Výhody a nevýhody rýchleho ethernetu v miestnej sieti. Zariadenia Ethernet a Fast Ethernet. Koncept a funkcie aktívneho monitora v sieti Token Ring LAN

Úvod

Účelom tejto správy bola stručná a prístupná prezentácia základných princípov fungovania a vlastností počítačových sietí na príklade Fast Ethernet.

Sieť je skupina pripojených počítačov a iných zariadení. Hlavným účelom počítačových sietí je zdieľanie zdrojov a realizácia interaktívnej komunikácie ako v rámci jednej firmy, tak aj mimo nej. Zdrojmi sú dáta, aplikácie a periférií, ako napr externý disk, tlačiareň, myš, modem alebo joystick. Koncept interaktívnej komunikácie počítačov znamená výmenu správ v reálnom čase.

Existuje mnoho súborov štandardov pre prenos dát v počítačových sieťach. Jednou zo sád je štandard Fast Ethernet.

Z tohto materiálu sa dozviete o:

• Technológia rýchleho Ethernetu
• Prepínače
• FTP kábel
• Typy pripojenia
• Topológie počítačových sietí

Vo svojej práci ukážem princípy fungovania siete založenej na štandarde Fast Ethernet.

Technológie prepínania lokálnej siete (LAN) a Fast Ethernet boli vyvinuté ako odpoveď na potrebu zlepšiť výkon ethernetových sietí. Zvýšením priepustnosti môžu tieto technológie eliminovať „ úzke miesta» v sieti a podporujú aplikácie, ktoré vyžadujú vysoké rýchlosti prenosu dát. Krása týchto riešení spočíva v tom, že si nemusíte vyberať jedno alebo druhé. Sú komplementárne, takže výkon siete možno najčastejšie zlepšiť použitím oboch technológií.

Zhromaždené informácie budú užitočné pre tých, ktorí začínajú študovať počítačové siete, ako aj pre správcov sietí.

1. Schéma siete

2. Technológia Fast Ethernet

počítačová sieť rýchly ethernet

Fast Ethernet - výsledok vývoja Ethernet technológie. Na základe a zachovania rovnakej metódy CSMA/CD (Channel Inquiry Multiple Access with Collision Detection) fungujú zariadenia Fast Ethernet až 10-krát vyššou rýchlosťou ako Ethernet. 100 Mbps. Fast Ethernet poskytuje dostatočnú šírku pásma pre aplikácie, ako je počítačom podporovaný návrh a výroba (CAD/CAM), grafika a zobrazovanie a multimédiá. Fast Ethernet je kompatibilný s 10 Mbps Ethernet, takže integrácia Fast Ethernet do vašej siete LAN je pohodlnejšia s prepínačom ako so smerovačom.

Prepínač

S vypínačmi mnohé pracovné skupiny môžu byť vzájomne prepojené a vytvoriť tak veľkú LAN (pozri obrázok 1). Lacné prepínače fungujú lepšie ako smerovače a poskytujú efektívnejšiu prevádzku LAN. Pracovné skupiny Fast Ethernet, vrátane jedného alebo dvoch rozbočovačov, môžu byť pripojené cez Fast Ethernet prepínač, aby sa ďalej zvýšil počet používateľov a pokryli väčšiu oblasť.

Ako príklad zvážte nasledujúci prepínač:

Ryža. 1 D-Link-1228/ME

Séria prepínačov DES-1228/ME obsahuje konfigurovateľné "prémiové" Fast Ethernet prepínače vrstvy 2. S pokročilými funkciami sú zariadenia DES-1228/ME lacné riešenie vytvoriť bezpečnú a vysoko výkonnú sieť. Charakteristické rysy vlastnosti tohto prepínača sú vysoká hustota portov, 4 gigabitové uplinkové porty, malé skokové zmeny nastavení pre správu šírky pásma a pokročilá správa siete. Tieto prepínače vám umožňujú optimalizovať sieť z hľadiska funkčnosti aj nákladových charakteristík. Prepínače radu DES-1228/ME sú optimálnym riešením z hľadiska funkčnosti aj nákladových vlastností.

FTP kábel

Kábel LAN-5EFTP-BL pozostáva zo 4 párov jednožilových medených vodičov.

Priemer vodiča 24AWG.

Každý vodič je obalený izoláciou z HDPE (polyetylén s vysokou hustotou).

Dva vodiče skrútené so špeciálne zvoleným rozstupom tvoria jeden krútený pár.

4 krútené páry sú obalené polyetylénovou fóliou a spolu s medeným jednožilovým uzemňovacím vodičom sú uzavreté v spoločnom fóliovom tienidle a PVC plášti.

Priame pripojenie (priame)

Slúži:

• 1. Na pripojenie počítača k prepínaču (rozbočovaču, prepínaču) cez internetová karta počítač
• 2. Na pripojenie k switchu (hub, switch) sieťové periférne zariadenia - tlačiarne, skenery
• 3. pre UPLINK "a na vyššie stojacom prepínači (rozbočovač, prepínač) - moderné prepínače dokážu automaticky nakonfigurovať vstupy v konektore pre príjem a vysielanie

Krížové spojenie (crossover)

Slúži:

• 1. Na priame pripojenie 2 počítačov do lokálnej siete, bez použitia prepínacích zariadení (huby, prepínače, smerovače atď.).
• 2. pre uplink pripojenie k vyššie postavenému switchu v zložitej lokálnej sieti, pre staré typy switchov (huby, switche) majú samostatný konektor buď s označením „UPLINK“ alebo X.

Topologická hviezda

ku hviezdam- základná topológia počítačovej siete, v ktorej sú všetky počítače v sieti pripojené k centrálnemu uzlu (spravidla switch), tvoriacemu fyzický segment siete. Takýto segment siete môže fungovať samostatne aj ako súčasť komplexnej topológie siete (zvyčajne „strom“). Celá výmena informácií ide výlučne cez centrálny počítač, ktorý má týmto spôsobom veľmi veľkú záťaž, takže nemôže robiť nič iné ako sieť. Spravidla je to centrálny počítač, ktorý je najvýkonnejší a na ňom sú priradené všetky funkcie riadenia ústredne. V zásade nie sú možné žiadne konflikty v sieti s hviezdicovou topológiou, pretože riadenie je úplne centralizované.

Aplikácia

Klasický 10-Mbit Ethernet uspokojuje väčšinu používateľov už približne 15 rokov. Začiatkom 90. rokov však jeho nedostatočné priepustnosť. Pre zapnuté počítače procesory Intel 80286 alebo 80386 so zbernicami ISA (8 MB/s) alebo EISA (32 MB/s), šírka pásma ethernetového segmentu bola 1/8 alebo 1/32 prepojenia pamäte na disk, čo bolo v dobrej zhode s pomerom objemov dát spracovaných lokálne a dát prenášaných cez sieť. Pre výkonnejšie klientske stanice s PCI zbernica(133 MB/s) tento podiel klesol na 1/133, čo zjavne nestačilo. V dôsledku toho došlo k preťaženiu mnohých segmentov 10-Mbit Ethernetu, výrazne klesla odozva serverov v nich a výrazne sa zvýšila frekvencia kolízií, čím sa ďalej znížila užitočná priepustnosť.

Je potrebné vyvinúť „nový“ Ethernet, teda technológiu, ktorá by bola rovnako efektívna v pomere cena / kvalita pri výkone 100 Mbps. V dôsledku pátrania a výskumu sa odborníci rozdelili na dva tábory, čo nakoniec viedlo k vzniku dvoch nových technológií – Fast Ethernet a l00VG-AnyLAN. Líšia sa mierou nadväznosti na klasický Ethernet.

V roku 1992 skupina výrobcov sieťových zariadení, vrátane lídrov v ethernetovej technológii, ako sú SynOptics, 3Com a niekoľko ďalších, vytvorila neziskovú Fast Ethernet Alliance s cieľom vyvinúť nový technologický štandard, ktorý by zachoval vlastnosti ethernetovej technológie. možné.

Druhý tábor viedli Hewlett-Packard a AT&T, ktorí ponúkli využitie niektorých známych nedostatkov technológie Ethernet. Po určitom čase sa k týmto spoločnostiam pripojila IBM, ktorá prispela návrhom poskytnúť určitú kompatibilitu so sieťami Token Ring v novej technológii.

V rovnakom čase bola vo výbore IEEE 802 vytvorená výskumná skupina, ktorá mala preskúmať technický potenciál nových vysokorýchlostných technológií. V období od konca roku 1992 do konca roku 1993 skupina IEEE študovala 100 Mbit riešenia od rôznych predajcov. Spolu s návrhmi Fast Ethernet Alliance skupina zvažovala aj vysokorýchlostnú technológiu od Hewlett-Packard a AT&T.

V centre diskusií bol problém zachovania náhodnej prístupovej metódy CSMA/CD. Návrh Fast Ethernet Alliance zachoval túto metódu a tým zabezpečil kontinuitu a konzistentnosť sietí 10 Mbps a 100 Mbps. Koalícia HP a AT&T, ktorá mala podporu oveľa menšieho počtu výrobcov v sieťovom priemysle ako Fast Ethernet Alliance, navrhla úplne novú metódu prístupu tzv. Priorita dopytu- prednostný prístup na požiadanie. Výrazne zmenila správanie uzlov v sieti, takže nemohla zapadnúť do technológie Ethernet a štandardu 802.3 a na jeho štandardizáciu bol zorganizovaný nový výbor IEEE 802.12.

Na jeseň roku 1995 sa obe technológie stali štandardmi IEEE. Výbor IEEE 802.3 prijal špecifikáciu Fast Ethernet ako štandard 802.3, ktorý nie je samostatným štandardom, ale doplnkom k existujúcemu štandardu 802.3 vo forme kapitol 21 až 30. Výbor 802.12 prijal technológiu l00VG-AnyLAN, ktorá využíva nová metóda prístupu Demand Priority a podporuje rámce dvoch formátov – Ethernet a Token Ring.

v Fyzická vrstva technológie Fast Ethernet

Všetky rozdiely medzi technológiou Fast Ethernet a Ethernetom sú sústredené na fyzickej vrstve (obr. 3.20). Úrovne MAC a LLC vo Fast Ethernet zostávajú úplne rovnaké a sú popísané v predchádzajúcich kapitolách štandardov 802.3 a 802.2. Vzhľadom na technológiu Fast Ethernet preto preštudujeme len niekoľko možností. fyzická vrstva.

Zložitejšia štruktúra fyzickej vrstvy technológie Fast Ethernet je spôsobená skutočnosťou, že pre káblové systémy používa tri možnosti:

• optický multimódový kábel, používajú sa dve vlákna;
• Krútený pár kategórie 5, používajú sa dva páry;
• · Krútený pár 3. kategórie, používajú sa štyri páry.

Koaxiálny kábel, ktorý dal svetu prvú ethernetovú sieť, nepatril medzi povolené médiá na prenos dát novej technológie Fast Ethernet. Toto je všeobecný trend v mnohých nových technológiách, as krátke vzdialenosti Krútená dvojlinka kategórie 5 umožňuje prenášať dáta rovnakou rýchlosťou ako koaxiálny kábel, no sieť je lacnejšia a pohodlnejšie sa používa. Na väčšie vzdialenosti má optické vlákno oveľa väčšiu šírku pásma ako koaxiálny kábel a náklady na sieť nie sú oveľa vyššie, najmä ak vezmeme do úvahy vysoké náklady na riešenie problémov s veľkým systémom koaxiálnych káblov.

Rozdiely medzi technológiou Fast Ethernet a technológiou Ethernet

Odstránenie koaxiálneho kábla znamená, že siete Fast Ethernet majú vždy hierarchickú stromovú štruktúru postavenú na rozbočovačoch, rovnako ako siete l0Base-T/l0Base-F. Hlavným rozdielom medzi konfiguráciami siete Fast Ethernet je zmenšenie priemeru siete na približne 200 m, čo sa vysvetľuje 10-násobným skrátením minimálnej dĺžky času prenosu rámca v dôsledku 10-násobného zvýšenia prenosovej rýchlosti v porovnaní s 10-Mbit. Ethernet.

Táto okolnosť však v skutočnosti nebráni budovaniu veľkých sietí založených na technológii Fast Ethernet. Faktom je, že polovica 90. rokov bola poznačená nielen rozšíreným používaním nízkonákladových vysokorýchlostných technológií, ale aj rýchlym rozvojom lokálnych sietí na základe prepínačov. Pri použití prepínačov môže protokol Fast Ethernet pracovať v plne duplexnom režime, v ktorom neexistujú žiadne obmedzenia na celkovú dĺžku siete, ale iba obmedzenia na dĺžku fyzických segmentov spájajúcich susedné zariadenia (adaptér-prepínač alebo prepínač -prepnúť) zostávajú. Preto sa pri vytváraní chrbtových sietí LAN na veľké vzdialenosti aktívne využíva aj technológia Fast Ethernet, avšak len v plne duplexnej verzii spolu s prepínačmi.

Táto časť sa zaoberá poloduplexnou verziou technológie Fast Ethernet, ktorá plne vyhovuje definícii metódy prístupu opísanej v štandarde 802.3.

V porovnaní s možnosťami fyzickej implementácie Ethernetu (a je ich šesť) pri Fast Ethernete sú rozdiely medzi jednotlivými možnosťami od ostatných hlbšie – mení sa počet vodičov aj spôsoby kódovania. A keďže fyzické verzie rýchleho Ethernetu boli vytvorené súčasne a nie evolučne, ako v prípade sietí Ethernet, bolo možné podrobne určiť tie podvrstvy fyzickej vrstvy, ktoré sa od verzie k verzii nemenia, a tie podvrstvy, ktoré sú špecifické pre každá verzia fyzického prostredia.

Oficiálny štandard 802.3 stanovil tri rôzne špecifikácie pre fyzickú vrstvu Fast Ethernet a dal im tieto názvy:

Štruktúra fyzickej vrstvy rýchleho Ethernetu

• · 100Base-TX pre dvojpárový kábel UTP kategórie 5 krútená dvojlinka alebo tienená krútená dvojlinka STP Typ 1;
• · 100Base-T4 pre 4-párový kábel UTP kategórie 3, 4 alebo 5 UTP;
• · 100Base-FX pre viacvidový optický kábel, sú použité dve vlákna.

Pre všetky tri normy platia nasledujúce tvrdenia a charakteristiky.

• · Formáty rámca Fast Ethernetee sa líšia od formátov rámca 10 Mbit Ethernet.
• · Interframe interframe (IPG) je 0,96 μs a bitový interval je 10 ns. Všetky parametre časovania prístupového algoritmu (interval backoff, minimálna dĺžka prenosového času rámca atď.), merané v bitových intervaloch, zostali rovnaké, takže v častiach normy týkajúcej sa vrstvy MAC neboli vykonané žiadne zmeny.
• · Znakom voľného stavu média je prenos symbolu nečinnosti príslušného redundantného kódu cez toto médium (a nie absencia signálov ako v štandardoch 10 Mbps Ethernet). Fyzická vrstva obsahuje tri prvky:
• o vyrovnávacia podvrstva;
• o rozhranie nezávislé od médií (Mil);
• o Zariadenie fyzickej vrstvy (PHY).

Vyjednávacia vrstva je potrebná na to, aby vrstva MAC, určená pre rozhranie AUI, mohla pracovať s fyzickou vrstvou cez rozhranie MP.

Zariadenie fyzickej vrstvy (PHY) pozostáva zase z niekoľkých podvrstiev (pozri obr. 3.20):

• · podúroveň kódovania logických údajov, ktorá konvertuje bajty prichádzajúce z úrovne MAC na kódové symboly 4V / 5V alebo 8V / 6T (oba kódy sa používajú v technológii Fast Ethernet);
• • podvrstvy fyzického pripojenia a závislosti od fyzického média (PMD), ktoré poskytujú generovanie signálu v súlade s metódou fyzického kódovania, ako je NRZI alebo MLT-3;
• · podvrstva automatického vyjednávania, ktorá umožňuje dvom komunikujúcim portom automaticky vybrať najefektívnejší režim prevádzky, ako je polovičný duplex alebo plný duplex (táto podvrstva je voliteľná).

IP rozhranie podporuje na médiu nezávislý spôsob výmeny dát medzi podvrstvou MAC a podvrstvou PHY. Toto rozhranie je svojím účelom podobné rozhraniu AUI klasického Ethernetu s tým rozdielom, že rozhranie AUI sa nachádzalo medzi podúrovňou fyzického kódovania signálu (pre všetky možnosti káblov bola použitá rovnaká metóda fyzického kódovania - kód Manchester) a podúrovňou fyzické pripojenie k médiu a rozhranie MP sa nachádza medzi podúrovňou MAC a podúrovňami kódovania signálu, ktoré sú v štandarde Fast Ethernet tri – FX, TX a T4.

MP konektor má na rozdiel od AUI konektora 40 pinov, maximálna dĺžka MP kábla je jeden meter. Signály prenášané cez MP rozhranie majú amplitúdu 5 V.

Fyzická vrstva 100Base-FX - multimódové vlákno, dve vlákna

Táto špecifikácia definuje fungovanie protokolu Fast Ethernet cez multimódové vlákno v poloduplexných a plne duplexných režimoch na základe osvedčenej kódovacej schémy FDDI. Rovnako ako v štandarde FDDI je každý uzol pripojený k sieti dvoma optickými vláknami prichádzajúcimi z prijímača (R x) a z vysielača (T x).

Medzi špecifikáciami l00Base-FX a l00Base-TX je veľa podobností, takže vlastnosti spoločné pre tieto dve špecifikácie budú uvádzané pod všeobecným názvom l00Base-FX/TX.

