az első váltás előtt fejlesztették ki, ezért a „híd” kifejezést használják. Amikor megszületett az Ethernet technológia kapcsolójának első ipari modellje, ugyanazt az algoritmust hajtotta végre az IEEE 802.ID keretek előmozdítására, amelyet tíz éven át dolgoztak ki helyi és helyi hidak. globális hálózatok

A fő különbség a kapcsoló és a híd között az, hogy a híd szekvenciálisan, míg a kapcsoló párhuzamosan dolgozza fel a kereteket. Ez annak köszönhető, hogy a hidak azokban az időkben jelentek meg, amikor a hálózat kis számú szegmensre volt felosztva, és a szegmensek közötti forgalom kicsi volt (80-20%-os szabály vonatkozott rá).

A hidak még ma is működnek hálózatokon, de csak két távoli helyi hálózat közötti, meglehetősen lassú, nagy kiterjedésű kapcsolatokon. Az ilyen hidakat távoli hidaknak nevezzük, és működési algoritmusuk nem különbözik a 802.1D vagy a Source Routing szabványtól.

Az átlátszó hidak amellett, hogy ugyanazon a technológián belül továbbítják a kereteket, helyi hálózati protokollokat is lefordíthatnak, például Ethernetet Token Ringre, FDDI-t Ethernetre stb. Az átlátszó hidak ezen tulajdonságát az IEEE 802.1H szabvány írja le.

A jövőben a kereteket hídalgoritmussal előmozdító és helyi hálózatban működő eszközt modern „switch”-nek nevezzük. Amikor a következő részben magukat a 802.1D és a Source Routing algoritmusokat ismertetjük, az eszközt hagyományosan hídnak fogjuk nevezni, ahogy ezekben a szabványokban is nevezik.

42. Kapcsolók helyi hálózatokhoz, protokollok, működési módok, példák.
Mind a 8 10Base-T portot egy Ethernet csomagprocesszor – EPP (Ethernet Packet Processor) – szolgálja ki. Ezen kívül a switch rendelkezik egy rendszermodullal, amely az összes EPP processzor működését koordinálja. A rendszermodul karbantartja a kapcsoló általános címtáblázatát, és biztosítja a kapcsoló kezelését az SNMP protokollon keresztül. A keretek portok közötti átviteléhez a telefonkapcsolókban vagy a többprocesszoros számítógépekben találhatókhoz hasonló kapcsolószövetet használnak, amely több processzort köt több memóriamodulhoz.

A kapcsolási mátrix az áramköri kapcsolás elvén működik. A mátrix 8 port esetén 8 egyidejű belső csatornát tud biztosítani, amikor a portok félduplex módban, 16 pedig full-duplex módban működnek, amikor az egyes portok adója és vevője egymástól függetlenül működik.

Amikor egy keret megérkezik bármely portra, az EPP processzor puffereli a keret első néhány bájtját, hogy beolvassa a célcímet. A célcím megérkezése után a processzor azonnal úgy dönt, hogy továbbítja a csomagot, anélkül, hogy megvárná a keret fennmaradó bájtjainak érkezését.

Ha a keretet egy másik portra kell továbbítani, akkor a processzor hozzáfér a kapcsolási mátrixhoz, és megpróbál egy olyan utat kialakítani benne, amely összeköti a portját azzal a porttal, amelyen keresztül a célcímhez vezető út megy. A kapcsolási mátrix ezt csak akkor tudja megtenni, ha a célcím portja az adott pillanatban szabad, azaz nincs másik porthoz csatlakozva Ha a port foglalt, akkor, mint minden áramkör-kapcsoló eszköznél, a mátrix megtagadja a csatlakozást . Ebben az esetben a keretet teljesen puffereli a bemeneti port processzora, ami után a processzor megvárja, hogy a kimeneti port felszabaduljon és a kapcsolómátrix kialakítsa a kívánt útvonalat. kereteket küldenek rá, amelyeket a kimeneti port processzora fogad. Amint a kimeneti port processzora hozzáfér a hozzá csatlakoztatott Ethernet szegmenshez a CSMA/CD algoritmus segítségével, a keretbájtok azonnal megkezdődnek a hálózat felé. A keret teljes pufferelés nélküli átvitelének leírt módszerét „on-the-fly” vagy „cut-through” kapcsolásnak nevezik. A hálózati teljesítmény növekedésének fő oka kapcsoló használatakor az párhuzamos több képkocka feldolgozása Ezt a hatást szemlélteti az ábra. 4.26. Az ábra egy ideális helyzetet mutat a teljesítmény növelése szempontjából, amikor nyolc portból négy maximum 10 Mb/s sebességgel továbbít adatot az Ethernet protokollhoz, és ezeket az adatokat a kapcsoló fennmaradó négy portjára ütközés nélkül továbbítja - adat A hálózati csomópontok közötti áramlások úgy vannak elosztva, hogy minden keretfogadó portnak saját kimeneti portja van. Ha a kapcsolónak a bemeneti portokra érkező keretek maximális intenzitása mellett is sikerül feldolgoznia a bemeneti forgalmat, akkor a fenti példában a switch teljes teljesítménye 4x10 = 40 Mbit/s lesz, és a példát N portra általánosítva - (N/2)xlO Mbit/s. Azt mondják, hogy egy switch minden portjához csatlakoztatott állomást vagy szegmenst külön protokoll sávszélességgel lát el, természetesen a hálózatban nem mindig jön létre az a helyzet, mint az ábra mutatja. 4.26. Ha két állomás, például a portokhoz csatlakoztatott állomások 3 És 4, egyidejűleg ugyanarra a portra csatlakoztatott szerverre kell adatokat írni 8, akkor a switch nem tud majd 10 Mbit/s-os adatfolyamot allokálni az egyes állomásokhoz, mivel az 5-ös port nem tud 20 Mbit/s sebességgel továbbítani az adatokat. Az állomás keretei a bemeneti portok belső sorában várakoznak 3 És 4, amikor szabad a port 8 a következő képkocka továbbításához. Nyilvánvalóan jó megoldás az adatfolyamok ilyen elosztására, ha a szervert egy nagyobb sebességű portra, például Fast Ethernetre csatlakoztatnánk.A switch fő előnye óta, aminek köszönhetően nagyon jó pozíciókat szerzett a helyi hálózatokban, a nagy teljesítményű, kapcsolófejlesztők próbálnak előállítani ún nem blokkoló kapcsolós modellek.

43. Átlátszó híd működési algoritmusa.
Az átlátszó hidak láthatatlanok a végcsomópontok hálózati adapterei számára, hiszen önállóan építenek egy speciális címtáblázatot, amely alapján eldönthetik, hogy a bejövő keretet át kell-e küldeni más szegmensbe vagy sem. Az átlátszó hidakat használó hálózati adapterek pontosan ugyanúgy működnek, mint amikor nem, vagyis nem tesznek semmilyen további intézkedést annak biztosítására, hogy a keret áthaladjon a hídon. Az átlátszó áthidaló algoritmus független attól a LAN-technológiától, amelyben a híd telepítve van, így az Ethernet transzparens hidak pontosan ugyanúgy működnek, mint az FDDI transzparens hidak.

Egy átlátszó híd úgy építi fel címtábláját, hogy passzívan figyeli a portjaihoz kapcsolódó szegmenseken folyó forgalmat. Ebben az esetben a híd figyelembe veszi a híd portjaira érkező adatkeretek forrásainak címét. A keretforrás címe alapján a híd arra a következtetésre jut, hogy ez a csomópont egyik vagy másik hálózati szegmenshez tartozik.

Tekintsük a hídcímtábla automatikus létrehozásának és felhasználásának folyamatát egy egyszerű hálózat példáján, amely az ábrán látható. 4.18.

Rizs. 4.18. Átlátszó híd működési elve

A híd két logikai szegmenst köt össze. Az 1. szegmens olyan számítógépekből áll, amelyek egy darab koaxiális kábellel a híd 1. portjához csatlakoznak, a 2. szegmens pedig egy másik koaxiális kábellel a híd 2. portjához csatlakoztatott számítógépekből áll.

Minden hídport a szegmensének végcsomópontjaként működik, egy kivétellel – a hídportnak nincs saját MAC-címe. A hídkikötő az ún olvashatatlan (promisquus) csomagrögzítés mód, amikor a portra érkező összes csomag a puffermemóriában van tárolva. Ezzel a móddal a híd figyeli a hozzá kapcsolódó szegmenseken továbbított összes forgalmat, és a rajta áthaladó csomagok segítségével tanulmányozza a hálózat összetételét. Mivel minden csomag a pufferbe van írva, a hídnak nincs szüksége portcímre.

BAN BEN eredeti állapot a híd semmit sem tud arról, hogy melyik MAC-címmel rendelkező számítógépek csatlakoznak az egyes portjaihoz. Ezért ebben az esetben a híd egyszerűen továbbít minden rögzített és pufferelt keretet az összes portjára, kivéve azt, amelyről a keretet fogadták. Példánkban a hídnak csak két portja van, tehát kereteket továbbít az 1-es portról a 2-es portra, és fordítva. Amikor a híd egy keretet szegmensről szegmensre, például 1. szegmensről 2. szegmensre akar továbbítani, újra megkísérli elérni a 2. szegmenst végcsomópontként a hozzáférési algoritmus szabályai szerint, ebben a példában a a CSMA/CD algoritmus.

A keret minden portra való továbbításával egyidejűleg a híd tanulmányozza a keret forráscímét és gyártmányait új bejegyzés a címtáblájában való tagságáról, amelyet szűrő- vagy útválasztó táblának is neveznek.

Ha a híd átesett a tanulási szakaszon, akkor hatékonyabban tud működni. Amikor például az 1. számítógépről a 3. számítógépre irányított keretet fogad, a címtáblázaton keresztül megnézi, hogy a címei egyeznek-e a 3. célcímmel. Mivel létezik ilyen rekord, a híd elvégzi a táblázatelemzés második szakaszát - ellenőrzi. hogy ugyanabban a szegmensben vannak-e forráscímmel (esetünkben ez az 1-es cím) és a célcímmel (3. címmel) rendelkező számítógépek. Mivel példánkban ezek különböző szegmensekben vannak, a híd végzi a műveletet szállítmányozás keret - egy keretet továbbít egy másik portra, miután korábban hozzáfért egy másik szegmenshez.

Ha a cél címe ismeretlen, akkor a híd a keretet a keretforrás porton kívül minden portjára továbbítja, mint a tanulási folyamat kezdeti szakaszában.

44. Hidak forrásútválasztással.
A Token Ringek és az FDDI összekapcsolására forrás-útválasztó hidakat használnak, bár átlátszó hidak is használhatók ugyanerre a célra. A Source Routing (SR) azon alapul, hogy a küldő állomás egy másik gyűrűre küldött keretben elhelyezi az összes címinformációt a közbenső hidakról és gyűrűkről, amelyeken a keretnek át kell mennie, mielőtt bekerülne abba a gyűrűbe, amelyhez az állomás kapcsolódik. befogadó.

Nézzük meg a Source Routing hidak (továbbiakban SR hidak) működési elveit az ábrán látható hálózat példáján keresztül. 4.21. A hálózat három gyűrűből áll, amelyeket három híd köt össze. Útvonal beállításához a gyűrűk és hidak azonosítókkal rendelkeznek. Az SR hidak nem építenek címtáblát, hanem a keretek mozgatásakor az adatkeret megfelelő mezőiben elérhető információkat használják fel.

Ábra. 4.21.Forrás Routing bridges

Az egyes csomagok fogadásakor az SR-hídnak csak a Token Ring vagy FDDI keretben lévő Routing Information Field (RIF) mezőt kell megnéznie, hogy lássa, tartalmazza-e az azonosítóját. Ha pedig ott van, és ehhez a hídhoz csatlakozó gyűrű azonosítója is társul, akkor ebben az esetben a híd a bejövő keretet a megadott gyűrűre másolja. Ellenkező esetben a keret nem másolódik másik gyűrűre. Mindkét esetben a keret eredeti másolata az eredeti gyűrű mentén visszakerül a küldő állomásra, és ha egy másik gyűrűre továbbították, akkor a keret A (cím felismerése) és C (keret másolt) bitje. Az állapotmező 1-re van állítva, hogy tájékoztassák a küldő állomást arról, hogy a keretet a célállomás vette (ebben az esetben hídon továbbította egy másik gyűrűnek).