Zatiaľ čo 10Mbps Ethernet používa na reprezentáciu dát pri prenose cez kábel kódovanie Manchester, štandard Fast Ethernet definuje inú metódu kódovania, 4V/5V. Táto metóda už preukázala svoju účinnosť v štandarde FDDI a bola bez zmien prevedená do špecifikácie l00Base-FX/TX. Pri tejto metóde sú každé 4 bity údajov podvrstvy MAC (nazývané symboly) reprezentované 5 bitmi. Redundantný bit umožňuje použiť potenciálne kódy, keď je každý z piatich bitov reprezentovaný ako elektrické alebo optické impulzy. Existencia zakázaných kombinácií znakov umožňuje odmietnuť chybné znaky, čo zvyšuje stabilitu sietí s l00Base-FX/TX.

Na oddelenie ethernetového rámca od Idle symbolov sa používa kombinácia symbolov Start Delimiter (dvojica symbolov J (11000) a K (10001) kódu 4V / 5V a po dokončení rámca sa zobrazí T symbol sa vloží pred prvý symbol nečinnosti.

Neprerušovaný dátový tok špecifikácie 100Base-FX/TX

Po konverzii 4-bitových častí MAC kódov na 5-bitové časti fyzickej vrstvy musia byť tieto reprezentované ako optické alebo elektrické signály v kábli spájajúcom uzly siete. Špecifikácie l00Base-FX a l00Base-TX na to používajú rôzne metódy fyzického kódovania - NRZI a MLT-3 (ako v technológii FDDI pri práci cez vlákno a krútenú dvojlinku).

Fyzická vrstva 100Base-TX - krútený pár DTP Cat 5 alebo STP Type 1, dva páry

Špecifikácia l00Base-TX používa ako prenosové médium kábel UTP kategórie 5 alebo kábel STP typu 1. Maximálna dĺžka kábel v oboch prípadoch - 100 m.

Hlavným rozdielom od špecifikácie l00Base-FX je použitie metódy MLT-3 na signalizáciu 5-bitových častí 4V / 5V kódu cez krútenú dvojlinku, ako aj prítomnosť funkcie Auto-negotiation na výber operácie portu. režim. Schéma automatického vyjednávania umožňuje dvom fyzicky pripojeným zariadeniam, ktoré podporujú viaceré štandardy fyzickej vrstvy, ktoré sa líšia bitovou rýchlosťou a počtom krútených párov, zvoliť najvýhodnejší režim prevádzky. K automatickému vyjednávaniu zvyčajne dochádza, keď k rozbočovaču alebo prepínaču pripojíte sieťový adaptér, ktorý dokáže pracovať rýchlosťou 10 a 100 Mb/s.

Schéma automatického vyjednávania opísaná nižšie je dnes štandardom technológie l00Base-T. Predtým výrobcovia používali rôzne proprietárne schémy na automatické určenie rýchlosti interagujúcich portov, ktoré neboli kompatibilné. Schéma automatického vyjednávania prijatá ako štandard bola pôvodne navrhnutá spoločnosťou National Semiconductor pod názvom NWay.

V súčasnosti je definovaných celkom 5 rôznych prevádzkových režimov, ktoré môžu podporovať zariadenia s krútenou dvojlinkou 100Base-TX alebo 100Base-T4;

• · l0Base-T - 2 páry kategórie 3;
• · l0Base-T full-duplex - 2 páry kategórie 3;
• · l00Base-TX - 2 páry kategórie 5 (alebo Typ 1ASTP);
• · 100Base-T4 - 4 páry kategórie 3;
• · 100Base-TX full-duplex - 2 páry kategórie 5 (alebo typ 1A STP).

Režim l0Base-T má najnižšiu prioritu hovoru, zatiaľ čo režim 100Base-T4 plne duplexný má najvyššiu prioritu. Proces vyjednávania nastáva, keď je zariadenie zapnuté, a môže byť tiež kedykoľvek iniciovaný riadiacim modulom zariadenia.

Zariadenie, ktoré spustilo proces automatického vyjednávania, vyšle svojmu partnerovi dávku špeciálnych impulzov Rýchle zhlukovanie impulzov (FLP), ktorý obsahuje 8-bitové slovo kódujúce navrhovaný režim interakcie, počnúc najvyššou prioritou podporovanou týmto uzlom.

Ak partnerský uzol podporuje funkciu automatického vyjednávania a môže podporovať aj navrhovaný režim, odpovie zhlukom FLP, v ktorom potvrdí režim a vyjednávanie sa skončí. Ak partnerský uzol podporuje režim s nižšou prioritou, uvedie to v odpovedi a tento režim sa vyberie ako funkčný. Preto sa vždy vyberie režim spoločného uzla s najvyššou prioritou.

Uzol, ktorý podporuje iba technológiu l0Base-T, vysiela impulz Manchester každých 16 ms, aby skontroloval kontinuitu linky, ktorá ho spája so susedným uzlom. Takýto uzol nerozumie požiadavke FLP, ktorú mu odošle uzol s funkciou Auto-negotiation, a pokračuje vo vysielaní svojich impulzov. Uzol, ktorý prijal iba kontrolné impulzy kontinuity linky ako odpoveď na požiadavku FLP, chápe, že jeho partner môže pracovať iba podľa štandardu l0Base-T a nastavuje si tento režim prevádzky.

Fyzická vrstva 100Base-T4 - UTP Cat 3 krútený pár, štyri páry

Špecifikácia 100Base-T4 bola vyvinutá tak, aby bolo možné pre vysokorýchlostný Ethernet použiť existujúcu krútenú dvojlinku kategórie 3. Táto špecifikácia zlepšuje celkovú priepustnosť prenosom bitových tokov na všetkých 4 pároch káblov súčasne.

Špecifikácia 100Base-T4 prišla neskôr ako ostatné špecifikácie fyzickej vrstvy Fast Ethernet. Vývojári tejto technológie chceli predovšetkým vytvoriť fyzické špecifikácie, ktoré sa čo najviac približujú špecifikáciám l0Base-T a l0Base-F, ktoré pracovali na dvoch dátových linkách: dvoch pároch alebo dvoch vláknach. Pre realizáciu práce na dvoch krútených pároch som musel prejsť na kvalitnejší kábel kategórie 5.

Zároveň sa vývojári konkurenčnej technológie l00VG-AnyLAN spočiatku zamerali na prácu s krútenou dvojlinkou kategórie 3; najdôležitejšia výhoda nebola ani tak v nákladoch, ale v tom, že už bola položená vo veľkej väčšine budov. Preto po vydaní špecifikácií l00Base-TX a l00Base-FX vývojári technológie Fast Ethernet implementovali vlastnú verziu fyzickej vrstvy pre krútenú dvojlinku kategórie 3.

Namiesto kódovania 4V/5V táto metóda používa kódovanie 8V/6T, ktoré má užšie spektrum signálu a pri rýchlosti 33 Mbps zapadá do pásma 16 MHz krútenej dvojlinky kategórie 3 (pri kódovaní 4V/5V, spektrum signálu sa nezmestí do tohto pásma) . Každých 8 bitov informácií vrstvy MAC je zakódovaných 6 ternárnymi symbolmi, to znamená číslicami, ktoré majú tri stavy. Každá ternárna číslica má trvanie 40 ns. Skupina 6 ternárnych číslic sa potom prenesie do jedného z troch vysielajúcich krútených párov, nezávisle a v sérii.

Štvrtý pár sa vždy používa na počúvanie nosná frekvencia na účely detekcie kolízie. Dátová rýchlosť na každom z troch prenosových párov je 33,3 Mbps, takže celková rýchlosť protokolu 100Base-T4 je 100 Mbps. Zároveň je vďaka použitej metóde kódovania rýchlosť zmeny signálu na každom páre iba 25 Mbaud, čo umožňuje použiť krútenú dvojlinku kategórie 3.

Na obr. 3.23 je znázornené prepojenie MDI portu sieťového adaptéra 100Base-T4 s MDI-X portom rozbočovača (predpona X označuje, že tento konektor má páry pripojenia prijímača a vysielača v porovnaní s konektorom sieťového adaptéra, čo uľahčuje na spojenie párov vodičov v kábli - bez kríženia). Spárovať 1 -2 vždy potrebné na prenos údajov z portu MDI do portu MDI-X, pár 3 -6 - na príjem dát cez MDI port z MDI-X portu a páru 4 -5 A 7 -8 sú obojsmerné a používajú sa na príjem aj vysielanie v závislosti od potreby.

Zapojenie uzlov podľa špecifikácie 100Base-T4

rýchly ethernet

Fast Ethernet - špecifikácia IEEE 802.3 u, oficiálne prijatá 26. októbra 1995, definuje štandard protokolu spojovej vrstvy pre siete, ktoré využívajú medený aj optický kábel rýchlosťou 100 Mb/s. Nová špecifikácia je nástupcom štandardu IEEE 802.3 Ethernet, používa rovnaký formát rámca, mechanizmus prístupu k médiám CSMA/CD a hviezdicovú topológiu. Vývoj ovplyvnil niekoľko prvkov konfigurácie zariadení fyzickej vrstvy, čím sa zvýšila priepustnosť, vrátane typov použitých káblov, dĺžky segmentov a počtu rozbočovačov.

Štruktúra rýchleho Ethernetu

Aby sme lepšie porozumeli práci a porozumeli interakcii prvkov Fast Ethernet, obráťme sa na obrázok 1.

Obrázok 1. Systém Fast Ethernet

Podvrstva Logical Link Control (LLC).

V špecifikácii IEEE 802.3u sú funkcie spojovej vrstvy rozdelené do dvoch podvrstiev: riadenie logického spojenia (LLC) a vrstva stredného prístupu (MAC), o ktorých bude reč nižšie. LLC, ktorej funkcie sú definované štandardom IEEE 802.2, v skutočnosti poskytuje prepojenie s protokolmi vyššej vrstvy (napríklad s IP alebo IPX), ktoré poskytujú rôzne komunikačné služby:

• Služba bez vytvárania spojenia a prijímania potvrdení. Jednoduchá služba, ktorá neposkytuje kontrolu dátového toku ani kontrolu chýb a nezaručuje správne doručenie dát.
• Služba pripojenia. Absolútne spoľahlivá služba, ktorá garantuje správne doručenie dát nadviazaním spojenia s prijímacím systémom ešte pred začatím prenosu dát a využitím mechanizmov kontroly chýb a toku dát.
• Služba bez pripojenia s potvrdením. Stredne zložitá služba, ktorá používa potvrdzovacie správy na zabezpečenie zaručeného doručenia, ale nevytvorí spojenie, kým sa neprenesú údaje.

Na prenosovom systéme sa údaje odovzdávajú z protokolu sieťová vrstva, sú najskôr zapuzdrené podvrstvou LLC. Štandard ich nazýva Protocol Data Unit (PDU, protokolová dátová jednotka). Keď je PDU odovzdaný do podvrstvy MAC, kde je opäť orámovaný hlavičkou a post-informáciami, môže sa od tohto bodu technicky nazývať rámec. Pre ethernetový paket to znamená, že rámec 802.3 obsahuje okrem údajov sieťovej vrstvy aj trojbajtovú hlavičku LLC. Maximálna povolená dĺžka dát v každom pakete je teda znížená z 1500 bajtov na 1497 bajtov.

Hlavička LLC pozostáva z troch polí:

V niektorých prípadoch zohrávajú rámce LLC v sieťovej komunikácii menšiu úlohu. Napríklad v sieti používajúcej TCP/IP spolu s inými protokolmi môže byť jedinou funkciou LLC umožniť, aby rámce 802.3 obsahovali hlavičku SNAP, ako je Ethertype, označujúce protokol sieťovej vrstvy, do ktorého má byť rámec odoslaný. V tomto prípade všetky LLC PDU používajú nečíslovaný informačný formát. Iné protokoly na vysokej úrovni však vyžadujú pokročilejšiu službu od spoločnosti LLC. Napríklad relácie NetBIOS a niekoľko protokolov NetWare vo väčšej miere využívajú služby LLC založené na pripojení.

SNAP hlavička

Prijímajúci systém musí určiť, ktorý z protokolov sieťovej vrstvy by mal prijímať prichádzajúce údaje. Pakety 802.3 v rámci LLC PDU používajú iný protokol tzv pod-sietePrístupprotokol(SNAP, Subnet Access Protocol).

Hlavička SNAP má dĺžku 5 bajtov a nachádza sa hneď za hlavičkou LLC v dátovom poli rámca 802.3, ako je znázornené na obrázku. Hlavička obsahuje dve polia.

Kód organizácie. Identifikátor organizácie alebo výrobcu je 3-bajtové pole, ktoré má rovnakú hodnotu ako prvé 3 bajty adresy MAC odosielateľa v hlavičke 802.3.

miestny kód. Lokálny kód je 2-bajtové pole, ktoré je funkčne ekvivalentné poľu Ethertype v hlavičke Ethernet II.

Podvrstva konzistencie

Ako už bolo uvedené, Fast Ethernet je vyvíjajúci sa štandard. MAC určený pre rozhranie AUI je potrebné konvertovať na rozhranie MII používané vo Fast Ethernet, na čo je táto podvrstva určená.

Media Access Control (MAC)

Každý uzol v sieti Fast Ethernet má radič prístupu k médiu (MédiáPrístupovládač- MAC). MAC má kľúčový význam pre Fast Ethernet a má tri účely:

Najdôležitejšie z troch priradení MAC je prvé. Pre akékoľvek sieťová technológia, ktorý používa spoločné médium, pravidlá prístupu k médiám, ktoré určujú, kedy môže uzol vysielať, sú jeho hlavnou charakteristikou. Na vývoji pravidiel prístupu k médiám sa podieľa niekoľko výborov IEEE. Výbor 802.3, často označovaný ako výbor Ethernet, definuje štandardy pre siete LAN, ktoré používajú pravidlá tzv CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - viacnásobný prístup s detekciou nosnej a kolízie).

CSMS/CD sú pravidlá prístupu k médiám pre Ethernet aj Fast Ethernet. Práve v tejto oblasti sa obe technológie úplne zhodujú.

Keďže všetky uzly vo Fast Ethernet zdieľajú rovnaké médium, môžu vysielať iba vtedy, keď sú na rade. Tento rad je definovaný pravidlami CSMA/CD.

CSMA/CD

Radič MAC Fast Ethernet pred prenosom načúva na nosič. Nosič existuje iba vtedy, keď vysiela iný uzol. Vrstva PHY určuje prítomnosť nosiča a generuje správu pre MAC. Prítomnosť nosnej znamená, že médium je zaneprázdnené a počúvajúci uzol (alebo uzly) sa musí podvoliť vysielajúcemu.

MAC, ktorý má rámec na prenos, musí počkať určitý minimálny čas po skončení predchádzajúceho rámca, kým ho odošle. Tento čas je tzv medzipaketová medzera(IPG, interpacket gap) a trvá 0,96 mikrosekúnd, teda desatinu prenosového času bežného ethernetového paketu pri rýchlosti 10 Mbps (IPG je jediný časový interval, ktorý je vždy definovaný v mikrosekundách, a nie v bitovom čase ) Obrázok 2.

Obrázok 2. Medzera medzi paketmi

Po skončení paketu 1 musia všetky uzly LAN počkať na čas IPG, kým budú môcť vysielať. Časový interval medzi paketmi 1 a 2, 2 a 3 na obr. 2 je čas IPG. Po dokončení prenosu paketu 3 nemal žiadny uzol materiál na spracovanie, takže časový interval medzi paketmi 3 a 4 je dlhší ako IPG.

Všetci hostitelia v sieti musia dodržiavať tieto pravidlá. Aj keď má uzol veľa rámcov na prenos a uzol je jediný, ktorý vysiela, musí počkať aspoň čas IPG po odoslaní každého paketu.

Toto je časť pravidiel CSMA pre prístup k médiu Fast Ethernet. Stručne povedané, veľa uzlov má prístup k médiu a používa nosič na kontrolu jeho vyťaženosti.

Prvé experimentálne siete uplatňovali presne tieto pravidlá a takéto siete fungovali veľmi dobre. Použitie iba CSMA však spôsobilo problém. Často dva uzly, ktoré mali paket na prenos a po čakaní na čas IPG, začali vysielať súčasne, čo viedlo k poškodeniu dát na oboch stranách. Takáto situácia je tzv Zrážka(zrážka) alebo konflikt.

Na prekonanie tejto prekážky používali skoré protokoly pomerne jednoduchý mechanizmus. Balíky boli rozdelené do dvoch kategórií: príkazy a reakcie. Každý príkaz odoslaný uzlom vyžadoval odpoveď. Ak nejaký čas (nazývaný časový limit) po odoslaní príkazu nebola prijatá odpoveď, potom bol znova zadaný pôvodný príkaz. Toto sa môže stať viackrát (limit časového limitu), kým vysielací uzol chybu neopraví.

Táto schéma môže fungovať dobre, ale len do určitého bodu. Výskyt konfliktov viedol k prudkému poklesu priepustnosti (zvyčajne meranej v bajtoch za sekundu), pretože uzly často nečinne čakali na odpovede na príkazy, ktoré sa nikdy nedostali do cieľa. Preťaženie siete, nárast počtu uzlov priamo súvisí s nárastom počtu konfliktov a následne so znížením výkonu siete.

Prví dizajnéri siete rýchlo našli riešenie tohto problému: každý uzol musí zistiť, či sa prenášaný paket stratil, detekciou kolízie (namiesto čakania na odpoveď, ktorá nikdy nepríde). To znamená, že pakety stratené v dôsledku kolízie musia byť opätovne odoslané bezprostredne pred uplynutím časového limitu. Ak hostiteľ odoslal posledný bit paketu bez kolízie, potom bol paket úspešne prenesený.