Mivel egy keretben lévő útválasztási információra nem mindig van szükség, hanem csak a különböző gyűrűkre csatlakoztatott állomások közötti keretátvitelhez, a RIF mező jelenlétét a keretben az egyéni/csoportcím (I/G) bit 1-re állítása jelzi. ebben az esetben ezt a bitet nem használja a cél, mivel a forráscím mindig egyedi).

A RIF mezőnek van egy vezérlő almezője, amely három részből áll.

• Keret típusa meghatározza a RIF mező típusát. Különféle típusú RIF-mezők használhatók az útvonal felderítésére és a keretek elküldésére egy ismert útvonalon.
• Maximális kerethossz mező híd használja a különböző MTU-értékekkel rendelkező gyűrűk összekapcsolására. Ennek a mezőnek a használatával a híd értesíti az állomást a maximális lehetséges kerethosszról (azaz a minimális MTU értékről a teljes összetett útvonalon).
• RIF mező hossza szükséges, mivel a metszett gyűrűk és hidak azonosítóit meghatározó útvonalleírók száma előre nem ismert.

A forrás-útválasztási algoritmus működtetéséhez két további kerettípust használnak - egy egyútvonalas broadcast keretet (SRBF) és egy all-route broadcast keretet (ARBF).

Az összes SR hidat az adminisztrátornak manuálisan be kell állítania az ARBF keretek továbbítására az összes porton, kivéve a keret forrásportját, az SRBF kereteknél pedig bizonyos hídportokat le kell tiltani, hogy megakadályozzák a hurkok kialakulását a hálózatban.

A forrásútválasztó hidak előnyei és hátrányai

45. Kapcsolók: műszaki kivitelezés, funkciók, működésüket befolyásoló jellemzők.
A kapcsolók műszaki megvalósításának jellemzői. Sok első generációs kapcsoló hasonlított a routerekhez, vagyis azon alapult központi processzoráltalános célú, belső nagysebességű buszon keresztül az interfész portokhoz csatlakozik. Az ilyen kapcsolók fő hátránya az alacsony sebesség volt. Az univerzális processzor nem tudott megbirkózni az interfészmodulok közötti keretek küldésére irányuló nagy mennyiségű speciális művelettel. A sikeres, blokkolásmentes működéshez a processzorchipeken kívül a kapcsolónak nagy sebességű csomóponttal is rendelkeznie kell a keretek port processzorchipek közötti átviteléhez. Jelenleg a kapcsolók a három séma egyikét használják alapként, amelyekre egy ilyen cserecsomópont épül:

• kapcsolási mátrix;
• megosztott több bemenetes memória;
• közös busz.

Az Ethernet ma a legelterjedtebb helyi hálózati szabvány. A jelenleg használt hálózatok teljes száma

Gyors Ethernet

A Fast Ethernet technológia nagyjából megegyezik a hagyományos Ethernet technológiával, de tízszer gyorsabb. A Fast Ethernet vagy a 100BASE-T 100 megabit/s (Mbps) sebességgel működik a hagyományos Ethernet 10 helyett. A 100BASE-T technológia ugyanolyan formátumú és hosszúságú kereteket használ, mint az Ethernet, és nem igényel változtatásokat a magasabb szintű protokollokon, alkalmazásokon vagy hálózati operációs rendszereken a munkaállomásokon. A 10 Mbps és 100 Mbps sebességű hálózatok között a csomagokat protokollfordítás és a kapcsolódó késleltetések nélkül irányíthatja és válthatja. A Fast Ethernet technológia a CSMA/CD MAC alréteg protokollt használja a médiahozzáférés biztosítására. A legtöbb modern Ethernet-hálózat csillag-topológiára épül, ahol egy hub a hálózat közepe, és a hub-tól a kábelek minden számítógéphez futnak. Ugyanez a topológia használatos a Fast Ethernet hálózatokban, bár a hálózat átmérője valamivel kisebb a nagyobb sebesség miatt. A Fast Ethernet árnyékolatlan csavart érpárú (UTP) kábelt használ az IEEE 802.3u 100BASE-T specifikációjában meghatározottak szerint. A szabvány 5-ös kategóriájú kábel használatát javasolja, két vagy négy pár vezetékkel, műanyag burkolatba zárva. Az 5-ös kategóriájú kábelek 100 MHz-es sávszélességre tanúsítottak. A 100BASE-TX az egyik párt adatátvitelre használja, a másikat pedig az ütközések észlelésére és vételére.

A Fast Ethernet szabvány három módosítást határoz meg a különböző típusú kábelekkel való együttműködéshez: 100Base TX, 100Base T4 és 100Base FX. A 100Base TX és 100Base T4 módosításokat csavart érpárhoz, a 100Base FX-et pedig optikai kábelhez tervezték.

A 100Base TX szabvány két árnyékolt vagy árnyékolatlan csavart érpárt igényel. Az egyik pár adásra, a másik vételre szolgál. Két fő kábelezési szabvány teljesíti ezeket a követelményeket: 5. kategóriájú árnyékolatlan csavart érpár (UTP-5) és IBM 1. típusú árnyékolt csavart érpár.

A 100Base T4 szabvány kevésbé korlátozza a kábelezési követelményeket, mivel mind a négy pár nyolcvezetős kábelt használja: egy pár adáshoz, egy vételhez, a maradék két pár pedig adáshoz és vételhez egyaránt. Ennek eredményeként a 100Base T4 szabványban mind az adatvétel, mind az átvitel három páron keresztül hajtható végre. A 100Base T4 hálózatok megvalósításához a 3-5 kategóriájú árnyékolatlan sodrott érpárú és az 1-es típusú árnyékolt kábelek alkalmasak.

A Fast Ethernet és az Ethernet technológiák folytonossága megkönnyíti a felhasználási javaslatok kidolgozását: A Fast Ethernet-et azokban a szervezetekben célszerű használni, amelyek széles körben alkalmazták a klasszikus Ethernetet, de ma már szükségét érzik a sávszélesség növelésének. Ugyanakkor az Ethernettel és részben a hálózati infrastruktúrával kapcsolatos összes felhalmozott tapasztalat megmarad.

A klasszikus Ethernet esetében a hálózati hallgatási időt az a maximális távolság határozza meg, amelyet egy 512 bites képkocka megtehet a hálózaton a keret munkaállomáson történő feldolgozási idejével megegyező idő alatt. Ethernet hálózat esetén ez a távolság 2500 méter. Egy Fast Ethernet hálózatban ugyanaz az 512 bites keret mindössze 250 métert tesz meg a munkaállomáson történő feldolgozásához szükséges idő alatt.

A Fast Ethernet fő munkaterülete ma a munkacsoport- és osztályhálózatok. Célszerű fokozatosan áttérni a Fast Ethernet-re, hagyva az Ethernetet ott, ahol jól végzi a feladatát. Az egyik nyilvánvaló eset, amikor az Ethernetet nem szabad Fast Ethernet-re cserélni, az örökölt csatlakoztatás személyi számítógépek ISA busszal.

Gigabit Ethernet/

Ez a technológia ugyanazt a keretformátumot, ugyanazt a CSMA/CD adathordozó hozzáférési módszert, ugyanazokat az áramlásvezérlő mechanizmusokat és ugyanazokat a vezérlőobjektumokat használja, de a Gigabit Ethernet jobban különbözik a Fast Ethernettől, mint a Fast Ethernet az Ethernettől. Különösen, ha az Ethernetet számos támogatott átviteli közeg jellemezte, ami okot adott arra, hogy szögesdróton is működjön, akkor a Gigabit Ethernetben a száloptikai kábelek válnak a domináns átviteli közeggé (ez persze nem az egyetlen különbség , de a többit alább részletesebben megismerjük). A Gigabit Ethernet ráadásul összehasonlíthatatlanul összetettebb műszaki kihívásokat is jelent, és sokkal magasabb követelményeket támaszt a vezetékek minőségével szemben. Más szóval, sokkal kevésbé sokoldalú, mint elődei.

GIGABIT ETHERNET-SZABVÁNYOK

Az IEEE 802.3z munkacsoport elsődleges erőfeszítései a Gigabit Ethernet fizikai szabványainak meghatározására irányulnak. Az ANSI X3T11 Fibre Channel szabványon, pontosabban annak két alsó alszintjén alapult: FC-0 (interfész és átviteli közeg) és FC-1 (kódolás és dekódolás). A médiafüggő Fibre Channel specifikáció jelenleg 1,062 gigabode/másodperc sebességet határoz meg. A Gigabit Ethernetben 1,25 Gigabaud/s-ra növelték. A 8B/10B kódolást figyelembe véve 1 Gbit/s adatátviteli sebességet kapunk.

TechnológiaEthernet

Az Ethernet ma a legelterjedtebb helyi hálózati szabvány.

Az Ethernet a kísérleti Ethernet hálózaton alapuló hálózati szabvány, amelyet a Xerox fejlesztett ki és vezetett be 1975-ben.

1980-ban a DEC, az Intel és a Xerox közösen kidolgozta és kiadta a koaxiális kábelen keresztül épített hálózat Ethernet verziójának II szabványát, amely legújabb verzió szabadalmaztatott Ethernet szabvány. Ezért az Ethernet szabvány szabadalmaztatott változatát Ethernet DIX szabványnak, vagy Ethernet II-nek nevezik, amely alapján az IEEE 802.3 szabványt fejlesztették ki.

Az Ethernet szabvány alapján további szabványokat fogadtak el: 1995-ben a Fast Ethernet (az IEEE 802.3 kiegészítése), 1998-ban a Gigabit Ethernet (a fő dokumentum IEEE 802.3z szakasza), amelyek sok tekintetben nem független szabványok.

A bináris információk kábelen keresztüli továbbításához az Ethernet technológia fizikai rétegének minden változatához, amely 10 Mbit/s átviteli sebességet biztosít, a Manchester kódot használják (3.9. ábra).

A manchesteri kód potenciálkülönbséget, vagyis az impulzus szélét használja egyesek és nullák kódolására. Manchesteri kódolással minden ütem két részre oszlik. Az információkat az egyes óraciklusok közepén fellépő potenciálesések kódolják. Az egységet az alacsony jelszintről a magasra való csökkenés (az impulzus elülső éle) kódolja, a nullát pedig egy fordított csökkenés (lezáró él).

Rizs. 3.9. Differenciál Manchester kódolás

Az Ethernet szabvány (beleértve a Fast Ethernetet és a Gigabit Ethernetet is) ugyanazt a módszert használja az adatátviteli közeg elkülönítésére - a CSMA/CD módszert.

Minden számítógép Etherneten működik a „Üzenetek küldése előtt hallgassa meg az átviteli csatornát; figyelj, amikor posztol; hagyja abba a munkát, ha interferenciát észlel, és próbálja újra."

Ezt az elvet a következőképpen lehet megfejteni (magyarázni):

1. Senki sem küldhet üzenetet, amíg valaki más már megteszi (figyeljen, mielőtt elküldi).

2. Ha két vagy több feladó közelítőleg egyszerre kezd üzenetet küldeni, előbb-utóbb üzeneteik „ütköznek” egymással a kommunikációs csatornán, amit ütközésnek nevezünk.

Az ütközéseket nem nehéz felismerni, mert mindig olyan interferenciajelet produkálnak, amely nem hasonlít egy érvényes üzenethez. Az Ethernet képes észlelni az interferenciát, és arra kényszeríti a küldőt, hogy szüneteltesse az átvitelt, és várjon egy kicsit az üzenet újraküldése előtt.

Az Ethernet széles körű elterjedésének és népszerűségének okai (előnyök):

1. Olcsó.

2. Nagyszerű használati élmény.

3. Folyamatos innováció.

4. Berendezések széles választéka. Sok gyártó kínál Ethernet-alapú hálózati berendezéseket.

Az Ethernet hátrányai:

1. Üzenetütközések (ütközések, interferencia) lehetősége.

2. Ha a hálózat erősen le van terhelve, az üzenet átviteli ideje kiszámíthatatlan.

TechnológiaJelképesGyűrű

A Token Ring hálózatokat az Ethernet hálózatokhoz hasonlóan egy megosztott adatátviteli közeg jellemzi, amely az összes hálózati állomást egy gyűrűbe összekötő kábelszakaszokból áll. A gyűrűt közös megosztott erőforrásnak tekintik, és az ehhez való hozzáféréshez nem véletlenszerű algoritmus szükséges, mint az Ethernet hálózatokban, hanem egy determinisztikus algoritmus, amely a gyűrű használati jogának meghatározott sorrendben történő átadásán alapul. Ezt a jogot egy speciális formátumú kerettel, amelyet tokennek neveznek, adják át.