Metóda snímania nosnej vlny je dobre kombinovaná s funkciou detekcie kolízie. Kolízie sa stále vyskytujú, ale to neovplyvňuje výkon siete, pretože uzly sa ich rýchlo zbavujú. Skupina DIX, ktorá vyvinula pravidlá prístupu k médiu CSMA/CD pre Ethernet, ich navrhla vo forme jednoduchého algoritmu - obrázok 3.

Obrázok 3. Algoritmus CSMA/CD

Zariadenie fyzickej vrstvy (PHY)

Pretože Fast Ethernet môže používať rôzne typy káblov, každé prostredie vyžaduje jedinečnú predkonverziu signálu. Pre efektívny prenos dát je potrebná aj transformácia: aby bol prenášaný kód odolný voči rušeniu, prípadným stratám, prípadne skresleniu jeho jednotlivých prvkov (baudov), aby bola zabezpečená efektívna synchronizácia generátorov hodín na vysielacej alebo prijímacej strane.

Kódovacia podvrstva (PCS)

Kóduje/dekóduje údaje prichádzajúce z/do vrstvy MAC pomocou algoritmov alebo .

Podvrstvy fyzického pripojenia a závislosti na fyzickom médiu (PMA a PMD)

Podvrstvy PMA a PMD komunikujú medzi podvrstvou PSC a rozhraním MDI, čím sa zabezpečuje tvorba v súlade s metódou fyzického kódovania: alebo .

Podvrstva automatického vyjednávania (AUTONEG)

Podvrstva automatického vyjednávania umožňuje dvom komunikujúcim portom automaticky vybrať najefektívnejší režim prevádzky: plne duplexný alebo polovičný duplex 10 alebo 100 Mbps. Fyzická vrstva

Štandard Fast Ethernet definuje tri typy 100 Mbps Ethernet signalizačných médií.

• 100Base-TX - dva krútené páry vodičov. Prenos sa uskutočňuje v súlade so štandardom pre prenos dát na skrútenom fyzickom médiu, ktorý vyvinul ANSI (American National Standards Institute – American National Standards Institute). Skrútený dátový kábel môže byť tienený alebo netienený. Používa 4V/5V algoritmus kódovania dát a metódu fyzického kódovania MLT-3.
• 100Base-FX - dva vlákna kábla z optických vlákien. Prenos sa tiež uskutočňuje v súlade so štandardom pre prenos dát v médiách s optickými vláknami, ktorý vyvinula ANSI. Používa 4V/5V algoritmus kódovania dát a metódu fyzického kódovania NRZI.

Špecifikácie 100Base-TX a 100Base-FX sú známe aj ako 100Base-X

• 100Base-T4 je špecifická špecifikácia vyvinutá výborom IEEE 802.3u. Podľa tejto špecifikácie je prenos dát realizovaný cez štyri krútené páry telefónneho kábla, ktorý sa nazýva UTP kábel kategórie 3. Používa algoritmus kódovania dát 8V/6T a metódu fyzického kódovania NRZI.

Okrem toho štandard Fast Ethernet obsahuje odporúčania na používanie tieneného krúteného párového kábla kategórie 1, čo je štandardný kábel tradične používaný v sieťach Token Ring. Organizácia podpory a smernice pre používanie STP kabeláže na Fast Ethernet poskytujú cestu k Fast Ethernetu pre zákazníkov s STP kabelážou.

Špecifikácia Fast Ethernet zahŕňa aj mechanizmus automatického vyjednávania, ktorý umožňuje hostiteľskému portu automaticky sa prispôsobiť dátovej rýchlosti 10 alebo 100 Mbps. Tento mechanizmus je založený na výmene množstva paketov s portom rozbočovača alebo prepínača.

Stredná 100Base-TX

Prenosové médium 100Base-TX používa dva krútené páry, pričom jeden pár slúži na prenos dát a druhý na ich príjem. Keďže špecifikácia ANSI TP - PMD obsahuje popisy pre tienené aj netienené krútené dvojlinky, špecifikácia 100Base-TX obsahuje podporu pre netienenú aj tienenú krútenú dvojlinku typu 1 a 7.

Konektor MDI (Medium Dependent Interface).

Rozhranie prepojenia 100Base-TX závislé od médií môže byť jedného z dvoch typov. Pre netienenú krútenú dvojlinku by mal byť MDI konektorom osemkolíkový konektor RJ 45 kategórie 5. Rovnaký konektor sa používa v 10Base-T, ktorý poskytuje spätnú kompatibilitu s existujúcou kabelážou kategórie 5. Pre tienené krútené dvojlinky je konektor MDI musí byť použitý IBM typ 1 STP konektor, čo je tienený DB9 konektor. Tento konektor sa zvyčajne používa v sieťach Token Ring.

UTP kábel kategórie 5(e).

Mediálne rozhranie UTP 100Base-TX používa dva páry vodičov. Aby sa minimalizovali presluchy a možné skreslenie signálu, zvyšné štyri vodiče by sa nemali používať na prenášanie signálov. Vysielacie a prijímacie signály pre každý pár sú polarizované, pričom jeden vodič prenáša kladný (+) signál a druhý vodič záporný (-) signál. Farebné označenie vodičov kábla a čísla pinov konektora pre sieť 100Base-TX sú uvedené v tabuľke. 1. Hoci vrstva 100Base-TX PHY bola vyvinutá po prijatí štandardu ANSI TP-PMD, čísla kolíkov konektora RJ 45 boli zmenené tak, aby zodpovedali schéme zapojenia, ktorá sa už používa v štandarde 10Base-T. V štandarde ANSI TP-PMD sa na príjem dát používajú piny 7 a 9, zatiaľ čo v štandardoch 100Base-TX a 10Base-T sa na príjem dát používajú piny 3 a 6. Toto zapojenie umožňuje použitie adaptérov 100Base-TX namiesto 10 Base adaptérov - T a ich pripojenie k rovnakým káblom kategórie 5 bez prepájania. V konektore RJ 45 sú použité páry vodičov pripojené na kolíky 1, 2 a 3, 6. Pre správne pripojenie vodičov by ste sa mali riadiť ich farebným označením.

Tabuľka 1. Priradenie kolíkov konektoraMDIkábelUTP100Base-TX

Uzly medzi sebou komunikujú výmenou rámcov. Vo Fast Ethernet je rámec základnou jednotkou výmeny cez sieť – akákoľvek informácia prenášaná medzi uzlami je umiestnená v dátovom poli jedného alebo viacerých rámcov. Preposielanie rámcov z jedného uzla do druhého je možné len vtedy, ak existuje spôsob, ako jednoznačne identifikovať všetky uzly v sieti. Preto má každý uzol v sieti LAN adresu, ktorá sa nazýva jeho MAC adresa. Táto adresa je jedinečná: žiadni dvaja hostitelia v lokálnej sieti nemôžu mať rovnakú MAC adresu. Navyše v žiadnej z technológií LAN (s výnimkou ARCNet) nemôžu mať žiadne dva uzly na svete rovnakú MAC adresu. Každý rámec obsahuje aspoň tri základné informácie: adresu príjemcu, adresu odosielateľa a údaje. Niektoré rámce majú ďalšie polia, ale len tri uvedené sú povinné. Obrázok 4 zobrazuje štruktúru rámca Fast Ethernet.

Obrázok 4. Štruktúra rámuRýchloethernet

• adresu príjemcu- je uvedená adresa uzla prijímajúceho dáta;
• adresu odosielateľa- je uvedená adresa uzla, ktorý odoslal údaje;
• dĺžka/typ(L/T - Length/Type) - obsahuje informácie o type prenášaných dát;
• kontrolná suma rám(PCS - Frame Check Sequence) - určený na kontrolu správnosti rámca prijatého prijímacím uzlom.

Minimálna veľkosť snímky je 64 oktetov alebo 512 bitov (podmienky oktet A bajt - synonymá). Maximálna veľkosť snímky je 1518 oktetov alebo 12144 bitov.

Rámcové adresovanie

Každý uzol v sieti Fast Ethernet má jedinečné číslo nazývané MAC adresa alebo adresa uzla. Toto číslo pozostáva zo 48 bitov (6 bajtov), ​​je priradené sieťovému rozhraniu v čase výroby zariadenia a je naprogramované počas procesu inicializácie. Preto sieťové rozhrania všetkých LAN, s výnimkou ARCNet, ktorý používa 8-bitové adresy pridelené správcom siete, majú zabudovanú jedinečnú MAC adresu, ktorá sa líši od všetkých ostatných MAC adries na Zemi a je pridelená výrobca po dohode s IEEE.

Na uľahčenie správy sieťových rozhraní IEEE navrhlo rozdeliť 48-bitové pole adresy na štyri časti, ako je znázornené na obrázku 5. Prvé dva bity adresy (bity 0 a 1) sú príznaky typu adresy. Hodnota príznakov určuje, ako sa interpretuje časť adresy (bity 2 - 47).

Obrázok 5. Formát MAC adresy

Nazýva sa bit I/G príznak individuálnej/skupinovej adresy a ukazuje, aká (individuálna alebo skupinová) adresa je. Jednotlivá adresa je priradená iba jednému rozhraniu (alebo uzlu) v sieti. Adresy, ktoré majú I/G bit nastavený na 0, sú MAC adresy alebo adresa uzla. Ak je I/O bit nastavený na 1, potom sa adresa zoskupí a zvyčajne sa volá multicast adresu(multicast adresa) príp funkčná adresa(funkčná adresa). Multicast adresa môže byť priradená jednému alebo viacerým sieťovým rozhraniam LAN. Rámce odoslané na adresu multicast prijímajú alebo skopírujú všetky sieťové rozhrania LAN, ktoré ju vlastnia. Adresy multicast umožňujú odoslanie rámca do podmnožiny hostiteľov v lokálnej sieti. Ak je I/O bit nastavený na 1, potom sa s bitmi 46 až 0 zaobchádza ako s adresou multicast a nie ako s poliami U/L, OUI a OUA bežnej adresy. Nazýva sa bit U/L univerzálny/miestny kontrolný príznak a určuje, ako bola priradená adresa sieťového rozhrania. Ak sú bity I/O aj U/L nastavené na 0, potom adresa je jedinečný 48-bitový identifikátor opísaný vyššie.

OUI (organizačne jedinečný identifikátor) organizačne jedinečný identifikátor). IEEE priraďuje jedno alebo viac OUI každému výrobcovi sieťového adaptéra a rozhrania. Každý výrobca je zodpovedný za správne pridelenie OUA (organizačne jedinečná adresa - organizačne jedinečná adresa) ktoré by malo mať každé zariadenie, ktoré vytvorí.

Keď je nastavený bit U/L, adresa je spravovaná lokálne. To znamená, že ho nenastavuje výrobca sieťového rozhrania. Každá organizácia si môže vytvoriť svoju vlastnú MAC adresu sieťového rozhrania nastavením bitu U/L na 1 a bitov 2 až 47 na určitú zvolenú hodnotu. sieťové rozhranie, po prijatí rámca najskôr dekóduje adresu príjemcu. Keď je v adrese nastavený I/O bit, vrstva MAC prijme rámec iba vtedy, ak je cieľová adresa v zozname, ktorý má hostiteľ. Táto technika umožňuje jednému uzlu poslať rámec do mnohých uzlov.

Existuje špeciálna multicast adresa tzv vysielacia adresa. V 48-bitovej vysielacej adrese IEEE sú všetky bity nastavené na 1. Ak sa rámec prenáša s cieľovou vysielacou adresou, všetky uzly v sieti ho prijmú a spracujú.

Dĺžka/typ poľa

Pole L/T (dĺžka/typ) sa používa na dva rôzne účely:

• na určenie dĺžky dátového poľa rámca, s vylúčením akejkoľvek výplne s medzerami;
• na označenie typu údajov v dátovom poli.

Hodnota L/T poľa medzi 0 a 1500 je dĺžka dátového poľa rámca; vyššia hodnota označuje typ protokolu.

Vo všeobecnosti je pole L/T historickým dedičstvom štandardizácie Ethernetu IEEE, ktorá spôsobila množstvo problémov s interoperabilitou so zariadeniami vydanými pred rokom 1983. Teraz Ethernet a Fast Ethernet polia L/T nikdy nepoužívajú. Zadané pole slúži len na koordináciu so softvérom, ktorý spracováva rámce (teda s protokolmi). Ale jediné skutočne štandardné využitie poľa L/T je použiť ho ako pole dĺžky – špecifikácia 802.3 ani nespomína jeho možné použitie ako poľa typu údajov. Norma uvádza: "Rámce s hodnotou poľa dĺžky väčšou ako je definovaná v článku 4.4.2 môžu byť ignorované, vyradené alebo používané súkromne. Použitie týchto rámcov je mimo rozsahu tejto normy."

Keď zhrnieme, čo už bolo povedané, poznamenávame, že pole L/T je primárnym mechanizmom, ktorým typ rámu. Rámce Fast Ethernet a Ethernet, v ktorých hodnota poľa L/T určuje dĺžku (hodnota L/T 802,3, rámce, v ktorých je typ údajov nastavený rovnakou hodnotou poľa (hodnota L/T > 1500), sa nazývajú rámce ethernet- II alebo DIX.

Dátové pole

V dátovom poli obsahuje informácie, ktoré jeden uzol posiela druhému. Na rozdiel od iných polí, ktoré uchovávajú veľmi špecifické informácie, dátové pole môže obsahovať takmer akékoľvek informácie, pokiaľ je jeho objem aspoň 46 a nie viac ako 1500 bajtov. Spôsob, akým je obsah dátového poľa formátovaný a interpretovaný, je definovaný protokolmi.

Ak je potrebné odoslať údaje s dĺžkou menšou ako 46 bajtov, vrstva LLC pripojí bajty s neznámou hodnotou, tzv. bezvýznamné údaje(paddata). Výsledkom je, že dĺžka poľa bude 46 bajtov.

Ak je rámec typu 802.3, potom pole L/T označuje množstvo platných údajov. Ak sa napríklad odosiela 12-bajtová správa, v poli L/T je uložená hodnota 12 a dátové pole obsahuje ďalších 34 nevýznamných bajtov. Pridanie nevýznamných bajtov spúšťa vrstvu Fast Ethernet LLC a zvyčajne sa implementuje v hardvéri.

Prostriedky vrstvy MAC nešpecifikujú obsah poľa L/T - to áno softvér. Toto pole je takmer vždy nastavené ovládačom sieťového rozhrania.

Kontrolný súčet rámca

Kontrolný súčet rámcov (PCS - Frame Check Sequence) vám umožňuje uistiť sa, že prijaté rámce nie sú poškodené. Pri vytváraní prenášaného rámca na úrovni MAC sa používa špeciálny matematický vzorec CRC(Cyclic Redundancy Check - kód cyklickej redundancie), určený na výpočet 32-bitovej hodnoty. Prijatá hodnota sa umiestni do poľa FCS rámca. Hodnoty všetkých bajtov rámca sa privádzajú na vstup prvku úrovne MAC, ktorý vypočítava CRC. Pole FCS je primárnym a najdôležitejším mechanizmom detekcie a korekcie chýb vo Fast Ethernet. Počnúc prvým bajtom cieľovej adresy a končiac posledným bajtom dátového poľa.

Hodnoty polí DSAP a SSAP

hodnoty DSAP/SSAP			Popis
			Indiv LLC Sublayer Mgt
			Group LLC Sublayer Mgt
			Kontrola cesty SNA
			Rezervované (DODIP)
			ISO CLNS IS 8473
			Kódovací algoritmus 8B6T konvertuje osembitový dátový oktet (8B) na šesťbitový ternárny znak (6T). Skupiny kódov 6T sú navrhnuté tak, aby sa prenášali paralelne cez tri krútené páry kábla, takže efektívna rýchlosť prenosu dát pre každý krútený pár je jedna tretina zo 100 Mbps, teda 33,33 Mbps. Terná symbolová rýchlosť na každom krútenom páre je 6/8 z 33,3 Mbps, čo zodpovedá taktovacej frekvencii 25 MHz. Časovač rozhrania MP pracuje s touto frekvenciou. Na rozdiel od binárnych signálov, ktoré majú dve úrovne, ternárne signály prenášané cez každý pár môžu mať tri úrovne. Tabuľka kódovania znakov Kód linky Symbol MLT-3 Multi Level Transmission - 3 (viacúrovňový prenos) - je trochu podobný kódu NRZ, ale na rozdiel od druhého má tri úrovne signálu. Jedna zodpovedá prechodu z jednej úrovne signálu na druhú a zmena úrovne signálu nastáva postupne, berúc do úvahy predchádzajúci prechod. Pri vysielaní „nuly“ sa signál nemení. Tento kód, podobne ako NRZ, musí byť vopred zakódovaný. Zostavené z: Laem Quinn, Richard Russell "Rýchly Ethernet"; K. Zakler "Počítačové siete"; V.G. a N.A. Olifera "Počítačové siete";

Fast Ethernet - špecifikácia IEEE 802.3 u, oficiálne prijatá 26. októbra 1995, definuje štandard protokolu spojovej vrstvy pre siete, ktoré využívajú medený aj optický kábel rýchlosťou 100 Mb/s. Nová špecifikácia je nástupcom štandardu IEEE 802.3 Ethernet, používa rovnaký formát rámca, mechanizmus prístupu k médiám CSMA/CD a hviezdicovú topológiu. Vývoj ovplyvnil niekoľko prvkov konfigurácie zariadení fyzickej vrstvy, čím sa zvýšila priepustnosť, vrátane typov použitých káblov, dĺžky segmentov a počtu rozbočovačov.

Fyzická vrstva

Štandard Fast Ethernet definuje tri typy 100 Mbps Ethernet signalizačných médií.

· 100Base-TX - dva krútené páry vodičov. Prenos sa uskutočňuje v súlade so štandardom pre prenos dát na skrútenom fyzickom médiu, ktorý vyvinul ANSI (American National Standards Institute – American National Standards Institute). Skrútený dátový kábel môže byť tienený alebo netienený. Používa 4V/5V algoritmus kódovania dát a metódu fyzického kódovania MLT-3.

· 100Base-FX - dvojžilový kábel z optických vlákien. Prenos sa tiež uskutočňuje v súlade so štandardom pre prenos dát v médiách s optickými vláknami, ktorý vyvinula ANSI. Používa 4V/5V algoritmus kódovania dát a metódu fyzického kódovania NRZI.

· 100Base-T4 je špeciálna špecifikácia vyvinutá výborom IEEE 802.3u. Podľa tejto špecifikácie je prenos dát realizovaný cez štyri krútené páry telefónneho kábla, ktorý sa nazýva UTP kábel kategórie 3. Používa algoritmus kódovania dát 8V/6T a metódu fyzického kódovania NRZI.

Multimode kábel

Vo vláknine optický kábel Tento typ využíva vlákno s priemerom jadra 50 alebo 62,5 mikrometrov a vonkajší plášť s hrúbkou 125 mikrometrov. Takýto kábel sa nazýva multimódový optický kábel s 50/125 (62,5/125) mikrometrovými vláknami. Na prenos svetelného signálu cez multimódový kábel slúži LED transceiver s vlnovou dĺžkou 850 (820) nanometrov. Ak multimódový kábel spája dva porty prepínačov pracujúcich v plne duplexnom režime, môže byť dlhý až 2000 metrov.

Kábel s jedným režimom

Jednovidový optický kábel má menší priemer jadra o 10 mikrometrov ako viacvidové vlákno a na prenos cez jednovidový kábel sa používa laserový transceiver, čo spolu zabezpečuje efektívny prenos na veľké vzdialenosti. Vlnová dĺžka prenášaného svetelného signálu je blízka priemeru jadra, ktorý je 1300 nanometrov. Toto číslo je známe ako vlnová dĺžka s nulovou disperziou. V jednovidovom kábli je rozptyl a strata signálu veľmi malá, čo umožňuje prenos svetelných signálov na väčšie vzdialenosti ako v prípade použitia multimódového vlákna.

38. Technológia Gigabit Ethernet, všeobecná charakteristika, špecifikácia fyzického prostredia, základné pojmy.
3.7.1. všeobecné charakteristikyštandardné

Celkom rýchlo po objavení sa produktov Fast Ethernet na trhu pocítili integrátori a správcovia sietí určité obmedzenia pri budovaní podnikových sietí. V mnohých prípadoch servery pripojené cez 100-Mbps linku preťažili chrbticové siete, ktoré tiež pracujú rýchlosťou 100 Mbps – FDDI a Fast Ethernet chrbtica. V hierarchii rýchlostí bola potrebná ďalšia úroveň. V roku 1995 mohli vyššiu rýchlosť poskytovať iba ATM prepínače a pri absencii vhodných prostriedkov na migráciu tejto technológie do miestnych sietí v tom čase (hoci špecifikácia LAN Emulation - LANE bola prijatá začiatkom roku 1995, jej praktická implementácia bola pred nami ) zaviesť ich do Lokálnej siete sa takmer nikto neodvážil. ATM technológia bola navyše veľmi drahá.

Ďalší krok IEEE sa preto zdal logický – 5 mesiacov po konečnom prijatí štandardu Fast Ethernet v júni 1995 bola IEEE High-Speed ​​​​Research Group inštruovaná, aby zvážila možnosť vývoja štandardu Ethernet s ešte vyšším štandardom. bitové rýchlosti.

V lete 1996 bolo oznámené, že skupina 802.3z vyvinie protokol čo najbližšie k Ethernetu, ale s bitovou rýchlosťou 1000 Mbps. Rovnako ako v prípade rýchleho Ethernetu bola správa prijatá zástancami Ethernetu s veľkým nadšením.

Hlavným dôvodom nadšenia bola vyhliadka na rovnako hladký prechod chrbtových sietí siete na gigabitový Ethernet, podobne ako sa preťažené ethernetové segmenty umiestnené na nižších úrovniach sieťovej hierarchie preniesli na Fast Ethernet. Okrem toho už existovali skúsenosti s prenosom dát gigabitovými rýchlosťami, a to ako v teritoriálnych sieťach (technológia SDH), tak aj v lokálnych sieťach - technológia Fibre Channel, ktorá sa používa najmä na pripojenie vysokorýchlostných periférií k veľkým počítačom a prenáša dáta cez vlákno. optický kábel z takmer gigabitu cez 8V/10V redundantný kód.

O prvej verzii normy sa uvažovalo v januári 1997 a finálna norma 802.3z bola prijatá 29. júna 1998 na zasadnutí výboru IEEE 802.3. Práce na implementácii gigabitového Ethernetu cez krútenú dvojlinku kategórie 5 boli presunuté na špeciálnu komisiu 802.3ab, ktorá už zvážila niekoľko možností pre návrh tohto štandardu a od júla 1998 sa projekt pomerne stabilizoval. Konečné prijatie štandardu 802.3ab sa očakáva v septembri 1999.

Bez toho, aby čakali na prijatie štandardu, niektoré spoločnosti uviedli do leta 1997 prvé zariadenie Gigabit Ethernet na kábli z optických vlákien.

Hlavnou myšlienkou vývojárov štandardu Gigabit Ethernet je maximálne zachovať myšlienky klasickej technológie Ethernet pri dosiahnutí bitovej rýchlosti 1000 Mbps.

Keďže pri vývoji novej technológie je prirodzené očakávať určité technické inovácie, ktoré idú všeobecným smerom vývoja sieťových technológií, je dôležité poznamenať, že gigabitový Ethernet, ako aj jeho pomalšie náprotivky, na úrovni protokolu nebude podpora:

• kvalita služby;
• nadbytočné odkazy;
• testovanie prevádzkyschopnosti uzlov a zariadení (v druhom prípade s výnimkou testovania komunikácie port-to-port, ako sa to robí pre Ethernet 10Base-T a 10Base-F a Fast Ethernet).

Všetky tri menované vlastnosti sú považované za veľmi perspektívne a užitočné v moderných sieťach a najmä v sieťach blízkej budúcnosti. Prečo ich autori Gigabit Ethernet odmietajú?

Hlavnou myšlienkou vývojárov technológie Gigabit Ethernet je, že existuje a bude veľa sietí, v ktorých bude vysoká rýchlosť chrbtice a schopnosť priraďovať priority paketom v prepínačoch úplne postačujúca na zabezpečenie kvality prepravná služba pre všetkých klientov siete. A len v tých ojedinelých prípadoch, keď je chrbtica značne vyťažená a požiadavky na kvalitu služieb sú veľmi prísne, je potrebné použiť technológiu ATM, ktorá svojou vysokou technickou náročnosťou naozaj garantuje kvalitu služieb pre všetky hlavné typy služieb. dopravy.

39. Systém štrukturálnej kabeláže používaný v sieťových technológiách.
Structured Cabling System (SCS) je súbor prepínacích prvkov (káble, konektory, konektory, krížové panely a skrine), ako aj technika ich spoločného používania, ktorá umožňuje vytvárať pravidelné, ľahko rozšíriteľné komunikačné štruktúry v počítačových sieťach. .

Štruktúrovaný kabelážny systém je akýmsi „konštruktorom“, pomocou ktorého si projektant siete zo štandardných káblov prepojených štandardnými konektormi a zapnutých štandardných krížových panelov zostaví potrebnú konfiguráciu. V prípade potreby je možné konfiguráciu pripojenia jednoducho zmeniť – pridať počítač, segmentovať, prepnúť, odstrániť nepotrebné zariadenia a tiež zmeniť pripojenia medzi počítačmi a rozbočovačmi.

Pri budovaní systému štruktúrovanej kabeláže sa rozumie, že každé pracovisko v podniku musí byť vybavené zásuvkami na prepojenie telefónu a počítača, aj keď v r. tento moment nevyžaduje sa. To znamená, že dobrý systém štruktúrovanej kabeláže je vybudovaný ako nadbytočný. To môže v budúcnosti ušetriť peniaze, pretože zmeny v pripojení nových zariadení je možné vykonať opätovným pripojením už položených káblov.

Typické hierarchická štruktúraštruktúrovaný kabelážny systém zahŕňa:

• horizontálne podsystémy (v rámci podlahy);
• vertikálne podsystémy (vo vnútri budovy);
• kampusový subsystém (v rámci toho istého územia s niekoľkými budovami).

Horizontálny subsystém spája krížovú skrinku podlahy s užívateľskými zásuvkami. Subsystémy tohto typu zodpovedajú podlažiam budovy. Vertikálny subsystém spája krížové skrine každého poschodia s centrálnym dispečingom budovy. Ďalším krokom v hierarchii je kampusový subsystém, ktorý spája niekoľko budov s hlavným hardvérom celého kampusu. Táto časť káblového systému sa bežne označuje ako chrbtica.

Používanie štruktúrovaného kabelážneho systému namiesto chaotickej kabeláže ponúka podnikom mnoho výhod.

· Všestrannosť.Štruktúrovaný kabelážny systém s dobre premyslenou organizáciou sa môže stať jednotným prostredím na prenos počítačových údajov v lokálnom počítačová sieť, organizovanie miestnej telefónnej siete, prenos video informácií a dokonca aj prenos signálov z protipožiarnych senzorov alebo bezpečnostných systémov. To vám umožňuje automatizovať mnohé procesy kontroly, monitorovania a riadenia podnikových služieb a systémov na podporu života podniku.

· Predĺžená životnosť. Doba zastarania dobre štruktúrovaného kabelážneho systému môže byť 10-15 rokov.

· Znížte náklady na pridávanie nových používateľov a zmenu ich umiestnení. Je známe, že náklady na káblový systém sú značné a nie sú určené hlavne nákladmi na kábel, ale nákladmi na jeho položenie. Preto je výhodnejšie vykonať jednorazovú prácu pokládky kábla, prípadne s veľkou rezervou dĺžky, ako vykonať pokládku niekoľkokrát, čím sa dĺžka kábla zväčší. S týmto prístupom všetka práca na pridávaní alebo presúvaní používateľa spočíva v pripojení počítača k existujúcej zásuvke.

· Možnosť jednoduchého rozšírenia siete. Systém štruktúrovanej kabeláže je modulárny, a preto sa dá ľahko rozšíriť. Môžete napríklad pridať novú podsieť na chrbticu bez ovplyvnenia existujúcich podsietí. Jeden typ kábla podsiete môžete nahradiť nezávisle od zvyšku siete. Štruktúrovaný kabelážny systém je základom pre rozdelenie siete do spravovateľných logických segmentov, keďže už je sám o sebe rozdelený na fyzické segmenty.

· Poskytovanie efektívnejších služieb.Štruktúrovaný kabelážny systém zjednodušuje údržbu a riešenie problémov ako pri zbernicovom káblovom systéme. V zbernicovej organizácii káblového systému vedie porucha jedného zo zariadení alebo spojovacích prvkov k ťažko lokalizovateľnému zlyhaniu celej siete. V štruktúrovaných kabelážnych systémoch porucha jedného segmentu neovplyvní ostatné, keďže segmenty sú prepojené pomocou rozbočovačov. Huby diagnostikujú a lokalizujú chybnú časť.

· Spoľahlivosť.Štruktúrovaný kabelážny systém zvýšil spoľahlivosť, keďže výrobca takéhoto systému garantuje nielen kvalitu jeho jednotlivých komponentov, ale aj ich kompatibilitu.

40. Huby a sieťové adaptéry, princípy, použitie, základné pojmy.
Huby spolu so sieťovými adaptérmi, ako aj káblovým systémom predstavujú minimálnu výbavu, s ktorou vytvoríte lokálnu sieť. Takáto sieť bude spoločným zdieľaným prostredím

Sieťový adaptér (karta sieťového rozhrania, NIC) spolu so svojim ovládačom implementuje druhú, kanálovú úroveň modelu otvorených systémov v koncovom uzle siete - v počítači. Presnejšie povedané, v sieťovom operačnom systéme pár adaptér/ovládač vykonáva iba funkcie fyzickej vrstvy a vrstvy MAC, zatiaľ čo vrstva LLC je zvyčajne implementovaná modulom. operačný systém, rovnaké pre všetky ovládače a sieťové adaptéry. V skutočnosti by to tak malo byť v súlade s modelom zásobníka protokolov IEEE 802. Napríklad vo Windows NT je úroveň LLC implementovaná v module NDIS, ktorý je spoločný pre všetky ovládače sieťového adaptéra bez ohľadu na to, akú technológiu ovládač podporuje.

Sieťový adaptér spolu s ovládačom vykonáva dve operácie: vysielanie a prijímanie rámca.

V adaptéroch pre klientske počítače je veľká časť práce presunutá na ovládač, čím je adaptér jednoduchší a lacnejší. Nevýhodou tohto prístupu je vysoká miera zaťaženia centrálneho procesora počítača rutinnou prácou na prenose rámcov z Náhodný vstup do pamäťe počítač do siete. Centrálny procesor je nútený vykonávať túto prácu namiesto vykonávania úloh používateľskej aplikácie.

Sieťový adaptér musí byť pred inštaláciou do počítača nakonfigurovaný. Pri konfigurácii adaptéra zvyčajne zadávate číslo IRQ používané adaptérom, číslo kanála DMA (ak adaptér podporuje režim DMA) a základnú adresu I/O portov.

Prakticky vo všetkých moderné technológie lokálne siete, je definované zariadenie, ktoré má niekoľko rovnakých mien - koncentrátor(koncentrátor), rozbočovač (hub), opakovač (repeater). V závislosti od oblasti použitia tohto zariadenia sa výrazne mení skladba jeho funkcií a dizajn. Iba hlavná funkcia zostáva nezmenená - to je opakovanie rámu buď na všetkých portoch (ako sú definované v štandarde Ethernet) alebo len na niektorých portoch, podľa algoritmu definovaného príslušným štandardom.

Hub má zvyčajne niekoľko portov, ku ktorým sa pomocou samostatných fyzických káblových segmentov pripájajú koncové uzly siete – počítače. Koncentrátor spája samostatné fyzické segmenty siete do jedného zdieľaného prostredia, ku ktorému sa pristupuje v súlade s jedným z uvažovaných lokálnych sieťových protokolov – Ethernet, Token Ring a pod. Keďže logika prístupu do zdieľaného prostredia výrazne závisí od technológie, pre každý typ technológie vyrábajú ich rozbočovače - Ethernet; žetónový prsteň; FDDI a 100VG-AnyLAN. Pre konkrétny protokol sa niekedy používa vlastný, vysoko špecializovaný názov pre toto zariadenie, ktorý presnejšie odráža jeho funkcie alebo sa používa kvôli tradícii, napríklad pre koncentrátory Token Ring je typický názov MSAU.

Každý hub vykonáva nejakú základnú funkciu definovanú v zodpovedajúcom protokole technológie, ktorú podporuje. Aj keď je táto funkcia v technologickom štandarde definovaná do istej miery detailne, pri jej implementácii sa môžu rozbočovače od rôznych výrobcov líšiť v detailoch, ako je počet portov, podpora viacerých typov káblov a pod.

Okrem hlavnej funkcie môže hub vykonávať množstvo doplnkových funkcií, ktoré buď nie sú v štandarde vôbec definované, alebo sú voliteľné. Napríklad rozbočovač Token Ring môže vykonávať funkciu vypínania chybne fungujúcich portov a prepínania na záložný kruh, hoci takéto možnosti nie sú v štandarde opísané. Hub sa ukázal ako pohodlné zariadenie na vykonávanie dodatočných funkcií, ktoré uľahčujú ovládanie a prevádzku siete.

41. Použitie mostíkov a prepínačov, princípy, vlastnosti, príklady, obmedzenia
Štruktúrovanie pomocou mostíkov a prepínačov

sieť je možné rozdeliť na logické segmenty pomocou dvoch typov zariadení - mostov (bridge) a/alebo prepínačov (switch, spínací rozbočovač).

Most a vypínač sú funkčné dvojičky. Obe tieto zariadenia posúvajú snímky na základe rovnakých algoritmov. Mosty a prepínače používajú dva typy algoritmov: algoritmus priehľadný mostík (transparentný mostík), popísané v štandarde IEEE 802.1D alebo v algoritme zdrojový smerovací mostík od IBM pre siete Token Ring. Tieto štandardy boli vyvinuté dávno pred prvým prepnutím, a preto používajú termín „most“. Keď sa zrodil prvý model priemyselného prepínača pre technológiu Ethernet, vykonával rovnaký algoritmus IEEE 802.ID vylepšenia rámca, ktorý už desať rokov vyvíjali mosty miestnych a globálne siete

Hlavný rozdiel medzi prepínačom a mostom je v tom, že most spracováva snímky sekvenčne, zatiaľ čo prepínač spracováva snímky paralelne. Táto okolnosť je spôsobená skutočnosťou, že mosty sa objavili v čase, keď bola sieť rozdelená na malý počet segmentov a premávka medzi segmentmi bola malá (spĺňala pravidlo 80 až 20 %).