A Token Ring technológiát az IBM fejlesztette ki 1984-ben, majd szabványtervezetként benyújtotta az IEEE 802 bizottságnak, amely ennek alapján 1985-ben átvette a 802.5 szabványt.

Minden számítógép egy Token Ringben működik a következő elv szerint: „Várja meg a tokent, ha üzenetet kell küldeni, csatolja azt a tokenhez, ahogy elhalad. Ha egy token átmegy, távolítsa el az üzenetet, és küldje tovább a tokent."

A Token Ring hálózatok két bitsebességgel működnek - 4 és 16 Mbit/s. Különböző sebességgel működő keverőállomások egy gyűrűben nem megengedettek.

A Token Ring technológia összetettebb technológia, mint az Ethernet. Hibatűrő tulajdonságokkal rendelkezik. A Token Ring hálózat meghatározza a használt hálózati vezérlési eljárásokat Visszacsatolás gyűrű alakú szerkezet - az elküldött keret mindig visszatér a küldő állomásra.

Rizs. 3.10. A TOKEN RING technológia elve

Egyes esetekben a hálózati működés során észlelt hibákat a rendszer automatikusan kiküszöböli, például az elveszett token visszaállítható. Más esetekben a hibákat csak rögzítik, és azok kiküszöbölését a karbantartók manuálisan végzik el.

A hálózat figyelésére az egyik állomás úgynevezett aktív monitorként működik. Az aktív monitor a csengetés inicializálása során kerül kiválasztásra, mint a maximális MAC-cím értékkel rendelkező állomás. Ha az aktív monitor meghibásodik, a csengetési inicializálási eljárás megismétlődik, és új aktív monitor kerül kiválasztásra. A Token Ring hálózat legfeljebb 260 csomópontot tartalmazhat.

A Token Ring hub lehet aktív vagy passzív. A passzív hub egyszerűen összeköti a portokat, így az ezekhez csatlakozó állomások egy gyűrűt alkotnak. A passzív MSAU nem végez jelerősítést vagy újraszinkronizálást.

Az aktív hub jelregeneráló funkciókat lát el, ezért néha ismétlőnek nevezik, mint az Ethernet szabványban.

Általában a Token Ring hálózat kombinált csillag-gyűrű konfigurációval rendelkezik. A végcsomópontok csillag topológiában csatlakoznak az MSAU-hoz, és maguk az MSAU-k speciális Ring In (RI) és Ring Out (RO) portokon keresztül egy gerinchálózati fizikai gyűrűt alkotnak.

A ringben lévő összes állomásnak azonos sebességgel kell működnie, vagy 4 Mbit/s vagy 16 Mbit/s. Az állomást a hubbal összekötő kábeleket lobe-kábeleknek, a hubokat összekötő kábeleket trönkkábeleknek nevezzük.

A Token Ring technológia lehetővé teszi különböző típusú kábelek használatát a végállomások és hubok összekapcsolásához:

– STP Type 1 – árnyékolt csavart érpár (Shielded Twistedpair).
Legfeljebb 260 állomás egy gyűrűvé kombinálható, legfeljebb 100 méteres leágazó kábelhosszal;

– UTP Type 3, UTP Type 6 – árnyékolatlan csavart érpár (Unshielded Twistedpair). Az állomások maximális száma 72-re csökken, legfeljebb 45 méteres leágazó kábelhosszal;

- Optikai kábel.

A passzív MSAU-k közötti távolság STP Type 1 kábel esetén elérheti a 100 m-t, UTP Type 3 kábel esetén a 45 m-t, az aktív MSAU-k között pedig a maximális távolság 730 m-re, illetve 365 m-re nő a kábel típusától függően.

A Token Ring maximális gyűrűhossza 4000 m. A Token Ring technológiában a maximális gyűrűhosszra és a gyűrűben lévő állomások számára vonatkozó korlátozások nem olyan szigorúak, mint az Ethernet technológiában. Itt ezek a korlátozások főként a marker gyűrű körüli elforgatásához szükséges időre vonatkoznak.

A Token Ring hálózati csomópontok hálózati adaptereiben minden időtúllépési érték konfigurálható, így több állomással és hosszabb gyűrűhosszúságú Token Ring hálózatot építhet.

A Token Ring technológia előnyei:

· üzenetek garantált kézbesítése;

· nagy adatátviteli sebesség (akár 160% Ethernet).

A Token Ring technológia hátrányai:

· drága médiaelérési eszközökre van szükség;

· a technológia megvalósítása bonyolultabb;

· 2 kábel szükséges (a megbízhatóság növelése érdekében): az egyik bejövő, a másik kimenő a számítógéptől a hubhoz;

· magas költség (az Ethernet 160-200%-a).

TechnológiaFDDI

Az FDDI (Fiber Distributed Data Interface) technológia - száloptikai elosztott adatinterfész - az első olyan helyi hálózati technológia, amelyben az adatátviteli közeg egy száloptikai kábel. A technológia a 80-as évek közepén jelent meg.

Az FDDI technológia nagyrészt a Token Ring technológián alapul, és támogatja a token átadásos hozzáférési módszert.

Az FDDI hálózat két száloptikai gyűrűre épül, amelyek a hálózati csomópontok közötti fő és tartalék adatátviteli útvonalat képezik. A két gyűrű használata az elsődleges módja a hibatűrés növelésének egy FDDI hálózatban, és azokat a csomópontokat, amelyek ki akarják használni ezt a megnövekedett megbízhatósági potenciált, mindkét gyűrűhöz kell csatlakoztatni.

Normál hálózati üzemmódban az adatok csak az elsődleges gyűrű összes csomópontján és kábelszakaszán haladnak át; ezt a módot Thru módnak nevezik – „végponttól végpontig” vagy „tranzit”. Ebben az üzemmódban a másodlagos gyűrű nem használatos.

Valamilyen típusú meghibásodás esetén, amikor az elsődleges gyűrű egy része nem tud adatot továbbítani (például kábelszakadás vagy csomópont meghibásodása), az elsődleges gyűrű összeolvad a másodlagos gyűrűvel, és ismét egyetlen gyűrűt alkot. Ezt a hálózati működési módot Wrap-nek, azaz a gyűrűk „hajtogatásának” vagy „hajtogatásának” nevezik. Az összecsukási művelet FDDI hubok és/vagy hálózati adapterek használatával történik.

Rizs. 3.11. IVS két ciklikus gyűrűvel vészüzemben

Az eljárás leegyszerűsítése érdekében az elsődleges gyűrűre vonatkozó adatok mindig egy irányban kerülnek továbbításra (a diagramokon ez az irány az óramutató járásával ellentétes irányban látható), a másodlagos gyűrűn pedig mindig az ellenkező irányba (az óramutató járásával megegyezően). Ezért, amikor két gyűrűből álló közös gyűrűt alakítanak ki, az állomások adói továbbra is a szomszédos állomások vevőivel maradnak kapcsolatban, ami lehetővé teszi az információ helyes továbbítását és vételét a szomszédos állomások számára.

Az FDDI hálózat elemeinek egyszeri meghibásodása esetén teljes mértékben vissza tudja állítani működését. Több meghibásodás esetén a hálózat több nem kapcsolódó hálózatra szakad.

Az FDDI hálózatokban a gyűrűket közös megosztott adatátviteli közegnek tekintik, ezért speciális hozzáférési módot határoztak meg számára. Ez a módszer nagyon közel áll a Token Ring hálózatok hozzáférési módszeréhez, és token ring módszernek is nevezik.

A hozzáférési mód különbségei az, hogy az FDDI hálózatban a token megőrzési idő nem állandó érték. Ez az idő a gyűrű terhelésétől függ - kis terhelésnél növekszik, nagy túlterheléseknél pedig nullára csökkenhet. A hozzáférési mód ezen változtatásai csak az aszinkron forgalmat érintik, ami nem kritikus a keretátvitel kis késéseinél. Szinkron forgalom esetén a token tartási ideje továbbra is rögzített érték.

Az FDDI technológia jelenleg támogatja a következő kábeltípusokat:

- Optikai kábel;

– árnyékolatlan, 5-ös kategóriájú csavart érpárú kábel. A legújabb szabvány később jelent meg, mint az optikai, és a neve TP-PMD (Physical Media Dependent).

A száloptikai technológia biztosítja a szükséges eszközöket az adatok egyik állomásról a másikra való átviteléhez optikai szálon keresztül, és meghatározza:

62,5/125 µm-es multimódusú optikai kábel használata fő fizikai közegként;

Az optikai jelteljesítményre és a hálózati csomópontok közötti maximális csillapításra vonatkozó követelmények. Szabványos többmódusú kábel esetén ezek a követelmények a csomópontok közötti maximális távolságot 2 km-re teszik, az egymódusú kábeleknél pedig a kábel minőségétől függően 10–40 km-re nő;

Az optikai bypass kapcsolókra és az optikai adó-vevőkre vonatkozó követelmények;

Optikai csatlakozók MIC (Media Interface Connector) paraméterei, jelöléseik;

1,3 nm hullámhosszú fény továbbítására szolgál;

Az FDDI gyűrű maximális teljes hossza 100 kilométer, a kettős csatlakozású állomások maximális száma 500.

Az FDDI technológiát a hálózatok kritikus területein történő felhasználásra fejlesztették ki – nagy hálózatok közötti gerinchálózati kapcsolatokra, például hálózatépítésre, valamint nagy teljesítményű szerverek hálózathoz történő csatlakoztatására. Ezért a fejlesztőknek megvoltak a fő követelményei ( méltóság):

- nagy adatátviteli sebesség biztosítása,

- hibatűrés protokoll szinten;

- nagy távolságok a hálózati csomópontok és a nagyszámú csatlakoztatott állomás között.

Mindezek a célok megvalósultak. Ennek eredményeként az FDDI technológia jó minőségűnek bizonyult, de nagyon drága ( hiba). Még az olcsóbb csavart érpár lehetőség megjelenése sem csökkentette jelentősen egyetlen csomópont FDDI hálózathoz való csatlakoztatásának költségeit. Ezért a gyakorlat azt mutatta, hogy az FDDI technológia fő alkalmazási területe a több épületből álló hálózatok gerince, valamint a nagyvárosi méretű hálózatok, vagyis az MAN osztály.

TechnológiaGyorsEthernet

A nagy sebességű és egyben olcsó technológia iránti igény a nagy teljesítményű munkaállomások hálózathoz történő csatlakoztatásához a 90-es évek elején egy kezdeményezési csoport létrehozásához vezetett, amely egy új Ethernet után kezdett keresni, ugyanaz az egyszerű és hatékony technológia, de 100 Mbit/s sebességgel.

A szakértők két táborra szakadtak, ami végül két, 1995 őszén elfogadott szabvány megjelenéséhez vezetett: a 802.3 bizottság jóváhagyta a Fast Ethernet szabványt, amely szinte teljesen lemásolja a 10 Mbit/s Ethernet technológiát.

A Fast Ethernet technológia érintetlenül hagyta a CSMA/CD hozzáférési módszert, így ugyanaz az algoritmus és ugyanazok az időzítési paraméterek bitintervallumokban (maga a bitintervallum 10-szeresére csökkent). A Fast Ethernet és az Ethernet közötti minden különbség fizikai szinten jelenik meg.

A Fast Ethernet szabvány három fizikai réteg specifikációt határoz meg:

- 100Base-TX 2 pár UTP 5. kategória vagy 2 pár STP Type 1 (4V/5V kódolási módszer);

- l00Base-FX többmódusú optikai kábelhez két optikai szállal (4V/5V kódolási módszer);

- 100Base-T4, amely 4 UTP 3. kategóriájú páron működik, de csak három párt használ egyszerre az átvitelhez, a maradékot pedig az ütközésészleléshez (8B/6T kódolási módszer).

A l00Base-TX/FX szabványok teljes duplex módban is működhetnek.

A Fast Ethernet hálózat maximális átmérője körülbelül 200 m, a pontosabb értékek a fizikai adathordozó specifikációjától függenek. A Fast Ethernet ütközési tartományban legfeljebb egy I. osztályú átjátszó engedélyezett (lehetővé teszi a 4B/5B kódok 8B/6T kódokká történő fordítását és fordítva), és legfeljebb kettő II. osztályú ismétlő (nem teszi lehetővé a kódok fordítását).

A Fast Ethernet technológia, ha csavart érpáron működik, lehetővé teszi, hogy az automatikus egyeztetési eljáráson keresztül két porton válassza ki a leghatékonyabb üzemmódot - sebesség 10 Mbit/s vagy 100 Mbit/s, valamint fél-duplex vagy full-duplex mód.