Dnes mosty stále fungujú naprieč sieťami, ale iba cez pomerne pomalé globálne spojenia medzi dvoma vzdialenými sieťami LAN. Takéto mosty sa nazývajú vzdialené mosty (vzdialený most) a algoritmus ich činnosti sa nelíši od štandardu 802.1D alebo smerovania zdroja.

Transparentné mosty môžu okrem prenosu rámcov v rámci rovnakej technológie prekladať aj lokálne sieťové protokoly, ako je Ethernet na Token Ring, FDDI na Ethernet atď. Táto vlastnosť transparentných mostov je popísaná v štandarde IEEE 802.1H.

V budúcnosti budeme zariadenie, ktoré podporuje rámce podľa mostíkového algoritmu a funguje v lokálnej sieti, nazývať moderným termínom „switch“. Pri popise samotných algoritmov 802.1D a Source Routing v ďalšej časti budeme zariadenie tradične nazývať mostom, ako sa v skutočnosti nazýva v týchto štandardoch.

42. Prepínače pre lokálne siete, protokoly, prevádzkové režimy, príklady.
Každý z 8 10Base-T portov obsluhuje jeden ethernetový paketový procesor – EPP (Ethernet Packet Processor). Prepínač má navyše systémový modul, ktorý koordinuje činnosť všetkých procesorov EPP. Systémový modul udržiava spoločnú tabuľku adries prepínača a riadi prepínač pomocou protokolu SNMP. Rámce sa prenášajú medzi portami pomocou prepínacej štruktúry, podobnej tým, ktoré sa nachádzajú v telefónnych ústredniach alebo viacprocesorových počítačoch, pričom spájajú viaceré procesory s viacerými pamäťovými modulmi.

Spínacia matica funguje na princípe prepínania okruhov. Pre 8 portov môže matica poskytnúť 8 súčasných interných kanálov v polovičnom duplexnom režime prevádzky portov a 16 v plne duplexnom režime, keď vysielač a prijímač každého portu pracujú nezávisle od seba.

Keď rámec dorazí na ľubovoľný port, procesor EPP uloží prvých pár bajtov rámca do vyrovnávacej pamäte, aby prečítal cieľovú adresu. Po prijatí cieľovej adresy sa procesor okamžite rozhodne preniesť paket bez toho, aby čakal na príchod zostávajúcich bajtov rámca.

Ak je potrebné preniesť rámec na iný port, tak procesor pristúpi k prepínacej matici a pokúsi sa v nej založiť cestu, ktorá prepojí jeho port s portom, cez ktorý ide cesta na cieľovú adresu. Prepínacia matica to dokáže len vtedy, ak je cieľový adresový port v danom momente voľný, teda nie je pripojený k inému portu.Ak je port obsadený, tak ako v každom obvode s prepínaním matica sa odmietne pripojiť . V tomto prípade je rámec plne uložený do vyrovnávacej pamäte procesorom vstupného portu, po ktorom procesor čaká, kým sa výstupný port uvoľní a prepínacia matica vytvorí požadovanú cestu. Po vytvorení požadovanej cesty sa odošlú bajty rámca vo vyrovnávacej pamäti k nemu, ktoré sú prijímané procesorom výstupného portu. Hneď ako procesor výstupného portu získa prístup k ethernetovému segmentu, ktorý je k nemu pripojený pomocou algoritmu CSMA / CD, bajty rámca sa okamžite začnú prenášať do siete. Opísaný spôsob prenosu rámca bez jeho úplného ukladania do vyrovnávacej pamäte sa nazýva „on-the-fly“ alebo „cut-through“ prepínanie. Hlavným dôvodom zlepšenia výkonu siete pri použití prepínača je paralelný spracovanie niekoľkých snímok.Tento efekt je znázornený na obr. 4.26. Obrázok ukazuje ideálny stav z hľadiska zlepšenia výkonu, keď štyri z ôsmich portov prenášajú dáta maximálnou rýchlosťou pre ethernetový protokol 10 Mb/s a tieto dáta bez konfliktu prenášajú na zvyšné štyri porty prepínača - dátové toky medzi sieťovými uzlami sú rozdelené tak, že každý port, ktorý prijíma rámce, má svoj vlastný výstupný port. Ak prepínač zvládne spracovať prichádzajúcu prevádzku aj pri maximálnej intenzite rámcov prichádzajúcich na vstupné porty, tak celkový výkon prepínača v uvedenom príklade bude 4x10 = 40 Mbps a pri zovšeobecnení príkladu pre N portov - (N / 2) xlO Mbps. Hovorí sa, že prepínač poskytuje každej stanici alebo segmentu pripojenému k jeho portom vyhradenú šírku pásma protokolu. 4.26. Ak dve stanice, napríklad stanice pripojené k portom 3 A 4, zároveň musíte zapisovať dáta na rovnaký server pripojený k portu 8, potom prepínač nebude môcť prideliť 10 Mbps dátový tok každej stanici, pretože port 5 nemôže prenášať dáta rýchlosťou 20 Mbps. Rámce staníc budú čakať vo vnútorných radoch vstupných portov 3 A 4, keď je port voľný 8 na odoslanie ďalšieho rámca. Je zrejmé, že dobrým riešením pre takúto distribúciu dátových tokov by bolo pripojenie servera k vysokorýchlostnému portu, ako je napríklad Fast Ethernet. neblokovanie modely spínačov.

43. Algoritmus priehľadného mostíka.
Transparentné mosty sú pre sieťové adaptéry koncových uzlov neviditeľné, pretože nezávisle vytvárajú špeciálnu tabuľku adries, na základe ktorej je možné rozhodnúť, či sa má prichádzajúci rámec prenášať do iného segmentu alebo nie. Sieťové adaptéry pri použití transparentných mostov fungujú úplne rovnako ako v prípade ich neprítomnosti, to znamená, že nevykonávajú žiadne ďalšie akcie, aby rám prešiel cez most. Algoritmus transparentného premostenia je nezávislý od technológie LAN, v ktorej je most nainštalovaný, takže transparentné premostenie Ethernetu funguje presne ako transparentné premostenie FDDI.

Transparentný most vytvára svoju tabuľku adries na základe pasívneho pozorovania premávky cirkulujúcej v segmentoch pripojených k jeho portom. V tomto prípade most berie do úvahy adresy zdrojov dátových rámcov prichádzajúcich do prístavov mosta. Na základe adresy zdroja rámca mostík usúdi, že tento uzol patrí do jedného alebo druhého segmentu siete.

Uvažujme o procese automatického vytvárania tabuľky adries mosta a jeho použití na príklade jednoduchej siete znázornenej na obr. 4.18.

Ryža. 4.18. Princíp fungovania priehľadného mostíka

Most spája dva logické segmenty. Segment 1 tvoria počítače pripojené jedným kusom koaxiálneho kábla k portu 1 mostíka a segment 2 tvoria počítače pripojené ďalším kusom koaxiálneho kábla k portu 2 mosta.

Každý mostový port funguje ako koncový uzol vlastného segmentu, s jednou výnimkou – mostový port nemá vlastnú MAC adresu. Mostný prístav funguje v tzv nečitateľný (sľubný) režim zachytávania paketov, kedy sú všetky pakety prichádzajúce na port uložené vo vyrovnávacej pamäti. Pomocou tohto režimu most monitoruje všetku premávku prenášanú v segmentoch, ktoré sú k nemu pripojené, a používa pakety, ktoré ním prechádzajú, aby sa naučil zloženie siete. Keďže všetky pakety sú uložené vo vyrovnávacej pamäti, most nepotrebuje adresu portu.

Most spočiatku nevie nič o počítačoch, s ktorými sú MAC adresy pripojené ku každému z jeho portov. Preto v tomto prípade most jednoducho prepošle akýkoľvek zachytený a uložený rámec na všetky svoje porty okrem toho, z ktorého prijal rámec. V našom príklade má most iba dva porty, takže posiela rámce z portu 1 na port 2 a naopak. Keď sa most chystá preniesť rámec zo segmentu do segmentu, napríklad zo segmentu 1 do segmentu 2, pokúsi sa znova získať prístup k segmentu 2 ako koncovému uzlu podľa pravidiel prístupového algoritmu, v tomto príklade podľa pravidlá CSMA/CD algoritmu.

Súčasne s prenosom rámca na všetky porty sa most naučí zdrojovú adresu rámca a vytvorí nový záznam o jeho členstve v jeho tabuľke adries, ktorá sa nazýva aj tabuľka filtrovania alebo smerovania.

Keď most prejde fázou učenia, môže fungovať efektívnejšie. Pri prijímaní rámca odoslaného napríklad z počítača 1 do počítača 3 hľadá v tabuľke adries zhodu medzi jeho adresami a cieľovou adresou 3. Keďže takýto záznam existuje, most vykoná druhú fázu analýzy tabuľky - kontroluje, či sa v rovnakom segmente nachádzajú počítače so zdrojovými adresami (v našom prípade je to adresa 1) a cieľovou adresou (adresa 3). Keďže v našom príklade sú v rôznych segmentoch, operáciu vykoná most propagácia (preposielanie) rámec - prenáša rámec na iný port, ktorý predtým získal prístup k inému segmentu.

Ak je cieľová adresa neznáma, most prenáša rámec na všetkých svojich portoch, okrem portu zdroja rámca, ako v počiatočnej fáze procesu učenia.

44. Mosty so smerovaním zdrojov.
Premostenie smerované zdrojom sa používa na pripojenie krúžkov Token Ring a FDDI, hoci na rovnaký účel možno použiť aj transparentné premostenie. Smerovanie zdroja (SR) je založené na skutočnosti, že vysielajúca stanica vloží do rámca odoslaného do iného zvonenia všetky adresové informácie o medziľahlých mostíkoch a kruhoch, ktorými musí rámec prejsť, kým sa dostane do kruhu, ku ktorému je stanica pripojená - príjemcu.

Zvážte princípy fungovania Source Routing bridges (ďalej len SR bridges) na príklade siete znázornenej na obr. 4.21. Sieť pozostáva z troch kruhov spojených tromi mostami. Prstene a mosty majú identifikátory na definovanie trasy. Mosty SR nevytvárajú tabuľku adries, ale pri preposielaní rámcov využívajú informácie dostupné v zodpovedajúcich poliach dátového rámca.

Obr. 4.21.Mosty smerovania zdrojov

Po prijatí každého paketu sa most SR stačí pozrieť na pole s informáciami o smerovaní (pole s informáciami o smerovaní, RIF, v rámci Token Ring alebo FDDI), aby zistil, či obsahuje jeho identifikátor. A ak je tam prítomný a sprevádzaný identifikátorom kruhu, ktorý je pripojený k tomuto mostu, tak v tomto prípade mostík skopíruje prichádzajúci rámec do určeného kruhu. V opačnom prípade sa blok neskopíruje do iného kruhu. V oboch prípadoch sa pôvodná kópia rámca vráti na pôvodnom zvonení pôvodnej stanici, a ak bola odoslaná do iného kruhu, nastaví sa bit A (rozpoznaná adresa) a bit C (skopírovaný rámec) poľa stavu rámca. na 1, aby sa východiskovej stanici oznámilo, že rámec bol prijatý cieľovou stanicou (v tomto prípade vysielaný mostíkom do iného kruhu).

Keďže informácie o smerovaní v rámci nie sú potrebné vždy, ale iba na prenos rámca medzi stanicami pripojenými k rôznym kruhom, prítomnosť poľa RIF v rámci je indikovaná nastavením bitu individuálnej / skupinovej adresy (I / G) na 1 ( v tomto prípade sa tento bit nepoužíva podľa cieľa, pretože zdrojová adresa je vždy individuálna).

Pole RIF má kontrolné podpole pozostávajúce z troch častí.

• typ rámu definuje typ poľa RIF. Na nájdenie trasy a odoslanie rámca po známej trase sa používajú rôzne typy polí RIF.
• Pole maximálnej dĺžky rámu používa most na prepojenie kruhov, ktoré majú rôzne MTU. Most používa toto pole na to, aby oznámil stanici maximálnu možnú dĺžku rámca (to znamená minimálnu hodnotu MTU pre celé rozpätie trasy).
• Dĺžka poľa RIF je potrebné, pretože počet deskriptorov trasy, ktoré špecifikujú identifikátory pretínajúcich sa kruhov a mostov, nie je vopred známy.

Aby algoritmus zdrojového smerovania fungoval, používajú sa dva ďalšie typy rámcov - jednosmerový prieskumník rámcov vysielania SRBF (jednosmerný vysielací rámec) a prieskumník rámcov vysielania ARBF s viacerými smermi (všesmerový vysielací rámec).

Všetky mosty SR musia byť manuálne nakonfigurované správcom, aby preposielali rámce ARBF na všetkých portoch okrem zdrojového portu rámca a pre rámce SRBF musia byť niektoré porty mostov zablokované, aby sa zabránilo slučkám v sieti.

Výhody a nevýhody mostov smerovaných zdrojom

45. Spínače: technické prevedenie, funkcie, vlastnosti, ktoré ovplyvňujú ich činnosť.
Vlastnosti technickej implementácie prepínačov. Mnoho prepínačov prvej generácie bolo podobných smerovačom, to znamená, že boli založené na CPU všeobecné použitie, pripojené k portom rozhrania cez internú vysokorýchlostnú zbernicu. Hlavnou nevýhodou takýchto prepínačov bola ich nízka rýchlosť. Univerzálny procesor si nedokázal poradiť s veľkým objemom špecializovaných operácií na posielanie rámcov medzi modulmi rozhrania. Pre úspešnú neblokovaciu prevádzku musí mať prepínač okrem procesorových čipov aj rýchly uzol na odovzdávanie rámcov medzi čipmi portového procesora. V súčasnosti prepínače používajú ako základ jednu z troch schém, na ktorých je takýto výmenný uzol postavený:

• spínacia matica;
• zdieľaná viacvstupová pamäť;
• spoločný autobus.

Ethernet je dnes najpoužívanejším štandardom lokálnej siete. Celkový počet aktuálne používaných sietí

rýchly ethernet

Technológia Fast Ethernet je v mnohých ohľadoch podobná tradičnej technológii Ethernet, ale je 10-krát rýchlejšia. Fast Ethernet alebo 100BASE-T pracuje rýchlosťou 100 megabitov za sekundu (Mbps) namiesto 10 pre tradičnú možnosť Ethernet. Technológia 100BASE-T využíva rámce rovnakého formátu a dĺžky ako Ethernet a nevyžaduje zmeny v protokoloch vyššej vrstvy, aplikáciách alebo sieťových operačných systémoch na pracovných staniciach. Môžete smerovať a prepínať pakety medzi sieťami s rýchlosťou 10 Mbps a 100 Mbps bez prekladu protokolu a súvisiacich oneskorení. Technológia Fast Ethernet využíva na poskytovanie prístupu k médiám protokol CSMA/CD MAC. Väčšina moderných ethernetových sietí je postavená na hviezdicovej topológii, kde rozbočovač je centrom siete a káble z rozbočovača vedú ku každému počítaču. Rovnaká topológia sa používa v sieťach Fast Ethernet, hoci priemer siete je o niečo menší kvôli vyššej rýchlosti. Fast Ethernet používa netienenú krútenú dvojlinku (UTP) podľa špecifikácie IEEE 802.3u pre 100BASE-T. Norma odporúča použitie kábla kategórie 5 s dvoma alebo štyrmi pármi vodičov s plastovým plášťom. Káble kategórie 5 sú certifikované pre šírku pásma 100 MHz. V 100BASE-TX sa jeden pár používa na prenos dát, druhý pár na detekciu a príjem kolízie.

Štandard Fast Ethernet definuje tri modifikácie pre prácu s rôznymi typmi káblov: 100Base TX, 100Base T4 a 100Base FX. Modifikácie 100Base TX a 100Base T4 sú určené pre krútenú dvojlinku a 100Base FX bol navrhnutý pre optický kábel.

Štandard 100Base TX vyžaduje dva tienené alebo netienené krútené páry. Jeden pár slúži na vysielanie, druhý na príjem. Tieto požiadavky spĺňajú dva hlavné štandardy kabeláže: Kategória 5 Unshielded Twisted Pair (UTP-5) a IBM Type 1 Shielded Twisted Pair.

Štandard 100Base T4 má menej obmedzujúce požiadavky na káble, pretože používa všetky štyri páry osemžilového kábla: jeden pár na vysielanie, jeden na príjem a zvyšné dva páry fungujú na vysielanie aj príjem. Výsledkom je, že v štandarde 100Base T4 možno dáta prijímať a prenášať cez tri páry. Pre siete 100Base T4 sú vhodné netienená krútená dvojlinka kategórie 3-5 a tienená krútená dvojlinka typu 1.

Postupnosť technológií Fast Ethernet a Ethernet uľahčuje vývoj odporúčaní pre aplikácie: Fast Ethernet je užitočný v organizáciách, ktoré bežne používajú klasický Ethernet, ale dnes potrebujú väčšiu šírku pásma. Zároveň sú zachované všetky nahromadené skúsenosti s Ethernetom a čiastočne aj sieťovou infraštruktúrou.

Pre klasický Ethernet je čas počúvania siete určený maximálnou vzdialenosťou, ktorú môže 512-bitový rámec prejsť sieťou za čas rovnajúci sa času spracovania tohto rámca na pracovnej stanici. Pre sieť Ethernet je táto vzdialenosť 2500 metrov. V sieti Fast Ethernet prejde rovnaký 512-bitový rámec iba 250 metrov za čas potrebný na jeho spracovanie na pracovnej stanici.

Hlavnou oblasťou práce rýchleho Ethernetu sú dnes siete pracovných skupín a oddelení. Prechod na Fast Ethernet je vhodné robiť postupne a nechať Ethernet tam, kde robí svoju prácu dobre. Jedným zrejmým prípadom, keď by Ethernet nemal byť nahradený technológiou Fast Ethernet, je, keď je starý osobné počítače so zbernicou ISA.

Gigabit Ethernet/

táto technológia používa rovnaký formát rámca, rovnakú metódu prístupu k médiám CSMA/CD, rovnaké mechanizmy riadenia toku a rovnaké riadiace objekty, napriek tomu sa gigabitový Ethernet odlišuje od Fast Ethernet viac ako Fast Ethernet od Ethernetu. Najmä, ak sa Ethernet vyznačoval rôznymi podporovanými prenosovými médiami, čo dalo dôvod povedať, že by mohol fungovať aj cez ostnatý drôt, potom sa v gigabitovom Ethernete stávajú dominantným prenosovým médiom káble z optických vlákien (to je, samozrejme, ďaleko). od jediného rozdielu, ale zvyšok bude podrobnejšie popísaný nižšie). Gigabitový Ethernet navyše predstavuje neporovnateľne zložitejšie technické výzvy a kladie oveľa vyššie nároky na kvalitu kabeláže. Inými slovami, je oveľa menej všestranný ako jeho predchodcovia.

ŠTANDARDY GIGABITOVÉHO ETHERNETU

Hlavnou snahou pracovnej skupiny IEEE 802.3z je definovať fyzické štandardy pre gigabitový Ethernet. Za základ si vzala štandard ANSI X3T11 Fibre Channel, presnejšie jeho dve nižšie podúrovne: FC-0 (rozhranie a prenosové médium) a FC-1 (kódovanie a dekódovanie). Špecifikácia fyzického média pre Fibre Channel v súčasnosti špecifikuje 1,062 gigabaudov za sekundu. V gigabitovom Ethernete sa táto rýchlosť zvýšila na 1,25 gigabajtov za sekundu. Ak vezmeme do úvahy kódovanie 8B/10B, dostaneme rýchlosť prenosu dát 1 Gbps.

Technológiaethernet

Ethernet je dnes najpoužívanejším štandardom lokálnej siete.

Ethernet je sieťový štandard založený na experimentálnej sieti Ethernet, ktorú spoločnosť Xerox vyvinula a implementovala v roku 1975.

V roku 1980 DEC, Intel a Xerox spoločne vyvinuli a zverejnili štandard Ethernet verzie II pre koaxiálnu káblovú sieť, ktorý sa stal Najnovšia verzia proprietárny štandard Ethernet. Preto sa proprietárna verzia štandardu Ethernet nazýva štandard Ethernet DIX alebo Ethernet II, na základe ktorého bol vyvinutý štandard IEEE 802.3.

Na základe štandardu Ethernet boli prijaté ďalšie štandardy: v roku 1995 Fast Ethernet (dodatok k IEEE 802.3), v roku 1998 Gigabit Ethernet (časť IEEE 802.3z hlavného dokumentu), ktoré v mnohých ohľadoch nie sú nezávislými štandardmi.

Na prenos binárnych informácií po kábli pre všetky varianty fyzickej vrstvy technológie Ethernet, ktoré poskytujú priepustnosť 10 Mbit/s, sa používa kód Manchester (obr. 3.9).

V kóde Manchester sa na zakódovanie jednotiek a núl používa potenciálny pokles, teda predná časť impulzu. V kódovaní Manchester sú každé hodiny rozdelené na dve časti. Informácie sú zakódované potenciálnymi kvapkami, ktoré sa vyskytujú uprostred každého cyklu. Jednotka je zakódovaná prechodom z nízkej do vysokej (nábežná hrana impulzu) a nula je zakódovaná spätnou hranou (zadná hrana).

Ryža. 3.9. Diferenciálne kódovanie Manchester

Ethernetový štandard (vrátane Fast Ethernet a Gigabit Ethernet) používa rovnakú metódu separácie médií, metódu CSMA/CD.

Každý počítač pracuje na Ethernete podľa princípu „Pred odoslaním správ si vypočujte prenosový kanál; počúvať, keď posielate; v prípade rušenia prestaňte pracovať a skúste to znova."

Tento princíp možno dešifrovať (vysvetliť) takto:

1. Nikto nesmie posielať správy, kým to už robí niekto iný (pred odoslaním si vypočujte).

2. Ak dvaja alebo viacerí odosielatelia začnú posielať správy približne v rovnakom momente, skôr či neskôr sa ich správy v komunikačnom kanáli „zrazia“, čo sa nazýva kolízia.

Kolízie sú ľahko rozpoznateľné, pretože vždy vytvárajú rušivý signál, ktorý nevyzerá ako legitímna správa. Ethernet dokáže rozpoznať rušenie a spôsobiť, že odosielateľ pozastaví prenos a chvíľu počká, kým správu znova odošle.

Dôvody rozšírenosti a popularity Ethernetu (výhody):

1. Lacnosť.

2. Skvelé skúsenosti s používaním.

3. Pokračujúce inovácie.

4. Bohatosť výberu vybavenia. Mnoho výrobcov ponúka sieťové zariadenia založené na Ethernete.

Nevýhody Ethernetu:

1. Možnosť kolízií správ (zrážky, rušenie).

2. Keď je sieť silne zaťažená, čas prenosu správy je nepredvídateľný.

TechnológiaTokenprsteň

Siete Token Ring, podobne ako siete Ethernet, sa vyznačujú zdieľaným médiom na prenos dát, ktoré pozostáva z káblových segmentov spájajúcich všetky sieťové stanice do kruhu. Prsteň sa považuje za spoločný zdieľaný zdroj a prístup k nemu si nevyžaduje náhodný algoritmus ako v sieťach Ethernet, ale deterministický algoritmus založený na prenose práva používať kruh na stanice v určitom poradí. Toto právo sa prenáša pomocou rámca špeciálneho formátu nazývaného token alebo token.

Technológia Token Ring bola vyvinutá spoločnosťou IBM v roku 1984 a potom bola predložená ako návrh normy výboru IEEE 802, ktorý na jej základe v roku 1985 prijal štandard 802.5.

Každé PC funguje v Token Ringu podľa princípu „Počkajte na značku, ak je potrebné poslať správu, priložte ju k označovaču, keď prejde okolo. Ak značka prejde, odstráňte z nej správu a pošlite značku ďalej.

Siete Token Ring fungujú pri dvoch bitových rýchlostiach, 4 a 16 Mbps. Miešanie staníc pracujúcich pri rôznych rýchlostiach v tom istom okruhu nie je povolené.

Technológia Token Ring je sofistikovanejšia technológia ako Ethernet. Má vlastnosti odolnosti voči chybám. Sieť Token Ring definuje postupy riadenia siete, ktoré sa používajú spätná väzba prstencovitá štruktúra - odoslaný rámec sa vždy vráti do vysielacej stanice.

Ryža. 3.10. Princíp technológie TOKEN RING

V niektorých prípadoch sú zistené chyby siete opravené automaticky, napríklad stratený token je možné obnoviť. V ostatných prípadoch sa chyby iba zaznamenávajú a ich odstránenie vykonáva manuálne personál údržby.

Na ovládanie siete jedna zo staníc funguje ako takzvaný aktívny monitor. Aktívny monitor je vybraný pri inicializácii zvonenia ako stanica s najvyššou MAC adresou. Ak aktívny monitor zlyhá, postup inicializácie zvonenia sa zopakuje a vyberie sa nový aktívny monitor. Sieť Token Ring môže obsahovať až 260 uzlov.

Rozbočovač token ring môže byť aktívny alebo pasívny. Pasívny rozbočovač jednoducho interne prepája porty, takže stanice pripojené k týmto portom tvoria kruh. Pasívna MSAU nevykonáva zosilnenie signálu ani opätovnú synchronizáciu.

Aktívny rozbočovač vykonáva funkcie regenerácie signálu, a preto sa niekedy označuje ako opakovač, ako v štandarde Ethernet.

Vo všeobecnosti má sieť Token Ring kombinovanú konfiguráciu hviezdneho kruhu. Koncové uzly sú pripojené k MSAU v hviezdicovej topológii a samotné MSAU sú kombinované cez špeciálne Ring In (RI) a Ring Out (RO) porty, aby vytvorili chrbticový fyzický kruh.

Všetky stanice v kruhu musia fungovať rovnakou rýchlosťou, buď 4 Mbps alebo 16 Mbps. Káble spájajúce stanicu s rozbočovačom sa nazývajú odbočovacie káble (lalokový kábel) a káble spájajúce rozbočovače sa nazývajú diaľkové káble.

Technológia Token Ring umožňuje použiť rôzne typy káblov na pripojenie koncových staníc a rozbočovačov:

– STP Type 1 – tienená krútená dvojlinka (Shielded Twistedpair).
Je povolené spojiť až 260 staníc do kruhu s dĺžkou odbočných káblov do 100 metrov;

– UTP Type 3, UTP Type 6 – netienená krútená dvojlinka (Unshielded Twisted pair). Maximálny počet staníc je znížený na 72 s padacími káblami s dĺžkou až 45 metrov;

- optický kábel.

Vzdialenosť medzi pasívnymi MSAU môže byť až 100 m pri použití kábla STP typu 1 a 45 m pri použití kábla UTP typu 3. Maximálna vzdialenosť medzi aktívnymi MSAU sa zvyšuje na 730 m alebo 365 m v závislosti od typu kábla.

Maximálna dĺžka Token Ring ringu je 4000 m. Obmedzenia na maximálnu dĺžku ringu a počet staníc v ringu pri technológii Token Ring nie sú také prísne ako pri technológii Ethernet. Tu tieto obmedzenia súvisia najmä s časom obratu fixky okolo krúžku.

Všetky hodnoty časového limitu na sieťových adaptéroch sieťových uzlov Token Ring sú konfigurovateľné, takže si môžete vytvoriť sieť Token Ring s viacerými stanicami a dlhšími dĺžkami zvonenia.

Výhody technológie Token Ring:

Garantované doručenie správy

vysoká rýchlosť prenosu dát (až 160% Ethernet).

Nevýhody technológie Token Ring:

Vyžaduje drahé zariadenia na prístup k médiám;

Táto technológia je náročnejšia na implementáciu;

Sú potrebné 2 káble (pre zvýšenie spoľahlivosti): jeden vstupný, druhý výstupný z počítača do rozbočovača;

vysoké náklady (160 – 200 % Ethernetu).

TechnológiaFDDI

Technológia FDDI (Fibre Distributed Data Interface) je prvou technológiou LAN, v ktorej je nosičom dát optický kábel. Táto technológia sa objavila v polovici 80-tych rokov.

Technológia FDDI je z veľkej časti založená na technológii Token Ring, ktorá podporuje prístupovú metódu odovzdávania tokenov.

Sieť FDDI je vybudovaná na báze dvoch optických kruhov, ktoré tvoria hlavnú a záložnú cestu prenosu dát medzi uzlami siete. Mať dva kruhy je hlavný spôsob zvýšenia odolnosti v sieti FDDI a uzly, ktoré chcú využiť tento zvýšený potenciál spoľahlivosti, by mali byť pripojené k obom kruhom.

V normálnom režime siete dáta prechádzajú cez všetky uzly a všetky úseky kábla iba primárny (primárny) kruh, tento režim sa nazýva Thru režim - „cez“ alebo „tranzit“. Sekundárne zvonenie (sekundárne) sa v tomto režime nepoužíva.

V prípade nejakého druhu zlyhania, keď časť primárneho kruhu nie je schopná prenášať dáta (napríklad prerušenie kábla alebo porucha uzla), sa primárny kruh zlúči so sekundárnym, čím sa opäť vytvorí jeden kruh. Tento režim sieťovej prevádzky sa nazýva Wrap, teda „skladacie“ alebo „skladacie“ krúžky. Operácia skladania sa vykonáva pomocou rozbočovačov a/alebo sieťových adaptérov FDDI.

Ryža. 3.11. IVS s dvoma cyklickými kruhmi v núdzovom režime

Na zjednodušenie tohto postupu sa údaje na primárnom prstenci prenášajú vždy v jednom smere (na obrázkoch je tento smer znázornený proti smeru hodinových ručičiek) a na sekundárnom v opačnom smere (v smere hodinových ručičiek). Preto, keď sa vytvorí spoločný kruh z dvoch kruhov, vysielače staníc stále zostávajú spojené s prijímačmi susedných staníc, čo umožňuje správne vysielať a prijímať informácie susednými stanicami.

Sieť FDDI dokáže plne obnoviť svoju prevádzkyschopnosť v prípade jednotlivých porúch jej prvkov. Pri viacerých zlyhaniach sa sieť rozpadne na niekoľko nesúvisiacich sietí.

Kruhy v sieťach FDDI sú považované za bežné zdieľané médium na prenos dát, preto je pre ne definovaný špeciálny spôsob prístupu. Táto metóda je veľmi blízka prístupovej metóde sietí Token Ring a nazýva sa aj metóda token ring.

Rozdiely v prístupovej metóde sú v tom, že čas uchovávania tokenu v sieti FDDI nie je konštantná hodnota. Tento čas závisí od zaťaženia krúžku - pri malom zaťažení sa zvyšuje a pri veľkých preťaženiach môže klesnúť na nulu. Tieto zmeny prístupovej metódy ovplyvňujú iba asynchrónnu prevádzku, ktorá nie je kritická pre malé oneskorenia rámcov. Pre synchrónnu prevádzku je čas držania tokenu stále pevnou hodnotou.

Technológia FDDI v súčasnosti podporuje typy káblov:

- optický kábel;

– Netienená krútená dvojlinka kategórie 5. Najnovší štandard sa objavil neskôr ako optický a nazýva sa TP-PMD (Physical Media Dependent).

Technológia optických vlákien poskytuje potrebné prostriedky na prenos údajov z jednej stanice do druhej cez optické vlákno a určuje:

Použitie 62,5/125 µm multimódového optického kábla ako hlavného fyzického média;

Požiadavky na výkon optického signálu a maximálny útlm medzi sieťovými uzlami. Pre štandardný viacrežimový kábel tieto požiadavky vedú k limitu vzdialenosti medzi uzlami 2 km a pri jednovidovom kábli sa vzdialenosť zvyšuje na 10-40 km v závislosti od kvality kábla;

Požiadavky na optické premosťovacie spínače a optické transceivery;

Parametre optických konektorov MIC (Media Interface Connector), ich označenie;

Používa sa na prenos svetla s vlnovou dĺžkou 1,3 nm;

Maximálna celková dĺžka okruhu FDDI je 100 kilometrov, maximálny počet duálne pripojených staníc v okruhu je 500.

Technológia FDDI bola vyvinutá pre použitie v kritických oblastiach sietí – na chrbticových spojeniach medzi veľkými sieťami, ako je budovanie sietí, ako aj na pripojenie vysokovýkonných serverov do siete. Preto hlavné požiadavky, ktoré mali vývojári ( dôstojnosť):

- zabezpečenie vysokej rýchlosti prenosu dát,

- odolnosť voči chybám na úrovni protokolu;

- veľké vzdialenosti medzi uzlami siete a veľkým počtom pripojených staníc.

Všetky tieto ciele boli dosiahnuté. V dôsledku toho sa technológia FDDI ukázala ako vysoko kvalitná, ale veľmi drahá ( chyba). Ani zavedenie lacnejšej krútenej dvojlinky výrazne neznížilo náklady na pripojenie jedného uzla do siete FDDI. Prax preto ukázala, že hlavná oblasť použitia technológie FDDI sa stala chrbticou sietí pozostávajúcich z niekoľkých budov, ako aj sietí veľkosti veľkého mesta, teda triedy MAN.

TechnológiaRýchloethernet

Potreba vysokorýchlostnej a zároveň lacnej technológie na pripojenie výkonných pracovných staníc k sieti viedla začiatkom 90. rokov k vytvoreniu iniciatívnej skupiny, ktorá hľadala nový Ethernet, technológiu, ktorá by bola rovnako jednoduchá a efektívna, ale fungovala na 100 Mbps.

Odborníci sa rozdelili na dva tábory, čo nakoniec viedlo k vzniku dvoch štandardov prijatých na jeseň roku 1995: výbor 802.3 schválil štandard Fast Ethernet, ktorý takmer úplne opakuje 10 Mbps Ethernet technológiu.

Technológia Fast Ethernet zachovala prístupovú metódu CSMA/CD nedotknutú a ponechala rovnaký algoritmus a rovnaké časové parametre v bitových intervaloch (samotný bitový interval sa znížil 10-krát). Všetky rozdiely medzi Fast Ethernetom a Ethernetom sa prejavujú na fyzickej úrovni.

Štandard Fast Ethernet definuje tri špecifikácie fyzickej vrstvy:

- 100Base-TX pre 2 páry UTP kategórie 5 alebo 2 páry STP typu 1 (metóda kódovania 4V/5V);

- l00Base-FX pre viacrežimový optický kábel s dvoma optickými vláknami (metóda kódovania 4V/5V);

- 100Base-T4, pracujúci na 4 pároch UTP kategórie 3, ale na prenos súčasne využíva iba tri páry a zvyšný pár na detekciu kolízie (metóda kódovania 8B/6T).

Štandardy l00Base-TX/FX môžu pracovať v plne duplexnom režime.

Maximálny priemer siete Fast Ethernet je približne 200 m a presnejšie hodnoty závisia od špecifikácie fyzického prostredia. V kolíznej doméne Fast Ethernet nie je povolený viac ako jeden opakovač triedy I (umožňujúci preklad kódov 4V/5V na kódy 8V/6T a naopak) a najviac dva opakovače triedy II (neumožňujúce preklad kódov).