Gigabit Ethernet technológia

A Gigabit Ethernet technológia egy új, 1000 Mbps-os lépéssel bővíti az Ethernet család sebességhierarchiáját. Ez a szakasz lehetővé teszi a nagy helyi hálózatok hatékony kiépítését, amelyekben a hálózat alsóbb szintjei erős szerverei és gerincei 100 Mbit/s sebességgel működnek, és egy Gigabit Ethernet gerinchálózat köti össze őket, kellően nagy sávszélesség-tartalékot biztosítva.

A Gigabit Ethernet technológia fejlesztői nagyfokú folytonosságot tartottak fenn az Ethernet és a Fast Ethernet technológiákkal. A Gigabit Ethernet ugyanazokat a keretformátumokat használja, mint előző verziók Az Ethernet full-duplex és half-duplex módban működik, minimális változtatásokkal támogatja ugyanazt a CSMA/CD hozzáférési módot a megosztott adathordozón.

Annak érdekében, hogy félduplex módban 200 m-es maximális hálózati átmérőt biztosítsanak, a technológiafejlesztők 8-szorosára (64-ről 512 bájtra) növelték a minimális keretméretet. Egymás után több képkocka továbbítása is megengedett, az adathordozó felszabadítása nélkül, 8096 bájt intervallumban, ekkor nem kell a kereteket 512 bájtra feltölteni. A hozzáférési mód többi paramétere és a maximális keretméret változatlan maradt.

1998 nyarán elfogadták a 802.3z szabványt, amely háromféle kábel használatát határozza meg fizikai közegként:

- többmódusú optikai szál (távolság 500 m-ig),

- egymódusú optikai szál (távolság 5000 m-ig),

- kettős koaxiális (twinax), amelyen keresztül egyidejűleg adatátvitel történik két árnyékolt rézvezetőn keresztül, legfeljebb 25 m távolságban.

A Gigabit Ethernet 5-ös kategóriájú UTP egy változatának kifejlesztéséhez egy speciális 802.3ab csoportot hoztak létre, amely már kidolgozott egy szabványtervezetet az 5-ös kategóriájú UTP 4 pár felett. Ennek a szabványnak az átvétele a közeljövőben várható.

Könnyen telepíthető.

Jól ismert és legelterjedtebb hálózati technológia.

Olcsó hálózati kártyák.

Megvalósítási lehetőség különféle típusú kábel- és kábelrendszer-elrendezésekkel.

Az Ethernet hálózat hátrányai

A tényleges adatátviteli sebesség csökkenése erősen terhelt hálózatban annak teljes leállásáig az adatátviteli közeg ütközései miatt.

Hibaelhárítási nehézségek: amikor egy kábel elszakad, a teljes LAN szegmens meghibásodik, és meglehetősen nehéz lokalizálni a hibás csomópontot vagy hálózatszakaszt.

A Fast Ethernet rövid jellemzői.

Gyors Ethernet (Fast Ethernet) a 3Com által javasolt nagysebességű technológia 100 Mbit/s adatátviteli sebességű Ethernet hálózat megvalósítására, maximálisan megőrizve a 10 Mbites Ethernet (Ethernet-10) tulajdonságait, és formában valósítva meg. a 802.3u szabvány (pontosabban a 802.3 szabvány kiegészítése a 21-30. fejezetek szerint). A hozzáférési mód ugyanaz, mint az Ethernet-10 - CSMA/CD MAC rétegben, amely lehetővé teszi ugyanazon szoftverek és felügyeleti eszközök használatát az Ethernet hálózatokhoz.

A Fast Ethernet és az Ethernet-10 közötti összes különbség a fizikai rétegre összpontosul. 3 típusú kábelrendszert használnak:

többmódusú optikai kábel (2 szálat használnak);

Hálózati struktúra- hierarchikus faszerű, elosztókra épülő (pl. 10Base-T és 10Base-F), mivel koaxiális kábelt nem használnak.

Hálózati átmérő A Fast Ethernet 200 méterre csökken, ami a minimális hosszúságú keret átviteli idejének 10-szeres csökkenésével magyarázható, mivel az átviteli sebesség 10-szeresére nőtt az Ethernet-10-hez képest. A Fast Ethernet technológián alapuló nagy hálózatok kiépítése azonban lehetséges, köszönhetően az olcsó, nagy sebességű technológiák széles körben elterjedt elérhetőségének, valamint a switch-alapú LAN-ok rohamos fejlődésének. A Fast Ethernet protokoll kapcsolók használatakor full-duplex módban is működhet, amelyben a hálózat teljes hosszára nincs korlátozás, csak a szomszédos eszközöket összekötő fizikai szegmensek (adapter - kapcsoló vagy kapcsoló - kapcsoló).

Az IEEE 802.3u szabvány 3 Fast Ethernet fizikai réteg specifikációt határoz meg, amelyek nem kompatibilisek egymással:

100Base-TX - adatátvitel két árnyékolatlan 5. kategóriás páron (2 pár UTP 5. kategória vagy STP Type 1);

100Base-T4- adatátvitel négy árnyékolatlan 3., 4., 5. kategóriájú páron (4 3., 4. vagy 5. kategóriájú UTP páron);

100Base-FX- adatátvitel többmódusú optikai kábel két szálán.

Mennyi egy minimális (maximális) hosszúságú keret átviteli ideje (beleértve a preambulumot is) bitközökben egy 10 Mbit/s-os Ethernet hálózaton?

? 84 / 1538

Mi az a PDV (PVV)?

PDV – az az idő, ameddig az ütközési jelnek sikerül továbbterjednie a legtávolabbi hálózati csomóponttól – dupla átfutási idő (Path Delay Value)

PVV – a keretek közötti intervallum csökkentése (Path Variability Value)

Mi a PDV (PVV) határértéke?

PDV - legfeljebb 575 bites intervallumok

PVV - ha egy képkocka sorozat áthalad az összes átjátszón, akkor nem lehet több 49 bites intervallumnál

Hány bitintervallum jelent elegendő biztonsági ráhagyást a PDV számára? 4

Mikor kell kiszámítani az átjátszók maximális számát és a maximális hálózathosszt? Miért nem alkalmazhatjuk az 5-4-3 vagy a 4-hub szabályokat?

Amikor a különböző típusú átviteli közegek

Sorolja fel a különböző fizikai természetű szegmensekből álló Ethernet hálózat megfelelő működésének alapvető feltételeit!

az állomások száma legfeljebb 1024

az összes ág hossza nem haladja meg a szabványt

PDV nem több, mint 575

PVV - ha egy képkocka sorozat áthalad az összes átjátszón, akkor nem lehet több 49 bites intervallumnál

Mit értünk szegmensbázis alatt a PDV kiszámításakor?

Az átjátszók által bevezetett késések

Hol történik a legrosszabb keretütközés: a jobb, a bal vagy a köztes szegmensben?

Jobb oldalon - fogadás

Mikor szükséges kétszer elvégezni a PDV számítást? Miért?

Ha a szegmens hossza a hálózat távoli szélein eltérő, mert eltérő alaplatencia értékekkel rendelkeznek.

A Token Ring LAN rövid jellemzői.

Token Ring (token ring) - olyan hálózati technológia, amelyben az állomások csak akkor tudnak adatokat továbbítani, ha rendelkeznek egy tokennel, amely folyamatosan kering a gyűrű körül.

Az állomások maximális száma egy körben 256.

Az állomások közötti maximális távolság az átviteli közeg (kommunikációs vonal) típusától függ, és a következő:

Akár 8 gyűrű (MSAU) is összeköthető hidakkal.

A maximális hálózat hossza a konfigurációtól függ.

A Token Ring hálózati technológia célja.

A Token Ring hálózatot az IBM javasolta 1985-ben (az első verzió 1980-ban jelent meg). A Token Ring célja az volt, hogy a cég által gyártott minden típusú számítógépet hálózatba kapcsolja (a PC-ktől a mainframe számítógépekig).

Milyen nemzetközi szabvány határozza meg a Token Ring hálózati technológiát?

A Token Ring jelenleg egy nemzetközi IEEE 802.5 szabvány.

Mekkora sávszélességet biztosít a Token Ring LAN?

Ennek a technológiának két változata létezik, amelyek 4, illetve 16 Mbit/s adatátviteli sebességet biztosítanak.

Mi az MSAU többszörös hozzáférésű eszköz?

Az MSAU hub egy önálló egység, 8 csatlakozóval a számítógépek adapterkábelekkel történő csatlakoztatásához, és két külső csatlakozóval, amelyek más hubokhoz gerinckábelekkel csatlakoztathatók.

Több MSAU szerkezetileg összevonható egy csoportba (klaszterbe), amelyen belül az előfizetők gyűrűben kapcsolódnak, ami lehetővé teszi az egy központhoz csatlakozó előfizetők számának növelését.

Mindegyik adapter két többirányú kommunikációs vonalon keresztül csatlakozik az MSAU-hoz.

Rajzolja fel a Token Ring LAN szerkezetét és írja le a működését egy (több) MSAU alapján.

Egy - lásd fent

Több – (folytatás)…A főkábelben található két többirányú kommunikációs vonal az MSAU-kat gyűrűbe tudja kötni (3.3. ábra), ellentétben az egyirányú főkábellel, ahogy az a 3.2. ábrán látható.

Minden LAN csomópont kap egy keretet a szomszédos csomóponttól, visszaállítja a jelszinteket a névleges szintre, és továbbítja a keretet a következő csomópontnak.

A továbbított keret tartalmazhat adatokat, vagy lehet marker, ami egy speciális szolgáltatás 3 bájtos keret. A tokent birtokló csomópont jogosult adatátvitelre.

Amikor egy PC-nek keretet kell továbbítania, az adaptere megvárja a token megérkezését, majd a megfelelő réteg protokolljával előállított adatokat tartalmazó keretté alakítja és továbbítja a hálózatnak. A csomag a hálózaton keresztül adapterről adapterre kerül továbbításra, amíg el nem éri a célállomást, amely bizonyos biteket beállít benne, hogy megerősítse, hogy a keretet a címzett megkapta, és továbbítja a hálózatba. A csomag tovább halad a hálózaton, amíg vissza nem tér a küldő csomóponthoz, ahol ellenőrzik az átvitel helyességét. Ha a keret hiba nélkül került továbbításra a célba, a csomópont továbbítja a tokent a következő csomópontnak. Így a keretütközések lehetetlenek egy token-áteresztő LAN-ban.

Mi a különbség a Token Ring LAN fizikai topológiája és a logikai topológiája között?

A Token Ring fizikai topológiája kétféleképpen valósítható meg:

1) „csillag” (3.1. ábra);

A logikai topológia minden módszerben a „gyűrű”. A csomagot a gyűrű körül csomópontról csomópontra továbbítják, amíg vissza nem térnek ahhoz a csomóponthoz, ahonnan származott.

Húz lehetséges opciók Token Ring LAN struktúrák.

1) „csillag” (3.1. ábra);

2) „kiterjesztett gyűrű” (3.2. ábra).

A Token Ring LAN funkcionális felépítésének rövid leírása. Lásd a 93. sz

Az aktív monitor fogalma és funkciói Token Ring LAN-ban.

A Token Ring LAN inicializálásakor az egyik munkaállomás a következőként van kijelölve aktív monitor , amelyhez további vezérlőfunkciók vannak hozzárendelve a gyűrűben:

ideiglenes vezérlés a logikai gyűrűben a token elvesztésével kapcsolatos helyzetek azonosítása érdekében;

új token generálása tokenvesztés észlelése után;

diagnosztikai személyzet képzése bizonyos körülmények között.

Ha egy aktív monitor meghibásodik, sok más számítógépről új aktív monitor kerül hozzárendelésre.

Milyen tokenátviteli módot (módszert) használnak a Token Ring LAN-ban 16 Mbit/s sebességgel?

A hálózati teljesítmény növelésére a 16 Mbit/s sebességű Token Ringben az ún korai token átadási mód (Early Token Release – ETR), amelyben az RS a keretének elküldése után azonnal továbbítja a tokent a következő RS-nek. Ebben az esetben a következő RS-nek lehetősége van elküldeni a kereteit anélkül, hogy megvárná az eredeti RS átvitelének befejezését.

Sorolja fel a Token Ring LAN-okban használt kerettípusokat.

jelző; adatkeret; befejezési sorrend.

Rajzolja le és magyarázza el a Token Ring LAN token formátumát (adatkeret, befejezési sorrend).

Marker formátum

KO - végső limiter - [J | K | 1 | J | K | 1 | PC | OO]

Adatkeret formátum

SPK - képkocka kezdő sorozata

DE - kezdeti limiter - [ J|K| 0 |J|K| 0 | 0 | 0 ]

UD - hozzáférés-vezérlés - [ P|P|P|T|M|R|R|R]

Egyesült Királyság – HR menedzsment

AN - célcím

AI - forráscím

Adat - adatmező

KS - ellenőrző összeg

PKK - keret vége jel

KO - végső limiter

SC - keret állapota

Leállítási sorrend formátuma

A Token Ring LAN keretben a "hozzáférés vezérlés" mező felépítése.

UD- hozzáférés-szabályozás(Hozzáférés-vezérlés) - a következő szerkezettel rendelkezik: [ P | P | P | T | M | R | R | R ] , ahol PPP - prioritás bitek;

a hálózati adapter képes prioritásokat rendelni a jogkivonatokhoz és az adatkeretekhez úgy, hogy a prioritási szintet a prioritási bitek mezőbe 0-tól 7-ig terjedő számokként írja (a 7 a legmagasabb prioritás); Az RS-nek csak akkor van joga üzenetet továbbítani, ha saját prioritása nem alacsonyabb, mint a kapott token prioritása; T- marker bit: 0 a jelölőhöz és 1 az adatkerethez; M- monitor bit: 1, ha a keretet az aktív monitor továbbítja, és 0 egyébként; Ha egy aktív monitor 1-gyel egyenlő monitorbittel rendelkező keretet kap, az azt jelenti, hogy az üzenet vagy token megkerülte a LAN-t anélkül, hogy megtalálta volna a célját; RRR- a foglalási biteket prioritási bitekkel együtt használják; A PC lefoglalhatja a hálózat további használatát, ha prioritási értékét a foglalási bitekbe helyezi, ha prioritása magasabb, mint a foglalási mező aktuális értéke;

ezt követően, amikor az adó csomópont a visszaküldött adatkeret vételekor új tokent generál, annak prioritását a korábban vett keret foglalási mezőjének értékével egyenlőnek állítja be; így a token átkerül abba a csomópontba, amely a foglalási mezőben a legmagasabb prioritást állította be;

A Token Ring LAN token "access control" mezőjének prioritási bitjeinek (token bit, monitor bit, foglalás bitek) hozzárendelése. Lásd fent

Mi a különbség a MAC réteg keretei és az LLC réteg keretei között?

Egyesült Királyság- HR menedzsment(Frame Control - FC) meghatározza a keret típusát (MAC vagy LLC) és a MAC vezérlőkódot; egy egybájtos mező két területet tartalmaz:

Ahol FF- keretformátum (típus): 00 - MAC típusú kerethez; 01 - LLC szintű kerethez; (a 10-es és 11-es értékek fenntartva); 00 - fel nem használt tartalék bitek; CCCC- MAC keretkód (fizikai vezérlőmező), amely meghatározza, hogy melyik (IEEE 802.5 szabvány által meghatározott) MAC szintű vezérlő kerethez tartozik;

Az adatkeret melyik mezője jelzi a MAC típust (LLC)? A Büntető törvénykönyv mezőben (lásd fent)

Az adatmező hossza Token Ring LAN keretekben.

Az adatmező hosszára nincs különösebb korlátozás, bár a gyakorlatban ez a különálló munkaállomás hálózat elfoglalási idejére vonatkozó korlátozások miatt merül fel, és 4096 bájt, és elérheti a 18 KB-ot egy átviteli sebességű hálózatnál. 16 Mbit/s.

Milyen további információkat tartalmaz a LAN Token Ring keretvéghatároló és miért?

A KO egy végső limiter, amely az elektromos impulzusok egyedi sorozatán kívül további két, egyenként 1 bites területet tartalmaz:

köztes keret bit (Köztes keret), értékeket véve:

1, ha a keret egy többcsomagos átvitel része,

0, ha a keret az utolsó vagy az egyetlen;

hiba észlelt bit (Error-detected), amely 0-ra van állítva a keret forrásnál történő létrehozásakor, és 1-re módosítható, ha hibát észlel a hálózati csomópontokon való áthaladáskor; ezt követően a keret hibakontroll nélkül újraküldésre kerül a következő csomópontokban, amíg el nem éri a forráscsomópontot, amely ebben az esetben újra megkísérli a keret továbbítását;

Hogyan működik a Token Ring hálózat, ha a "hiba észlelt bitje" a keretvéghatárolónál "1"-re van állítva?

ezt követően a keret hibakontroll nélkül újraküldésre kerül a következő csomópontokban, amíg el nem éri a forráscsomópontot, amely ebben az esetben újra megkísérli a keret továbbítását;

A Token Ring LAN adatkeret "csomag állapota" mezőjének felépítése.

SK- (állapot) keret állapota(Frame Status - FS) - egy egybájtos mező, amely 4 lefoglalt bitet (R) és két belső mezőt tartalmaz:

címfelismerő bit (jelző) (A);

A csomagmásolás bitje (jelzője) (C): [ A.C.R.R.A.C.R.R.]

Mivel az ellenőrző összeg nem fedi le az SP mezőt, a bájt minden egybites mezője megkettőződik az adatok megbízhatóságának garantálása érdekében.

Az átviteli csomópont a biteket 0-ra állítja AÉs VAL VEL.

A fogadó csomópont a keret fogadása után állítja be a bitet A az 1-ben.

Ha a keretnek a fogadó csomópont pufferébe másolása után nem észlelünk hibát a keretben, akkor a bit VAL VEL szintén 1-re van állítva.

Így a sikeres keretátvitel jele a keret visszatérése a forráshoz a bitekkel: A=1 és VAL VEL=1.

A=0 azt jelenti, hogy a célállomás már nincs a hálózaton, vagy a számítógép nem működik (ki van kapcsolva).

A=1És С=0 azt jelenti, hogy hiba történt a keretnek a forrástól a célig vezető útvonalán (a záró elválasztóban a hibaérzékelő bit is 1-re lesz állítva).

A=1, C=1 a hibaészlelési bit = 1 pedig azt jelenti, hogy hiba történt a keretnek a céltól a forrásig tartó visszatérési útján, miután a keretet a célcsomópont sikeresen fogadta.

Mit jelez a „címfelismerő bit” („csomagmásoló bit a pufferbe”) értéke 1 (0)?- Lásd fent

Az állomások maximális száma egy Token Ring LAN-ban...?-256

Mekkora a maximális távolság a Token Ring LAN állomásai között?

Az állomások közötti maximális távolság az átviteli közeg típusától függ

(kommunikációs vonalak), és összege:

100 méter - csavart érpárnak (UTP 4. kategória);

150 méter - csavart érpárhoz (IBM 1. típus);

3000 méter - optikai multimódusú kábelhez.

A Token Ring előnyei és hátrányai.

A Token Ring előnyei:

ütközések hiánya az adatátviteli közegben;

Garantált hozzáférési idő biztosított minden hálózati felhasználó számára;

A Token Ring hálózat nagy terhelés mellett is jól működik, akár 100%-os terhelésig, ellentétben az Ethernettel, amelyben a hozzáférési idő 30%-os vagy annál nagyobb terhelés esetén is jelentősen megnő; ez rendkívül fontos a valós idejű hálózatok számára;

az Ethernet-hez képest egy keretben megengedhető nagyobb adatméret (18 KB-ig) nagyobb adatmennyiség átvitelekor biztosítja a hálózat hatékonyabb működését;

a tényleges adatátviteli sebesség a Token Ring hálózatban nagyobb lehet, mint a hagyományos Ethernetben (a tényleges sebesség a használt adapterek hardver jellemzőitől és a hálózati számítógépek sebességétől függ).

A Token Ring hátrányai:

a Token Ring hálózat magasabb költsége az Ethernethez képest, mert:

az adapterek drágábbak a bonyolultabb Token Ring protokoll miatt;

az MSAU koncentrátorok beszerzésének többletköltségei;

a Token Ring hálózat kisebb mérete az Ethernethez képest;

a marker integritásának ellenőrzésének szükségessége.

Mely LAN-ok ütközésmentesek az adatátviteli közegben (garantált hozzáférési idő minden hálózati felhasználó számára biztosított)?

Token hozzáféréssel rendelkező LAN-on

Az FDDI LAN rövid jellemzői.

Az állomások maximális száma a ringben 500.

A hálózat maximális hossza 100 km.

Átviteli közeg - optikai kábel (esetleg csavart érpár).

Az állomások közötti maximális távolság az átviteli közeg típusától függ, és a következő:

2 km - optikai multimódusú kábelhez.

50 (40?) km - egymódusú optikai kábelhez;

100 m - csavart érpárnak (UTP 5. kategória);

100 m - csavart érpárhoz (IBM 1. típus).

A hozzáférési mód token.

Adatátviteli sebesség - 100 Mbit/s (200 Mbit/s full-duplex átviteli mód esetén).

A hálózat teljes hosszának korlátozása annak az időnek a korlátozásából adódik, amely alatt a jel teljesen körbejárja a gyűrűt, így biztosítva a maximálisan megengedett hozzáférési időt. Az előfizetők közötti maximális távolságot a kábelben lévő jelek csillapítása határozza meg.

Mit jelent az FDDI rövidítés?

FDDI (Fiber Distributed Data Interface – száloptikai adatelosztó interfész) – az egyik első nagy sebességű LAN technológia.

Az FDDI hálózati technológia célja.

Az FDDI szabvány a nagy adatátviteli sebességre összpontosít - 100 Mbit/s. Ezt a szabványt úgy alakították ki, hogy a lehető legjobban kompatibilis legyen az IEEE 802.5 Token Ring szabvánnyal. Az ettől a szabványtól való csekély eltéréseket az határozza meg, hogy nagyobb adatátviteli sebességet kell biztosítani nagy távolságokon.

Az FDDI technológia magában foglalja az optikai szálak átviteli közegként való használatát, amely biztosítja:

magas megbízhatóság;

az újrakonfigurálás rugalmassága;

nagy adatátviteli sebesség - 100 Mbit/s;

nagy távolságok az állomások között (multimódusú optikai szálak esetén - 2 km; egymódusú szálak esetén lézerdiódák használata esetén - legfeljebb 40 km; a teljes hálózat maximális hossza - 200 km).

Mekkora sávszélesség érhető el egy FDDI LAN-on?

Ethernet, szegmensekből áll különféle típusok, sok kérdés merül fel, elsősorban a hálózat megengedett legnagyobb méretével (átmérőjével) és a különböző elemek lehetséges maximális számával kapcsolatban. A hálózat csak akkor fog működni, ha terjedési késleltetés a benne lévő jel nem lépi túl a határértéket. Ezt a kiválasztott határozza meg csereszabályozási módszer CSMA/CD, ütközésészlelésen és -felbontáson alapul.

Mindenekelőtt meg kell jegyezni, hogy az egyes szegmensekből összetett Ethernet konfigurációk előállításához két fő köztes eszköztípust használnak:

• Az átjátszó-koncentrátorok (hubok) átjátszók halmaza, és logikailag nem választják el a hozzájuk kapcsolódó szegmenseket;
• A kapcsolók információt adnak át a szegmensek között, de nem adják át az ütközéseket szegmensről szegmensre.

Bonyolultabb kapcsolók használatakor az egyes szegmensek konfliktusai lokálisan, magukban a szegmensekben oldódnak meg, de nem terjednek át a hálózaton, mint az egyszerűbb átjátszó hubok esetében. Ennek alapvető jelentősége van az Ethernet hálózati topológia kiválasztásánál, hiszen az abban alkalmazott CSMA/CD hozzáférési mód feltételezi a konfliktusok jelenlétét és azok feloldását, a hálózat teljes hosszát pedig pontosan meghatározza a konfliktuszóna mérete, a ütközési tartomány. Így az átjátszó hub használata nem osztja fel a konfliktuszónát, míg az egyes kapcsolóhubok a konfliktuszónát részekre osztják. Switch használatakor a teljesítményt minden hálózati szegmensre külön-külön, ismétlő hubok használatakor pedig a hálózat egészére vonatkozóan kell értékelni.

A gyakorlatban az átjátszó hubokat sokkal gyakrabban használják, mivel egyszerűbbek és olcsóbbak. Ezért a jövőben majd beszélünk pontosan róluk.

Az Ethernet-konfiguráció kiválasztásakor és kiértékelésekor két fő modellt használnak.