Technológia Fast Ethernet pri práci na krútenej dvojlinke umožňuje dvom portom zvoliť si najefektívnejší režim prevádzky vďaka postupu automatického vyjednávania - rýchlosť 10 Mbps alebo 100 Mbps, ako aj polovičný duplex alebo plne duplexný režim.

Technológia Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet pridáva nový 1000 Mbps krok do rýchlostnej hierarchie rodiny Ethernet. Táto fáza vám umožňuje efektívne budovať veľké lokálne siete, v ktorých výkonné servery a chrbticové siete nižších úrovní siete pracujú rýchlosťou 100 Mbps a chrbtica Gigabit Ethernet ich spája, čím poskytuje dostatočne veľkú priepustnosť.

Vývojári technológie Gigabit Ethernet si zachovali veľkú mieru kontinuity s technológiami Ethernet a Fast Ethernet. Gigabit Ethernet používa rovnaké formáty rámcov ako predchádzajúce verzie Ethernet pracuje v plne duplexnom a polovičnom duplexnom režime, pričom podporuje rovnakú metódu prístupu CSMA/CD na zdieľanom médiu s minimálnymi zmenami.

Na zabezpečenie prijateľného maximálneho priemeru siete 200 m v polovičnom duplexnom režime vývojári technológie zvýšili minimálnu veľkosť rámca 8-krát (zo 64 na 512 bajtov). Je tiež povolené prenášať niekoľko rámcov za sebou, bez uvoľnenia média, v intervale 8096 bajtov, potom sa rámce nemusia dopĺňať na 512 bajtov. Zvyšné parametre prístupovej metódy a maximálna veľkosť rámca zostali nezmenené.

V lete 1998 bol prijatý štandard 802.3z, ktorý definuje použitie troch typov káblov ako fyzického média:

- multimódové optické vlákno (vzdialenosť až 500 m),

- jednovidové optické vlákno (vzdialenosť do 5000 m),

- dvojitý koaxiálny (twinax), cez ktorý sa dáta prenášajú súčasne cez dva tienené medené vodiče na vzdialenosť až 25 m.

Bola vytvorená ad hoc skupina 802.3ab na vývoj variantu Gigabit Ethernet cez UTP kategórie 5 a už vypracovala návrh štandardu pre prevádzku cez 4 páry UTP kategórie 5. Prijatie tohto štandardu sa očakáva v blízkej budúcnosti.

Jednoduchosť inštalácie.

Známa a najrozšírenejšia sieťová technológia.

Nízkonákladové sieťové karty.

Možnosť realizácie pomocou rôznych typov káblov a kabelážnych schém.

Nevýhody ethernetovej siete

Znížená skutočná rýchlosť prenosu dát v silne zaťaženej sieti až po jej úplné zastavenie v dôsledku konfliktov v prostredí prenosu dát.

Ťažkosti pri odstraňovaní problémov: pri prerušení kábla zlyhá celý LAN segment a je pomerne ťažké lokalizovať chybný uzol alebo sieťovú časť.

Stručný popis Fast Ethernet.

rýchly ethernet (Fast Ethernet) je vysokorýchlostná technológia navrhnutá spoločnosťou 3Com na implementáciu ethernetovej siete s rýchlosťou prenosu dát 100 Mbps, ktorá si v maximálnej miere zachovala vlastnosti 10-Mbit Ethernetu (Ethernet-10) a implementovala v r. podobu normy 802.3u (presnejšie dodatky k norme 802.3 ako kapitoly 21 až 30). Metóda prístupu je rovnaká ako v Ethernet-10 - MAC vrstva CSMA/CD, čo umožňuje použitie staršieho softvéru a nástrojov na správu siete Ethernet.

Všetky rozdiely medzi Fast Ethernet a Ethernet-10 sú sústredené na fyzickej vrstve. Používajú sa 3 typy káblových systémov:

multimode FOC (používajú sa 2 vlákna);

Štruktúra siete- hierarchický strom, postavený na rozbočovačoch (ako 10Base-T a 10Base-F), pretože sa nepoužíva koaxiálny kábel.

Priemer siete Fast Ethernet je znížený na 200 metrov, čo je vysvetlené 10-násobným skrátením času prenosu minimálnej dĺžky rámca v dôsledku 10-násobného zvýšenia prenosovej rýchlosti v porovnaní s Ethernet-10. Je však možné budovať veľké siete založené na technológii Fast Ethernet, a to vďaka širokému využívaniu nízkonákladových vysokorýchlostných technológií, ako aj rýchlemu rozvoju prepínačov LAN. Pri použití prepínačov môže protokol Fast Ethernet pracovať v plne duplexnom režime, v ktorom neexistujú žiadne obmedzenia na celkovú dĺžku siete, ale iba obmedzenia na dĺžku fyzických segmentov spájajúcich susedné zariadenia (adaptér-prepínač alebo prepínač -prepnúť) zostávajú.

Štandard IEEE 802.3u definuje 3 špecifikácie fyzickej vrstvy Fast Ethernet, ktoré sú navzájom nekompatibilné:

100Base-TX - prenos dát cez dva netienené páry kategórie 5 (2 páry UTP kategórie 5 alebo STP typu 1);

100Base-T4- prenos dát cez štyri netienené páry kategórie 3, 4, 5 (4 páry UTP kategórie 3, 4 alebo 5);

100Base-FX- prenos dát cez dve vlákna multimódového FOC.

Aký je prenosový čas minimálnej (maximálnej) dĺžky rámca (vrátane preambuly) v bitových intervaloch pre 10Mbps Ethernet sieť?

? 84 / 1538

Čo je PDV (PVV)?

PDV - čas, počas ktorého sa signál kolízie stihne šíriť z najvzdialenejšieho uzla siete - čas dvojitého obratu (Path Delay Value)

PVV - zníženie medzirámcového intervalu (hodnota variability cesty)

Aký je limit na PDV (PVV)?

PDV - nie viac ako 575 bitových intervalov

PVV - pri prechode sekvencie rámcov cez všetky opakovače by nemali existovať viac ako 49 bitové intervaly

Koľko bitových intervalov sú dostatočné bezpečnostné rezervy pre PDV? 4

Kedy potrebujete vypočítať maximálny počet opakovačov a maximálnu dĺžku siete? Prečo jednoducho nepoužiť pravidlá 5-4-3 alebo 4-hub?

Pri rôznych typoch prenosových médií

Uveďte hlavné podmienky správneho fungovania siete Ethernet pozostávajúcej zo segmentov rôznej fyzickej povahy.

počet staníc nie je väčší ako 1024

dĺžka všetkých vetiev nie je väčšia ako štandard

PDV nie viac ako 575

PVV - pri prechode sekvencie rámcov cez všetky opakovače by nemali existovať viac ako 49 bitové intervaly

Čo znamená segmentová základňa pri výpočte PDV?

Oneskorenia zavedené opakovačmi

Kde je najhorší prípad kolízie snímok: v pravom, ľavom alebo medzisegmente?

V pravej - prijímanie

Kedy je potrebné vypočítať PDV dvakrát? prečo?

Ak je dĺžka segmentu odlišná na vzdialených okrajoch siete, pretože majú rôzne hodnoty základného oneskorenia.

Stručný popis siete Token Ring LAN.

žetónový krúžok (token ring) – sieťová technológia, v ktorej môžu stanice prenášať dáta len vtedy, keď vlastnia token, ktorý nepretržite obieha po kruhu.

Maximálny počet staníc v jednom kruhu je 256.

Maximálna vzdialenosť medzi stanicami závisí od typu prenosového média (komunikačnej linky) a je:

Je možné premostiť až 8 zvonení (MSAU).

Maximálna dĺžka siete závisí od konfigurácie.

Účel sieťovej technológie Token Ring.

Sieť Token Ring navrhla spoločnosť IBM v roku 1985 (prvá verzia sa objavila v roku 1980). Účelom Token Ring bolo prepojiť všetky typy počítačov vyrábaných spoločnosťou (od počítačov po sálové počítače).

Aký medzinárodný štandard definuje sieťovú technológiu Token Ring?

Token Ring je v súčasnosti medzinárodný štandard IEEE 802.5.

Akú šírku pásma poskytuje sieť Token Ring LAN?

Existujú dva varianty tejto technológie, ktoré poskytujú rýchlosť prenosu dát 4 a 16 Mbps.

Čo je MSAU?

Rozbočovač MSAU je samostatná jednotka s 8 slotmi na pripojenie počítačov pomocou káblov adaptéra a dvoma koncovými slotmi na pripojenie k iným rozbočovačom pomocou chrbticových káblov.

Niekoľko MSAU je možné štrukturálne spojiť do skupiny (cluster/cluster), v rámci ktorej sú účastníci spojení do kruhu, čo umožňuje zvýšiť počet účastníkov pripojených k jednému centru.

Každý adaptér sa pripája k MSAU pomocou dvoch viacsmerných prepojení.

Nakreslite štruktúru a opíšte fungovanie siete Token Ring LAN založenej na jednej (niekoľkých) MSAU.

Jeden - pozri vyššie

Niekoľko - (pokračovanie) ... Dve rovnaké viacsmerné komunikačné linky zahrnuté v hlavnom kábli možno pripojiť k MSAU do kruhu (obr. 3.3), na rozdiel od jednosmerného hlavného kábla, ako je znázornené na obr. 3.2.

Každý uzol LAN prijme rámec zo susedného uzla, obnoví úrovne signálu na nominálne úrovne a odošle rámec ďalšiemu uzlu.

Prenášaný rámec môže obsahovať dáta alebo môže ísť o značku, čo je špeciálny 3-bajtový rámec služby. Uzol, ktorý vlastní token, má právo prenášať údaje.

Keď PC potrebuje preniesť rámec, jeho adaptér čaká na token a potom ho skonvertuje na rámec obsahujúci dáta vygenerované podľa protokolu príslušnej vrstvy a odošle ho do siete. Paket putuje cez sieť od adaptéra k adaptéru, kým nedosiahne miesto určenia, ktoré nastaví určité bity v pakete, aby potvrdilo, že cieľ prijal rámec a odošle ho do siete. Paket pokračuje v pohybe po sieti, kým sa nevráti do odosielajúceho uzla, ktorý skontroluje správnosť prenosu. Ak bol rámec prenesený do cieľa bez chýb, uzol odovzdá token ďalšiemu uzlu. Kolízie rámcov teda nie sú možné v sieti LAN s odovzdávaním tokenov.

Aký je rozdiel medzi fyzickou topológiou Token Ring LAN a logickou topológiou?

Fyzická topológia token ring môže byť implementovaná dvoma spôsobmi:

1) "hviezda" (obr. 3.1);

Logická topológia vo všetkých režimoch je „prsteň“. Paket prechádza z uzla do uzla okolo kruhu, kým sa nevráti do uzla, kde vznikol.

kresliť možné možnosti Token Ring LAN štruktúry.

1) "hviezda" (obr. 3.1);

2) "rozšírený krúžok" (obr. 3.2).

Stručný popis funkčnej organizácie Token Ring LAN. Pozri #93

Koncept a funkcie aktívneho monitora v sieti Token Ring LAN.

Pri inicializácii siete Token Ring LAN je jedna z pracovných staníc priradená ako aktívny monitor , ktorému sú v kruhu priradené ďalšie ovládacie funkcie:

dočasná kontrola v logickom kruhu s cieľom identifikovať situácie spojené so stratou tokenu;

vygenerovanie nového tokenu po zistení straty tokenu;

vytváranie diagnostických rámcov za určitých okolností.

Keď aktívny monitor zlyhá, priradí sa nový aktívny monitor z rôznych iných počítačov.

Aký režim (spôsob) odovzdávania tokenu sa používa v sieti Token Ring LAN s rýchlosťou 16 Mbps?

Pre zvýšenie výkonu siete v Token Ring pri rýchlosti 16 Mbps, tzv režim skorého token passu (Early Token Release - ETR), pri ktorej RS odošle token na ďalšiu RS ihneď po prenose svojho rámca. V tomto prípade má ďalšia RS možnosť preniesť svoje rámce bez čakania na dokončenie prenosu pôvodnej RS.

Uveďte typy rámcov používaných v sieti Token Ring LAN.

marker; dátový rámec; postupnosť dokončenia.

Nakreslite a vysvetlite formát značky (dátový rámec, ukončovacia sekvencia) siete Token Ring LAN.

Formát značky

KO - koncový obmedzovač - [ J | K | 1 | J | K | 1 | PC | OO]

Formát dátového rámca

SPK - sekvencia štartu rámca

ALE - počiatočný oddeľovač - [ J|K| 0 |J|K| 0 | 0 | 0]

AP – kontrola prístupu – [ P|P|P|T|M|R|R|R]

UK - personálny manažment

AH - cieľová adresa

AI - zdrojová adresa

Dáta – dátové pole

CS - kontrolný súčet

PKK - znak konca rámu

KO - koncový obmedzovač

SC - stav rámu

Formát sekvencie dokončenia

Štruktúra poľa „riadenie prístupu“ v rámci LAN Token Ring.

UD- Riadenie prístupu(Access Control) – má nasledujúcu štruktúru: [ P | P | P | T | M | R | R | R ] , kde PPP - prioritné bity;

sieťový adaptér má schopnosť priraďovať priority značke a dátovým rámcom zápisom do prioritného bitového poľa úrovne priority vo forme čísel od 0 do 7 (7 je najvyššia priorita); RS má právo poslať správu len vtedy, ak jej vlastná priorita nie je nižšia ako priorita tokenu, ktorý prijal; T- markerový bit: 0 pre marker a 1 pre dátový rámec; M- bit monitora: 1, ak bol rámec prenesený aktívnym monitorom a 0 inak; keď aktívny monitor prijme rámec s monitorovým bitom nastaveným na 1, správa alebo token obišiel LAN bez nájdenia cieľa; RRR- rezervačné bity sa používajú v spojení s prioritnými bitmi; RS môže vyhradiť ďalšie použitie siete umiestnením svojej hodnoty priority do rezervačných bitov, ak je jej priorita vyššia ako aktuálna hodnota poľa rezervácie;

potom, keď vysielací uzol po prijatí vráteného dátového rámca vygeneruje nový symbol, nastaví svoju prioritu rovnú hodnote rezervačného poľa predtým prijatého rámca; teda token bude odovzdaný uzlu, ktorý nastavil najvyššiu prioritu v rezervačnom poli;

Priradenie prioritných bitov (bit značky, bit monitora, bity rezervácie) poľa riadenia prístupu v tokene siete Token Ring. Viď vyššie

Aký je rozdiel medzi rámcami vrstvy MAC a rámcami vrstvy LLC?

UK- personálny manažment(Frame Control - FC) definuje typ rámca (MAC alebo LLC) a riadiaci kód MAC; jednobajtové pole obsahuje dve oblasti:

Kde FF- formát (typ) rámca: 00 - pre rám typu MAC; 01 - pre rámec úrovne LLC; (hodnoty 10 a 11 sú vyhradené); 00 - nepoužité rezervné bity; CCCC- MAC MAC kód rámca (fyzické kontrolné pole), ktorý určuje, ku ktorému typu (definovaný štandardom IEEE 802.5) MAC vrstiev riadiacich rámcov patrí;

Ktoré pole dátového rámca označuje príslušnosť k typu MAC (LLC)? V poli CC (pozri vyššie)

Dĺžka dátového poľa v rámci LAN Token Ring.

Neexistuje žiadny špeciálny limit na dĺžku dátového poľa, aj keď v praxi vzniká z dôvodu obmedzení prípustného času na obsadenie siete jednou pracovnou stanicou a je 4096 bajtov a môže dosiahnuť 18 KB pre sieť s prenosovou rýchlosťou 16 Mbps.

Aké ďalšie informácie a prečo obsahuje oddeľovač konca rámca LAN Token Ring?

KO - konečný obmedzovač, obsahujúci okrem jedinečnej sekvencie elektrických impulzov ďalšie dve oblasti s dĺžkou 1 bit:

tween bit (Intermediate Frame), ktorý nadobúda hodnoty:

1, ak je tento rámec súčasťou multipaketového prenosu,

0, ak je rámec posledný alebo jediný;

zistený chybový bit (Error-detected), ktorá je nastavená na 0 v čase vytvárania rámca v zdroji a môže byť zmenená na 1, ak je zistená chyba pri prechode cez sieťové uzly; potom sa rámec prenáša bez kontroly chýb v nasledujúcich uzloch, kým nedosiahne zdrojový uzol, ktorý sa v tomto prípade znova pokúsi o prenos rámca;

Ako funguje sieť Token Ring, ak je „bit zistená chyba“ v oddeľovači konca rámca „1“?

potom sa rámec prenáša bez kontroly chýb v nasledujúcich uzloch, kým nedosiahne zdrojový uzol, ktorý sa v tomto prípade znova pokúsi o prenos rámca;

Štruktúra poľa "status paketu" dátového rámca Token Ring LAN.

SC- (štát) stav rámu(Frame Status - FS) - jednobajtové pole obsahujúce 4 rezervované bity (R) a dve interné polia:

bit (indikátor) rozpoznávania adresy (A);

bit kopírovania paketu (indikátor) (C): [ ACRRACRR]

Pretože kontrolný súčet nepokrýva pole SP, každé jednobitové pole v byte je duplikované, aby sa zabezpečila platnosť údajov.

Vysielací uzol nastaví bity na 0 A A S.

Prijímací uzol po prijatí rámca nastaví bit A v 1.