1. modell szabályai

Az első modell olyan szabályokat fogalmaz meg, amelyeket a hálózattervezőnek követnie kell az egyes számítógépek és szegmensek összekapcsolásakor:

1. A szegmenshez csatlakoztatott átjátszó vagy hub eggyel csökkenti a szegmenshez csatlakozó előfizetők maximális megengedett számát.
2. A két előfizető közötti teljes útvonal legfeljebb öt szegmensből, négy hubból (ismétlőből) és két adó-vevőből (MAU) állhat.
3. Ha az előfizetők közötti út öt szegmensből és négy koncentrátorból (ismétlőből) áll, akkor azon szegmensek száma, amelyekhez az előfizetők csatlakoznak, nem haladhatja meg a hármat, a fennmaradó szegmenseknek pedig egyszerűen össze kell kötniük egymással a koncentrátorokat (átjátszókat). Ez a már említett „5-4-3 szabály”.
4. Ha az előfizetők közötti út négy szegmensből és három hubból (ismétlőből) áll, akkor a következő feltételeknek kell teljesülniük:
   • a hubokat (repeatereket) összekötő 10BASE-FL szegmensű optikai kábel maximális hossza nem haladhatja meg az 1000 métert;
   • a hubokat (repeatereket) számítógépekkel összekötő 10BASE-FL szegmensű optikai kábel maximális hossza nem haladhatja meg a 400 métert;
   • A számítógépek minden szegmenshez csatlakozhatnak.

Ha betartja ezeket a szabályokat, biztos lehet benne, hogy a hálózat működőképes lesz. Ebben az esetben nincs szükség további számításokra. Úgy gondolják, hogy ezeknek a szabályoknak való megfelelés garantálja a jel elfogadható késleltetését a hálózatban.

A csomópontok interakciójának szervezésekor a helyi hálózatokban a fő szerepet a kapcsolati réteg protokoll kapja. Ahhoz azonban, hogy a kapcsolati réteg megbirkózzon ezzel a feladattal, a helyi hálózatok szerkezetének meglehetősen specifikusnak kell lennie, például a legnépszerűbb kapcsolati réteg protokollt - az Ethernetet - úgy tervezték, hogy az összes hálózati csomópontot párhuzamosan csatlakoztassa egy közös buszhoz. őket - egy darab koaxiális kábel. Hasonló megközelítés a használata egyszerű szerkezetek A helyi hálózaton lévő számítógépek közötti kábeles kapcsolatok megfeleltek az első helyi hálózatok fejlesztői által a 70-es évek második felében kitűzött fő célnak. A cél az volt, hogy egyszerű és olcsó megoldást találjunk több tucat, egy épületben található számítógép számítógépes hálózatba kapcsolására.

Az Ethernet technológia fejlesztése során nagy sebességű opciókat hoztak létre: IEEE802.3u/Fast Ethernet és IEEE802.3z/Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet technológia a klasszikus Ethernet technológia evolúciós fejlesztése. Fő előnyei a következők:

1) a hálózati szegmensek átviteli sebességének növelése 100 Mb/s-ig;

2) az Ethernet véletlen hozzáférési módszerének megőrzése;

3) a csillag alakú hálózati topológia fenntartása és a hagyományos adatátviteli médiák - sodrott érpár és optikai kábel - támogatása.

Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik a fokozatos átállást a 10Base-T hálózatokról - az Ethernet ma legnépszerűbb változatáról - a nagy sebességű hálózatokra, amelyek jelentős folytonosságot biztosítanak az ismert technológiával: A Fast Ethernet nem igényli a személyzet radikális átképzését és a berendezések cseréjét az összes hálózatban csomópontok. A hivatalos 100Base-T (802.3u) szabvány három különböző fizikai réteg specifikációt hozott létre (a hétrétegű OSI-modell tekintetében), hogy támogassa a következő típusú kábelezési rendszereket:

1) 100Base-TX kétpáros kábelhez árnyékolatlan, 5. kategóriájú UTP csavart érpáron vagy 1. típusú, árnyékolt csavart érpárú STP-n;

2) 100Base-T4 négypáros kábelhez árnyékolatlan csavart érpáron, 3., 4. vagy 5. kategóriájú UTP-n;

3) 100Base-FX többmódusú optikai kábelhez.

Gigabit Ethernet 1000Base-T, csavart érpáron és optikai kábelen alapul. Mivel a Gigabit Ethernet technológia kompatibilis a 10 Mbps és 100 Mbps Ethernettel, egyszerű migráció ezt a technológiát szoftverbe, kábelezésbe és a személyzet képzésébe való jelentős beruházás nélkül.

A Gigabit Ethernet technológia az IEEE 802.3 Ethernet kiterjesztése, amely ugyanazt a csomagstruktúrát, formátumot és CSMA/CD-t, teljes duplexet, áramlásvezérlést és egyebeket támogatja, miközben elméletileg tízszeres teljesítménynövekedést biztosít. A CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection – többszörös hozzáférés vivőérzékelővel és ütközésérzékeléssel) egy olyan technológia, amely többszörös hozzáférést biztosít egy közös átviteli közeghez egy helyi számítógépes hálózatban ütközésvezérléssel. A CSMA/CD decentralizált véletlenszerű módszerekre utal. Mind normál Ethernet típusú hálózatokban, mind nagy sebességű hálózatokban (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) használatos. Más néven hálózati protokoll, amely a CSMA/CD sémát használja. A CSMA/CD protokoll az adatkapcsolati rétegben működik az OSI modellben.

Gigabit Ethernet - 1000 Mbit/s átviteli sebességet biztosít. A szabvány alábbi módosításai léteznek:

1) 1000BASE-SX - 850 nm-es fényjel hullámhosszú optikai kábelt használnak.

2) 1000BASE-LX - 1300 nm fényjel hullámhosszú optikai kábelt használnak.

A szabványos hálózatok közül a legelterjedtebb az Ethernet hálózat. 1972-ben jelent meg, 1985-ben pedig nemzetközi szabvány lett. A legnagyobb nemzetközi szabványügyi szervezetek fogadták el: a 802-es IEEE-bizottság (Elektromos és Elektronikus Mérnökök Intézete) és az ECMA (Európai Számítógépgyártók Szövetsége).

A szabvány neve IEEE 802.3 (angolul „nyolc oh két pont három”). Többszörös hozzáférést határoz meg egy monó busz típusú csatornához ütközésészlelés és átvitelvezérléssel, vagyis a már említett CSMA/CD hozzáférési módszerrel.

Az eredeti IEEE 802.3 szabvány főbb jellemzői:

· topológia – busz;

· átviteli közeg – koaxiális kábel;

· átviteli sebesség – 10 Mbit/s;

· maximális hálózathossz – 5 km;

· az előfizetők maximális száma – legfeljebb 1024;

· hálózati szakasz hossza – 500 m-ig;

· előfizetők száma egy szegmensben - legfeljebb 100;

· hozzáférési mód – CSMA/CD;

· keskeny sávú átvitel, azaz moduláció nélkül (mono csatorna).

Szigorúan véve kisebb különbségek vannak az IEEE 802.3 és az Ethernet szabványok között, de ezeket általában figyelmen kívül hagyják.

Az Ethernet hálózat ma a legnépszerűbb a világon (a piac több mint 90%-a), és vélhetően a következő években is az marad. Ezt nagyban elősegítette, hogy kezdettől fogva nyitottak voltak a hálózat jellemzői, paraméterei és protokolljai, aminek következtében világszerte hatalmas számú gyártó kezdett el egymással teljesen kompatibilis Ethernet berendezéseket gyártani. .

A klasszikus Ethernet hálózat kétféle (vastag és vékony) 50 ohmos koaxiális kábelt használt. Azonban a közelmúltban (a 90-es évek eleje óta) az Ethernet legszélesebb körben használt változata az, hogy átviteli közegként csavart érpárt használnak. Szabványt határoztak meg az optikai kábelhálózatokban való használatra is. Az eredeti IEEE 802.3 szabványt kiegészítették a változásokkal. 1995-ben egy további szabvány jelent meg az Ethernet gyorsabb, 100 Mbit/s sebességgel működő változatára (az ún. Fast Ethernet, IEEE 802.3u szabvány), átviteli közegként sodrott érpárt vagy optikai kábelt használva. 1997-ben megjelent egy 1000 Mbit/s sebességű változat is (Gigabit Ethernet, IEEE 802.3z szabvány).

A szabványos busz topológián kívül egyre gyakrabban alkalmazzák a passzív csillag és passzív fa topológiákat. Ez a hálózat különböző részeit (szegmenseit) összekötő átjátszók és átjátszóhubok használatát jelenti. Ennek eredményeként a különböző típusú szegmenseken faszerű szerkezet alakulhat ki (7.1. ábra).

A szegmens (a hálózat része) lehet klasszikus busz vagy egyetlen előfizető. Buszszegmensekhez koaxiális kábelt, passzív csillagsugarakhoz (elosztóhoz való csatlakoztatáshoz) használnak egyedi számítógépek) – sodrott érpár és optikai kábel. A kapott topológiával szemben támasztott fő követelmény, hogy ne tartalmazzon zárt útvonalakat (hurkokat). Valójában kiderül, hogy minden előfizető egy fizikai buszra csatlakozik, mivel mindegyikük jele egyszerre terjed minden irányba, és nem tér vissza (mint egy gyűrűben).

A hálózat egészének maximális kábelhossza (maximális jelút) elméletileg elérheti a 6,5 ​​kilométert, de gyakorlatilag nem haladja meg a 3,5 kilométert.

Rizs. 7.1. Klasszikus Ethernet hálózati topológia.

A Fast Ethernet hálózatnak nincs fizikai busz topológiája, csak passzív csillagot vagy passzív fát használnak. Ezenkívül a Fast Ethernet sokkal szigorúbb követelményeket támaszt a maximális hálózathosszra vonatkozóan. Végül is az átviteli sebesség 10-szeres növelésével és a csomagformátum megőrzésével a minimális hossza tízszeresére csökken. Így a hálózaton keresztüli kettős jelátviteli idő megengedett értéke 10-szeresére csökken (5,12 μs versus 51,2 μs Ethernet esetén).

A szabványos Manchester-kód az Ethernet-hálózaton történő információtovábbításra szolgál.

Az Ethernet hálózathoz való hozzáférés véletlenszerű CSMA/CD módszerrel történik, biztosítva az előfizetők egyenlőségét. A hálózat változó hosszúságú csomagokat használ.

A 10 Mbit/s sebességgel működő Ethernet hálózathoz a szabvány négy fő hálózati szegmenstípust határoz meg, amelyek különböző információátviteli médiákra összpontosítanak:

· 10BASE5 (vastag koaxiális kábel);

· 10BASE2 (vékony koaxiális kábel);

· 10BASE-T (csavart érpár);

· 10BASE-FL (száloptikai kábel).

A szegmens neve három elemből áll: a „10” szám 10 Mbit/s átviteli sebességet jelent, a BASE szó az alapfrekvenciasávban (vagyis a nagyfrekvenciás jel modulálása nélkül) történő átvitelt, az utolsó elem a szakasz megengedett hossza: „5” – 500 méter, „2” – 200 méter (pontosabban 185 méter) vagy a kommunikációs vonal típusa: „T” – csavart érpár (az angol „twisted-pair” szóból) ), „F” – száloptikai kábel (az angol „fiber optic” szóból).

Hasonlóképpen, a 100 Mbit/s sebességgel (Fast Ethernet) működő Ethernet hálózathoz a szabvány három szegmenstípust határoz meg, amelyek az átviteli adathordozók típusaiban különböznek egymástól:

· 100BASE-T4 (négyes csavart érpár);

· 100BASE-TX (kettős csavart érpár);

· 100BASE-FX (száloptikai kábel).

Itt a „100” szám 100 Mbit/s átviteli sebességet jelent, a „T” betű sodrott érpárt, az „F” betű pedig az optikai kábelt. A 100BASE-TX és 100BASE-FX típusokat néha 100BASE-X néven kombinálják, a 100BASE-T4 és 100BASE-TX típusokat pedig 100BASE-T néven.

Token-Ring hálózat

A Token-Ring hálózatot az IBM javasolta 1985-ben (az első verzió 1980-ban jelent meg). Célja volt, hogy az IBM által gyártott összes számítógéptípust hálózatba kapcsolja. Már az a tény, hogy az IBM, a legnagyobb számítástechnikai berendezések gyártója támogatja, arra utal, hogy különös figyelmet kell fordítani rá. De ugyanilyen fontos, hogy a Token-Ring jelenleg az IEEE 802.5 nemzetközi szabvány (bár vannak kisebb különbségek a Token-Ring és az IEEE 802.5 között). Ezzel a hálózat az Ethernettel azonos állapotba kerül.

A Token-Ringet az Ethernet megbízható alternatívájaként fejlesztették ki. És bár az Ethernet most már minden más hálózatot felvált, a Token-Ring nem tekinthető reménytelenül elavultnak. Világszerte több mint 10 millió számítógép kapcsolódik ehhez a hálózathoz.

A Token-Ring hálózat gyűrű topológiával rendelkezik, bár külsőre inkább csillagnak tűnik. Ennek oka az a tény, hogy az egyes előfizetők (számítógépek) nem közvetlenül, hanem speciális hubokon vagy többszörös hozzáférésű eszközökön (MSAU vagy MAU - Multistation Access Unit) keresztül csatlakoznak a hálózathoz. Fizikailag a hálózat csillaggyűrűs topológiát alkot (7.3. ábra). A valóságban az előfizetők még mindig egy gyűrűben egyesülnek, azaz mindegyikük információt továbbít az egyik szomszédos előfizetőnek, és kap információt a másiktól.

Rizs. 7.3. A Token-Ring hálózat csillaggyűrűs topológiája.

Az IBM Token-Ring hálózat átviteli közege kezdetben sodrott érpár volt, árnyékolatlan (UTP) és árnyékolt (STP) is, de aztán megjelentek a felszerelési lehetőségek a koaxiális kábelre, valamint az FDDI szabványban az optikai kábelre is.

Alapvető specifikációk a Token-Ring hálózat klasszikus verziója:

· IBM 8228 MAU típusú hubok maximális száma – 12;

· maximális előfizetők száma a hálózatban – 96;

· az előfizető és a hub közötti maximális kábelhossz 45 méter;

· a hubok közötti maximális kábelhossz 45 méter;

· az összes hubot összekötő kábel maximális hossza 120 méter;

· adatátviteli sebesség – 4 Mbit/s és 16 Mbit/s.

Minden megadott jellemző árnyékolatlan, csavart érpárú kábel használatára vonatkozik. Más átviteli közeg használata esetén a hálózati teljesítmény változhat. Például árnyékolt csavart érpár (STP) használatakor az előfizetők száma 260-ra növelhető (96 helyett), a kábel hossza 100 méterre (45 helyett), a hubok száma növelhető 33, a hubokat összekötő gyűrű teljes hossza pedig akár 200 méter is lehet. Az optikai kábel lehetővé teszi a kábel hosszának akár két kilométerre történő növelését.

Az információk Token-Ringbe történő átviteléhez kétfázisú kódot használnak (pontosabban annak verzióját, amely a bitintervallum közepén kötelező átmenettel rendelkezik). Mint minden csillag topológiánál, nincs szükség további elektromos lezárásra vagy külső földelésre. Az egyeztetést a hálózati adapterek és hubok hardverei végzik.

A kábelek csatlakoztatásához a Token-Ring RJ-45 csatlakozókat (árnyékolatlan csavart érpárhoz), valamint MIC-et és DB9P-t használ. A kábelben lévő vezetékek az azonos nevű csatlakozóérintkezőket kötik össze (azaz úgynevezett „egyenes” kábeleket használnak).

A Token-Ring hálózat klasszikus változatában mind a megengedett méretben, mind a maximális előfizetői számban alulmúlja az Ethernet hálózatot. Az átviteli sebességet tekintve a Token-Ring jelenleg 100 Mbps (High Speed ​​​​Token-Ring, HSTR) és 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring) változatban érhető el. A Token-Ringet támogató cégek (köztük IBM, Olicom, Madge) nem szándékoznak feladni hálózatukat, az Ethernet méltó versenytársának tekintve.

Az Ethernet berendezésekhez képest a Token-Ring berendezések észrevehetően drágábbak, mivel bonyolultabb módszert alkalmaznak a központ kezelésére, így a Token-Ring hálózat nem terjedt el annyira.

Az Ethernettől eltérően azonban a Token-Ring hálózat sokkal jobban képes kezelni a magas terhelési szintet (több mint 30-40%), és garantált hozzáférési időt biztosít. Erre például ipari hálózatoknál van szükség, ahol a külső eseményre adott válasz késése súlyos balesetekhez vezethet.

A Token-Ring hálózat a klasszikus token hozzáférési módszert alkalmazza, vagyis a gyűrű körül folyamatosan kering egy token, amelyhez az előfizetők csatolhatják adatcsomagjaikat (lásd 4.15. ábra). Ez magában foglalja a hálózat olyan fontos előnyét, mint az ütközések hiánya, de vannak hátrányai is, különösen, hogy ellenőrizni kell a token integritását és a hálózat működésének függőségét az egyes előfizetőktől (egy meghibásodás esetén az előfizetőt ki kell zárni a ringből).

A csomag Token-Ring-hez való továbbításának maximális ideje 10 ms. Maximum 260 előfizetővel a teljes csengetési ciklus 260 x 10 ms = 2,6 s lesz. Ez idő alatt mind a 260 előfizető képes lesz továbbítani a csomagjait (ha persze van mit továbbítaniuk). Ezalatt az ingyenes token minden előfizetőhöz biztosan eljut. Ugyanez az intervallum a Token-Ring hozzáférési idejének felső határa.

Arcnet hálózat

Arcnet hálózat (vagy ARCnet az angol Attached Resource Computer Netből, számítógép hálózat csatlakoztatott erőforrások) az egyik legrégebbi hálózat. A Datapoint Corporation fejlesztette ki 1977-ben. Nincsenek nemzetközi szabványok erre a hálózatra, bár a token hozzáférési módszer ősének tekintik. A szabványok hiánya ellenére az Arcnet hálózat egészen a közelmúltig (1980-1990) népszerű volt, még az Ethernettel is komolyan versenyzett. Számos vállalat gyártott berendezéseket az ilyen típusú hálózatokhoz. Most azonban az Arcnet berendezések gyártása gyakorlatilag leállt.

Az Arcnet hálózat fő előnyei az Ethernet-hez képest a korlátozott hozzáférési idő, a kommunikáció nagy megbízhatósága, a könnyű diagnosztizálás és az adapterek viszonylag alacsony költsége. A hálózat legjelentősebb hátránya az alacsony információátviteli sebesség (2,5 Mbit/s), a címzési rendszer és a csomagformátum.

Az Arcnet hálózaton történő információtovábbításhoz egy meglehetősen ritka kódot használnak, amelyben a logikai egy két impulzusnak felel meg egy bitintervallum alatt, a logikai nulla pedig egy impulzusnak. Nyilvánvaló, hogy ez egy önidőzített kód, amely még Manchesternél is nagyobb kábelsávszélességet igényel.

A hálózat átviteli közege egy koaxiális kábel, amelynek jellemző impedanciája 93 Ohm, például RG-62A/U márka. A csavart érpárú (árnyékolt és árnyékolatlan) opciókat nem használják széles körben. Optikai kábel opciókat is javasoltak, de ezek sem mentették meg az Arcnetet.

Topológiaként az Arcnet hálózat egy klasszikus buszt (Arcnet-BUS), valamint egy passzív csillagot (Arcnet-STAR) használ. A csillag koncentrátorokat (hubokat) használ. A busz- és csillagszegmensek fa topológiává kombinálhatók hubok segítségével (mint az Ethernetben). A fő korlátozás az, hogy a topológiában nem lehetnek zárt útvonalak (hurkok). Egy másik korlátozás: az elosztókkal összekapcsolt szegmensek száma nem haladhatja meg a hármat.

Így az Arcnet hálózat topológiája a következő (7.15. ábra).

Rizs. 7.15. Az Arcnet hálózati topológia busz típusú (B – adapterek buszon való munkához, S – adapterek csillagban történő munkához).

Az Arcnet hálózat főbb műszaki jellemzői a következők.

· Átviteli közeg – koaxiális kábel, csavart érpár.

· A hálózat maximális hossza 6 kilométer.

· A maximális kábelhossz az előfizetőtől a passzív hubig 30 méter.

· A maximális kábelhossz az előfizetőtől az aktív elosztóig 600 méter.

· Az aktív és passzív hubok közötti maximális kábelhossz 30 méter.

· Maximális kábelhossz között aktív koncentrátorok– 600 méter.

· A hálózatban az előfizetők maximális száma 255.

· A buszszegmens előfizetőinek maximális száma 8.

· Az előfizetők közötti minimális távolság a buszon 1 méter.

· A buszszakasz maximális hossza 300 méter.

· Adatátviteli sebesség – 2,5 Mbit/s.

Összetett topológiák létrehozásakor ügyelni kell arra, hogy az előfizetők közötti hálózatban a jelterjedés késése ne haladja meg a 30 μs-ot. A kábel maximális jelcsillapítása 5 MHz-es frekvencián nem haladhatja meg a 11 dB-t.

Az Arcnet hálózat token hozzáférési módszert használ (jogátruházási módszer), de ez némileg eltér a Token-Ring hálózatétól. Ez a módszer áll a legközelebb az IEEE 802.4 szabványban megadotthoz.

Csakúgy, mint a Token-Ring esetében, az Arcnetben is teljesen kiküszöbölhetők a konfliktusok. Mint minden token hálózat, az Arcnet is jól viseli a terhelést, és hosszú hozzáférési időt garantál a hálózathoz (ellentétben az Ethernettel). A jelölő összes előfizetőjének megkerülési ideje 840 ms. Ennek megfelelően ugyanaz az intervallum határozza meg a hálózati hozzáférési idő felső határát.

A tokent egy speciális előfizető – a hálózati vezérlő – állítja elő. Ez a minimális (nulla) címmel rendelkező előfizető.

FDDI hálózat

Az FDDI hálózat (az angol Fibre Distributed Data Interface, fiber-optic distributed data interface) a helyi hálózati szabványok egyik legújabb fejlesztése. Az FDDI szabványt az American National Standards Institute ANSI javasolta (ANSI specifikáció X3T9.5). Ezután elfogadták az ISO 9314 szabványt, amely megfelel az ANSI előírásoknak. A hálózati szabványosítás szintje meglehetősen magas.

Más szabványos helyi hálózatoktól eltérően az FDDI szabvány kezdetben a nagy átviteli sebességre (100 Mbit/s) és a legígéretesebb optikai kábel használatára összpontosított. Ezért ebben az esetben a fejlesztőket nem korlátozták a régi szabványok keretei, amelyekre összpontosítottak alacsony sebességekés elektromos kábel.

Az optikai szál átviteli közegként való megválasztása a következő előnyöket határozta meg új hálózat, mint például a magas zajállóság, az információtovábbítás maximális bizalmassága és az előfizetők kiváló galvanikus szigetelése. A száloptikai kábelek esetében sokkal könnyebben elérhető nagy átviteli sebesség számos olyan feladat megoldását tesz lehetővé, amelyek a kisebb sebességű hálózatokkal nem megoldhatók, például a valós idejű képek továbbítása. Ezenkívül az optikai kábel könnyen megoldja a több kilométeres adatátvitel problémáját továbbítás nélkül, ami lehetővé teszi olyan nagy hálózatok építését, amelyek akár egész városokat is lefednek, és rendelkeznek a helyi hálózatok minden előnyével (különösen alacsony hibaüzenettel). mérték). Mindez meghatározta az FDDI hálózat népszerűségét, bár még nem olyan elterjedt, mint az Ethernet és a Token-Ring.

Az FDDI szabvány az IEEE 802.5 (Token-Ring) nemzetközi szabvány által biztosított token hozzáférési módszeren alapult. Az ettől a szabványtól való kisebb eltéréseket az határozza meg, hogy biztosítani kell a nagy sebességű információátvitelt nagy távolságokon. Az FDDI hálózati topológia a gyűrű, a legalkalmasabb az optikai kábelekhez. A hálózat két többirányú száloptikai kábelt használ, amelyek közül az egyik általában tartalékban van, de ez a megoldás lehetővé teszi a full-duplex információátvitel alkalmazását (egyidejűleg két irányban) kétszeres, 200 Mbit/s effektív sebességgel (mindegyik a két csatorna közül 100 Mbit/s sebességgel működik). Csillaggyűrű topológiát is használnak a gyűrűben lévő hubokkal (mint a Token-Ring esetében).

Az FDDI hálózat főbb műszaki jellemzői.

· A hálózati előfizetők maximális száma 1000.

· A hálózati gyűrű maximális hossza 20 kilométer.

· A hálózati előfizetők közötti maximális távolság 2 kilométer.

· Átviteli közeg – többmódusú optikai kábel (esetleg elektromos csavart érpárral).

· Hozzáférési mód – token.

· Információátviteli sebesség – 100 Mbit/s (duplex átviteli mód esetén 200 Mbit/s).

Az FDDI szabvány jelentős előnyökkel rendelkezik az összes korábban tárgyalt hálózattal szemben. Például az azonos 100 Mb/s sávszélességű Fast Ethernet hálózat nem egyezik meg az FDDI-vel a hálózat méretét tekintve. Ezenkívül az FDDI token hozzáférési módszer a CSMA/CD-vel ellentétben garantált hozzáférési időt és konfliktusmentességet biztosít bármely terhelési szinten.

A teljes hálózat 20 km-es hosszának korlátozása nem a kábelben lévő jelek csillapításából fakad, hanem abból, hogy korlátozni kell azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy a jel teljesen végighaladjon a gyűrűn, hogy biztosítva legyen a maximálisan megengedett hozzáférési idő. De az előfizetők közötti maximális távolságot (2 km többmódusú kábellel) pontosan a kábelben lévő jelek csillapítása határozza meg (nem haladhatja meg a 11 dB-t). Lehetőség van egymódusú kábel használatára is, ebben az esetben az előfizetők közötti távolság elérheti a 45 kilométert, a teljes gyűrűhossz pedig a 200 kilométert.

Létezik az FDDI megvalósítása is elektromos kábel(CDDI – Copper Distributed Data Interface vagy TPDDI – Twisted Pair Distributed Data Interface). Ez 5-ös kategóriájú kábelt használ RJ-45 csatlakozókkal. Az előfizetők közötti maximális távolság ebben az esetben nem lehet több 100 méternél. Az elektromos kábelen lévő hálózati berendezések költsége többszöröse. De a hálózatnak ez a változata már nem rendelkezik olyan nyilvánvaló előnyökkel a versenytársakkal szemben, mint az eredeti üvegszálas FDDI. Az FDDI elektromos változatai sokkal kevésbé szabványosak, mint az optikai szálak, így a különböző gyártók berendezései közötti kompatibilitás nem garantált.

Az adatok FDDI-ben történő továbbításához egy speciálisan ehhez a szabványhoz kifejlesztett 4B/5B kódot használnak.

A nagy hálózati rugalmasság elérése érdekében az FDDI szabvány kétféle előfizetőt biztosít a ringbe:

· Az A osztályú előfizetők (állomások) (kettős csatlakozású előfizetők, DAS – Dual-Attachment Stations) mindkét (belső és külső) hálózati gyűrűhöz csatlakoznak. Ugyanakkor megvalósul a 200 Mbit/s sebességig terjedő csere vagy hálózati kábel redundancia lehetősége (ha a főkábel megsérül, tartalékot használnak). Az ebbe az osztályba tartozó berendezéseket a hálózat teljesítmény szempontjából legkritikusabb részein használják.

· A B osztályú előfizetők (állomások) (egykapcsolatos előfizetők, SAS – Single-Attachment Stations) csak egy (külső) hálózati gyűrűhöz csatlakoznak. Egyszerűbbek és olcsóbbak, mint az A osztályú adapterek, de nem rendelkeznek a képességeikkel. Csak hubon vagy bypass kapcsolón keresztül csatlakoztathatók a hálózathoz, amely vészhelyzet esetén kikapcsolja őket.

A hálózat az előfizetők (számítógépek, terminálok, stb.) mellett Vezetékkoncentrátorokat használ, amelyek beépítése lehetővé teszi az összes csatlakozási pont egy helyen történő összegyűjtését a hálózat működésének figyelése, a hibák diagnosztizálása és az újrakonfigurálás egyszerűsítése céljából. Különböző típusú kábelek (például száloptikai kábel és csavart érpár) használatakor a hub az elektromos jelek optikai jelekké történő átalakítását is ellátja, és fordítva. A koncentrátorok kettős csatlakozással (DAC – Dual-Attachment Concentrator) és egycsatlakozással (SAC – Single-Attachment Concentrator) is kaphatók.

ábrán látható egy példa egy FDDI hálózati konfigurációra. 8.1. A hálózati eszközök kombinálásának elvét a 8.2. ábra szemlélteti.

Rizs. 8.1. Példa FDDI hálózati konfigurációra.

Az IEEE 802.5 szabvány által javasolt hozzáférési módszertől eltérően az FDDI úgynevezett többszörös token átadást használ. Ha a Token-Ring hálózat esetében az előfizető csak azután küld új (ingyenes) tokent, hogy a csomagját visszaküldték neki, akkor az FDDI-ben az új tokent az előfizető a csomagküldésének befejezése után azonnal továbbítja ( hasonlóan ahhoz, ahogy ez az ETR módszerrel történik a Token-Ring hálózati Ringben).

Összegzésképpen meg kell jegyezni, hogy az FDDI nyilvánvaló előnyei ellenére ezt a hálózatot nem terjedt el széles körben, ami főként a berendezések magas (több száz, sőt több ezer dolláros nagyságrendű) költségének tudható be. Az FDDI fő alkalmazási területe jelenleg az alap, mag (Backbone) hálózatok, amelyek több hálózatot egyesítenek. Az FDDI-t olyan nagy teljesítményű munkaállomások vagy szerverek csatlakoztatására is használják, amelyek nagy sebességű kommunikációt igényelnek. Várhatóan a Fast Ethernet kiszoríthatja az FDDI-t, de az optikai kábel előnyei, a tokenkezelés és a rekordméretű hálózatméret jelenleg az FDDI-t a versenytársak elé helyezi. És olyan esetekben, amikor a berendezés költsége kritikus, az FDDI (TPDDI) csavart érpárú változata használható a nem kritikus területeken. Ezenkívül az FDDI berendezések költsége nagymértékben csökkenhet a gyártási volumen növekedésével.

100VG-AnyLAN hálózat

A 100VG-AnyLAN hálózat a nagy sebességű helyi hálózatok egyik legújabb fejlesztése, amely nemrég jelent meg a piacon. Megfelel az IEEE 802.12 nemzetközi szabványnak, így a szabványosítási szintje meglehetősen magas.

Fő előnyei a nagy cseresebesség, a viszonylag alacsony berendezésköltség (kb. kétszer olyan drágább, mint a legnépszerűbb Ethernet 10BASE-T hálózat berendezései), a központosított módszer a konfliktusmentes cserekezelésre, valamint a csomagszintű kompatibilitás. formátumok Ethernet és Token-Ring hálózatokkal.

A 100VG-AnyLAN hálózat nevében a 100-as szám 100 Mbps sebességnek felel meg, a VG betűk a 3-as kategóriájú (Voice Grade) olcsó árnyékolatlan csavart érpáras kábelt, az AnyLAN (bármilyen hálózat) pedig azt, hogy a hálózat kompatibilis a két leggyakoribb hálózattal.

A 100VG-AnyLAN hálózat főbb műszaki jellemzői:

· Átviteli sebesség – 100 Mbit/s.

· Topológia – bővíthető csillag (fa). A koncentrátorok (hubok) lépcsőzetes szintjei legfeljebb 5.

· Hozzáférési mód – központosított, konfliktusmentes (Demand Priority – elsőbbségi kéréssel).

· Az átviteli adathordozók négy árnyékolatlan csavart érpár (UTP 3., 4. vagy 5. kategóriájú kábel), kettős csavart érpár (UTP Category 5 kábel), kettős árnyékolt csavart érpár (STP) és száloptikai kábel. Manapság többnyire elterjedtek a négyes csavart érpárú kábelek.

· A hub és az előfizető közötti, valamint a hubok közötti kábel maximális hossza 100 méter (3. UTP kábel kategória), 200 méter (5. UTP kábel kategória és árnyékolt kábel), 2 kilométer (száloptikai kábel esetén). A hálózat maximális lehetséges mérete 2 kilométer (ezt az elfogadható késések határozzák meg).

· Az előfizetők maximális száma 1024, ajánlott – 250-ig.

Így a 100VG-AnyLAN hálózat paraméterei meglehetősen közel állnak a Fast Ethernet hálózat paramétereihez. A Fast Ethernet fő előnye azonban a legelterjedtebb Ethernet hálózattal való teljes kompatibilitása (100VG-AnyLAN esetén ehhez híd szükséges). Ugyanakkor nem hagyható figyelmen kívül a 100VG-AnyLAN központosított vezérlése sem, amely kiküszöböli a konfliktusokat és garantálja a maximális hozzáférési időt (ami az Ethernet hálózatban nem biztosított).

ábrán látható egy példa a 100VG-AnyLAN hálózati struktúrára. 8.8.

A 100VG-AnyLAN hálózat egy központi (fő, gyökér) 1-es szintű hubból áll, amelyre egyéni előfizetők és 2-es szintű hubok is kapcsolódhatnak, amelyekhez viszont előfizetők és 3-as szintű hubok csatlakozhatnak stb. Ebben az esetben a hálózatnak legfeljebb öt ilyen szintje lehet (az eredeti verzióban nem volt több háromnál). Maximális méret hálózat 1000 méter lehet árnyékolatlan csavart érpárnál.

Rizs. 8.8. Hálózati felépítés 100VG-AnyLAN.

Ellentétben más hálózatok nem intelligens hubjaival (például Ethernet, Token-Ring, FDDI), a 100VG-AnyLAN hálózati hubok intelligens vezérlők, amelyek szabályozzák a hálózathoz való hozzáférést. Ennek érdekében folyamatosan figyelik az összes portra érkező kéréseket. A hubok fogadják a bejövő csomagokat, és csak azoknak az előfizetőknek küldik el, akiknek címzettek. Információfeldolgozást azonban nem végeznek, vagyis ebben az esetben még mindig nem aktív, de nem passzív csillag az eredmény. A koncentrátorok nem nevezhetők teljes jogú előfizetőknek.

Mindegyik hub konfigurálható Ethernet vagy Token-Ring csomagformátumokkal való együttműködésre. Ebben az esetben a teljes hálózat hubjainak csak egy formátumú csomagokkal kell működniük. Az Ethernet és a Token-Ring hálózatokkal való kommunikációhoz hidakra van szükség, de a hidak meglehetősen egyszerűek.

A huboknak egy portja van felső szint(magasabb szintű hubhoz való csatlakoztatáshoz) és több alacsonyabb szintű portot (előfizetők csatlakoztatásához). Az előfizető lehet számítógép (munkaállomás), szerver, bridge, router, switch. Az alsó szintű porthoz egy másik hub is csatlakoztatható.

Mindegyik hub port két lehetséges üzemmód egyikére állítható be:

· A normál módban a portra csatlakozó előfizetőnek csak a személyesen neki címzett csomagokat továbbítják.

· A monitor mód magában foglalja a hubhoz érkező összes csomag továbbítását a porthoz csatlakozó előfizetőnek. Ez a mód lehetővé teszi, hogy az egyik előfizető a teljes hálózat egészének működését vezérelje (megfigyelési funkciót).

A 100VG-AnyLAN hálózati hozzáférési módszer a csillaghálózatokra jellemző.

Négy csavart érpárú kábel használata esetén a négy csavart érpár mindegyike 30 Mbps sebességgel továbbít. A teljes átviteli sebesség 120 Mbit/s. Az 5B/6B kód használatából adódó hasznos információk azonban csak 100 Mbit/s sebességgel kerülnek továbbításra. Így a kábel sávszélességének legalább 15 MHz-nek kell lennie. A 3. kategóriájú sodrott érpárú kábel (16 MHz sávszélesség) megfelel ennek a követelménynek.

Így a 100VG-AnyLAN hálózat megfizethető megoldást kínál az átviteli sebesség 100 Mbps-ig történő növelésére. Nem teljesen kompatibilis azonban egyik szabványos hálózattal sem, így jövőbeli sorsa problémás. Ráadásul az FDDI hálózattal ellentétben nincs semmilyen rekordparaméter. Valószínűleg a 100VG-AnyLAN a jó hírű cégek támogatása és a magas szintű szabványosítás ellenére is csak egy példa marad az érdekes műszaki megoldásokra.

Ha a legelterjedtebb 100 Mbps-os Fast Ethernet hálózatról van szó, a 100VG-AnyLAN az 5. kategóriájú UTP-kábel kétszeresét (legfeljebb 200 méterig) biztosítja, valamint a forgalomkezelés vitamentes módszerét.