Ak sa po skopírovaní rámca do vyrovnávacej pamäte prijímacieho uzla nenašli v rámci žiadne chyby, tak bit S tiež nastavený na 1.

Znakom úspešného prenosu rámca je teda návrat rámca do zdroja s bitmi: A= 1 a S=1.

A = 0 znamená, že cieľová stanica už nie je online alebo že počítač zlyhal (vypol sa).

A = 1 A C=0 znamená, že sa vyskytla chyba na dráhe rámca od zdroja k cieľu (tým sa nastaví aj bit detekcie chýb v koncovom oddeľovači na 1).

A = 1, C = 1 a bit detekcie chyby = 1 znamená, že chyba sa vyskytla na spätnej ceste rámca z cieľa do zdroja potom, čo bol rámec úspešne prijatý cieľovým uzlom.

Čo znamená „bit rozpoznávania adresy“ („bit z paketu do vyrovnávacej pamäte“) 1 (0)?- Viď vyššie

Maximálny počet staníc v jednej Token Ring LAN je...?-256

Aká je maximálna vzdialenosť medzi stanicami v sieti Token Ring LAN?

Maximálna vzdialenosť medzi stanicami závisí od typu prenosového média

(komunikačné linky) a je:

100 metrov - pre krútený pár (UTP kategória 4);

150 metrov - pre krútenú dvojlinku (IBM typ 1);

3000 metrov - pre optický multimódový kábel.

Výhody a nevýhody Token Ring.

Výhody Token Ring:

žiadne konflikty na médiu na prenos údajov;

garantovaný čas prístupu pre všetkých používateľov siete;

sieť Token Ring funguje dobre pri veľkom zaťažení, až do 100% zaťaženia, na rozdiel od Ethernetu, v ktorom sa prístupový čas výrazne zvyšuje už pri zaťažení 30% alebo viac; to je mimoriadne dôležité pre siete v reálnom čase;

väčšia povolená veľkosť prenášaných dát v jednom rámci (až 18 KB), v porovnaní s Ethernetom, zabezpečuje efektívnejšiu prevádzku siete pri prenose veľkého množstva dát;

skutočná rýchlosť prenosu dát v sieti Token Ring sa môže ukázať ako vyššia ako v bežnom Ethernete (skutočná rýchlosť závisí od hardvérových vlastností použitých adaptérov a od rýchlosti sieťových počítačov).

Nevýhody Token Ring:

vyššie náklady na sieť Token Ring v porovnaní s Ethernetom, pretože:

drahšie adaptéry kvôli zložitejšiemu protokolu Token Ring;

dodatočné náklady na získanie koncentrátorov MSAU;

menšia veľkosť siete Token Ring v porovnaní s Ethernetom;

potreba kontrolovať integritu markera.

V ktorých sieťach LAN nedochádza ku konfliktom v médiu na prenos údajov (poskytuje sa garantovaný čas prístupu pre všetkých používateľov siete)?

V sieti LAN s prístupom značky

Stručný popis FDDI LAN.

Maximálny počet staníc v kruhu je 500.

Maximálna dĺžka siete je 100 km.

Prenosové médium - optický kábel (možný aj krútený pár).

Maximálna vzdialenosť medzi stanicami závisí od typu prenosového média a je:

2 km - pre multimódový kábel z optických vlákien.

50 (40?) km - pre jednovidový kábel z optických vlákien;

100 m - pre krútený pár (UTP kategória 5);

100 m - pre krútenú dvojlinku (IBM typ 1).

Prístupová metóda - marker.

Rýchlosť prenosu dát je 100 Mbps (200 Mbps pre duplexný prenos).

Obmedzenie celkovej dĺžky siete je spôsobené obmedzením času na úplný prechod signálu okolo kruhu, aby sa zabezpečila maximálna povolená prístupová doba. Maximálna vzdialenosť medzi účastníkmi je určená útlmom signálov v kábli.

Čo znamená skratka FDDI?

FDDI (Fibre Distributed Data Interface) je jednou z prvých vysokorýchlostných LAN technológií.

Účel sieťovej technológie FDDI.

Štandard FDDI je zameraný na vysoké rýchlosti prenosu dát – 100 Mbps. Tento štandard bol koncipovaný tak, aby bol čo najbližšie k štandardu IEEE 802.5 Token Ring. Mierne rozdiely od tohto štandardu sú dané potrebou poskytovať vyššie rýchlosti prenosu dát na veľké vzdialenosti.

Technológia FDDI zahŕňa použitie optického vlákna ako prenosového média, ktoré poskytuje:

vysoká spoľahlivosť;

flexibilita rekonfigurácie;

vysoká rýchlosť prenosu dát - 100 Mbps;

veľké vzdialenosti medzi stanicami (pre multimódové vlákno - 2 km; pre jednovidové vlákno pri použití laserových diód - až 40 km; maximálna dĺžka celej siete je 200 km).

Aká šírka pásma je k dispozícii na FDDI LAN?

Ethernet pozostávajúci zo segmentov rôzne druhy, vzniká veľa otázok, ktoré súvisia predovšetkým s maximálnou povolenou veľkosťou (priemerom) siete a maximálnym možným počtom rôznych prvkov. Sieť bude fungovať iba vtedy, ak oneskorenie šírenia signál v ňom neprekročí limitnú hodnotu. To je určené výberom metóda kontroly výmeny CSMA/CD založené na detekcii a rozlíšení kolízie.

V prvom rade je potrebné poznamenať, že na získanie zložitých konfigurácií Ethernetu z jednotlivých segmentov sa používajú dva hlavné typy medziľahlých zariadení:

• Opakovacie rozbočovače (huby) sú súborom opakovačov a logicky nijakým spôsobom neoddeľujú segmenty, ktoré sú k nim pripojené;
• Prepínače prenášajú informácie medzi segmentmi, ale neprenášajú konflikty zo segmentu na segment.

Pri použití zložitejších prepínačov sa konflikty v jednotlivých segmentoch riešia na mieste, v samotných segmentoch, ale nešíria sa sieťou, ako v prípade použitia jednoduchších opakovacích hubov. To má zásadný význam pre výber topológie siete Ethernet, pretože v nej použitá metóda prístupu CSMA / CD predpokladá prítomnosť konfliktov a ich riešenie a celková dĺžka siete je presne určená veľkosťou konfliktnej zóny, kolízna doména. Použitie opakovacieho rozbočovača teda nerozdeľuje konfliktnú zónu, zatiaľ čo každý prepínací rozbočovač rozdeľuje konfliktnú zónu na časti. Pri použití prepínača je potrebné vyhodnotiť výkon pre každý segment siete zvlášť a pri použití opakovacích rozbočovačov pre sieť ako celok.

V praxi sa opakovacie rozbočovače používajú oveľa častejšie, pretože sú jednoduchšie a lacnejšie. Preto v budúcnosti budeme hovoriť presne o nich.

Pri výbere a vyhodnocovaní ethernetovej konfigurácie sa používajú dva hlavné modely.

Pravidlá modelu 1

Prvý model formuluje súbor pravidiel, ktoré musí návrhár siete dodržiavať pri pripájaní jednotlivých počítačov a segmentov:

1. Opakovač alebo hub pripojený k segmentu znižuje maximálny povolený počet účastníkov pripojených k segmentu o jedného.
2. Úplná cesta medzi akýmikoľvek dvoma účastníkmi nesmie obsahovať viac ako päť segmentov, štyri rozbočovače (opakovače) a dva vysielače a prijímače (MAU).
3. Ak cesta medzi účastníkmi pozostáva z piatich segmentov a štyroch rozbočovačov (opakovačov), potom počet segmentov, ku ktorým sú účastníci pripojení, by nemal presiahnuť tri a zvyšné segmenty by mali rozbočovače (opakovače) jednoducho navzájom spájať. Ide o už spomínané „pravidlo 5-4-3“.
4. Ak cesta medzi účastníkmi pozostáva zo štyroch segmentov a troch uzlov (opakovačov), musia byť splnené tieto podmienky:
   • maximálna dĺžka segmentu optického kábla 10BASE-FL spojovacích rozbočovačov (opakovačov) by nemala presiahnuť 1000 metrov;
   • maximálna dĺžka segmentu optického kábla 10BASE-FL prepojovacie rozbočovače (opakovače) s počítačmi by nemala presiahnuť 400 metrov;
   • počítače je možné pripojiť ku všetkým segmentom.

Ak budete dodržiavať tieto pravidlá, môžete si byť istí, že sieť bude funkčná. V tomto prípade nie sú potrebné žiadne dodatočné výpočty. Predpokladá sa, že súlad s týmito pravidlami zaručuje prijateľné množstvo oneskorenia signálu v sieti.

Pri organizácii interakcie uzlov v lokálnych sieťach je hlavná úloha priradená protokolu spojovej vrstvy. Aby však spojová vrstva túto úlohu zvládla, štruktúra lokálnych sietí musí byť dosť špecifická, napríklad najpopulárnejší protokol spojovej vrstvy – Ethernet – je určený na paralelné pripojenie všetkých sieťových uzlov na spoločnú zbernicu pre im - kus koaxiálneho kábla. Používa sa podobný prístup jednoduché štruktúry káblové spojenia medzi počítačmi v lokálnej sieti, zodpovedali hlavnému cieľu, ktorý si vývojári prvých lokálnych sietí stanovili v druhej polovici 70. rokov. Cieľom bolo nájsť jednoduché a lacné riešenie na prepojenie niekoľkých desiatok počítačov umiestnených v tej istej budove do počítačovej siete.

Pri vývoji technológie Ethernet boli vytvorené vysokorýchlostné varianty: IEEE802.3u/Fast Ethernet a IEEE802.3z/Gigabit Ethernet.

Technológia Fast Ethernet je evolučný vývoj klasickej technológie Ethernet. Jeho hlavné výhody sú:

1) zvýšenie šírky pásma sieťových segmentov až na 100 Mb/s;

2) zachovanie metódy náhodného prístupu Ethernet;

3) udržiavanie hviezdicovej topológie sietí a podpora tradičných médií na prenos dát – krútená dvojlinka a kábel z optických vlákien.

Tieto vlastnosti umožňujú postupný prechod od sietí 10Base-T – dnes najpopulárnejšieho variantu Ethernetu – na vysokorýchlostné siete, ktoré zachovávajú významnú kontinuitu so známou technológiou: Fast Ethernet nevyžaduje radikálne preškolenie personálu a výmenu zariadení vo všetkých uzly siete. Oficiálny štandard 100Base-T (802.3u) zaviedol tri rôzne špecifikácie pre fyzickú vrstvu (v zmysle sedemvrstvového modelu OSI) na podporu nasledujúcich typov kabeláže:

1) 100Base-TX pre dvojpárový netienený krútený párový kábel UTP kategórie 5 alebo tienený krútený párový kábel STP Typ 1;

2) 100Base-T4 pre 4-párový UTP kábel kategórie 3, 4 alebo 5 netienených krútených párov;

3) 100Base-FX pre multimódové vlákno.

Gigabit Ethernet 1000Base-T, založený na krútenej dvojlinke a kábli z optických vlákien. Pretože technológia Gigabit Ethernet je kompatibilná s 10 Mbps a 100 Mbps Ethernet, jednoduchá migrácia na túto technológiu bez veľkých investícií do softvéru, kabeláže a školenia personálu.

Technológia Gigabit Ethernet je rozšírením IEEE 802.3 Ethernet, ktoré využíva rovnakú štruktúru paketov, formát a podporu pre CSMA/CD protokol, plný duplex, riadenie toku a ďalšie, pričom teoreticky poskytuje desaťnásobný nárast výkonu. CSMA / CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection - viacnásobný prístup s kontrolou nosnej a detekciou kolízie) je technológia pre viacnásobný prístup k spoločnému prenosovému médiu v lokálnej počítačovej sieti s riadením kolízie. CSMA/CD označuje decentralizované náhodné metódy. Používa sa ako v konvenčných sieťach ako je Ethernet, tak aj vo vysokorýchlostných sieťach (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). Tiež nazývaný sieťový protokol, ktorá využíva schému CSMA/CD. Protokol CSMA/CD funguje na vrstve dátového spojenia v modeli OSI.

Gigabit Ethernet - poskytuje prenosovú rýchlosť 1000 Mbps. Existujú nasledujúce úpravy normy:

1) 1000BASE-SX - Používa kábel z optických vlákien s vlnovou dĺžkou svetla 850nm.

2) 1000BASE-LX – Používa 1300nm optický kábel.

Sieť Ethernet je medzi štandardnými sieťami najrozšírenejšia. Objavil sa v roku 1972 av roku 1985 sa stal medzinárodným štandardom. Prijali ho najväčšie medzinárodné normalizačné organizácie: IEEE Committee 802 (Inštitút elektrických a elektronických inžinierov) a ECMA (Európske združenie výrobcov počítačov).

Štandard sa nazýva IEEE 802.3 (v angličtine sa číta ako „eight oh two dot three“). Definuje viacnásobný zbernicový monokanálový prístup s detekciou kolízií a riadením prenosu, teda s už spomínanou CSMA/CD prístupovou metódou.

Kľúčové vlastnosti pôvodného štandardu IEEE 802.3:

topológia - zbernica;

prenosové médium - koaxiálny kábel;

Prenosová rýchlosť - 10 Mbps;

Maximálna dĺžka siete je 5 km;

· maximálny počet účastníkov – do 1024;

dĺžka segmentu siete - do 500 m;

· počet predplatiteľov v jednom segmente – do 100;

· metóda prístupu – CSMA/CD;

úzkopásmový prenos, teda bez modulácie (monokanál).

Presne povedané, existujú menšie rozdiely medzi štandardmi IEEE 802.3 a Ethernet, ale zvyčajne sa ignorujú.

Sieť Ethernet je teraz najpopulárnejšia na svete (viac ako 90 % trhu), pravdepodobne to tak zostane aj v nasledujúcich rokoch. To bolo do značnej miery uľahčené skutočnosťou, že od samého začiatku boli charakteristiky, parametre, protokoly siete otvorené, v dôsledku čoho veľké množstvo výrobcov na celom svete začalo vyrábať ethernetové zariadenia, ktoré boli navzájom plne kompatibilné. .

V klasickej ethernetovej sieti bol použitý 50-ohmový koaxiálny kábel dvoch typov (hrubý a tenký). V poslednej dobe (od začiatku 90. rokov) je však najrozšírenejšia verzia Ethernetu, ktorá ako prenosové médium využíva krútené páry. Bol tiež definovaný štandard na použitie v káblovej sieti z optických vlákien. Na prispôsobenie sa týmto zmenám boli k pôvodnému štandardu IEEE 802.3 urobené príslušné doplnky. V roku 1995 sa objavil ďalší štandard pre rýchlejšiu verziu Ethernetu pracujúcu s rýchlosťou 100 Mbps (tzv. Fast Ethernet, štandard IEEE 802.3u), využívajúci ako prenosové médium krútenú dvojlinku alebo kábel z optických vlákien. V roku 1997 sa objavila verzia pre rýchlosť 1000 Mbit / s (gigabitový Ethernet, štandard IEEE 802.3z).

Okrem štandardnej zbernicovej topológie sa čoraz viac využívajú pasívne hviezdicové a pasívne stromové topológie. To predpokladá použitie opakovačov a rozbočovačov, ktoré spájajú rôzne časti (segmenty) siete. V dôsledku toho sa môže na segmentoch rôznych typov vytvoriť stromovitá štruktúra (obr. 7.1).

Ako segment (časť siete) môže pôsobiť klasická zbernica alebo jeden účastník. Pre segmenty zbernice sa používa koaxiálny kábel a pre pasívne hviezdicové lúče (na pripojenie k rozbočovaču jednotlivé počítače) - krútená dvojlinka a kábel z optických vlákien. Hlavnou požiadavkou na výslednú topológiu je, aby v nej neboli žiadne uzavreté cesty (slučky). V skutočnosti sa ukazuje, že všetci účastníci sú pripojení k fyzickej zbernici, pretože signál z každého z nich sa šíri všetkými smermi naraz a nevracia sa späť (ako v kruhu).

Maximálna dĺžka kábla siete ako celku (maximálna signálová cesta) môže teoreticky dosiahnuť 6,5 kilometra, ale prakticky nepresiahne 3,5 kilometra.

Ryža. 7.1. Klasická topológia siete Ethernet.

Sieť Fast Ethernet neposkytuje fyzickú topológiu zbernice, používa sa iba pasívna hviezda alebo pasívny strom. Fast Ethernet má navyše oveľa prísnejšie požiadavky na maximálnu dĺžku siete. Ak sa totiž prenosová rýchlosť zvýši 10-krát a zachová sa formát paketu, jeho minimálna dĺžka sa desaťkrát skráti. Prípustná hodnota dvojnásobného času prenosu signálu cez sieť sa teda zníži o faktor 10 (5,12 µs oproti 51,2 µs v Ethernete).

Na prenos informácií v sieti Ethernet sa používa štandardný kód Manchester.

Prístup do siete Ethernet sa vykonáva náhodnou metódou CSMA / CD, ktorá zabezpečuje rovnosť účastníkov. Sieť používa pakety s premenlivou dĺžkou.

Pre ethernetovú sieť pracujúcu rýchlosťou 10 Mbit/s štandard definuje štyri hlavné typy sieťových segmentov orientovaných na rôzne médiá prenosu informácií:

· 10BASE5 (hrubý koaxiálny kábel);

· 10BASE2 (tenký koaxiálny kábel);

· 10BASE-T (krútený pár);

· 10BASE-FL (kábel z optických vlákien).

Názov segmentu obsahuje tri prvky: číslo "10" znamená prenosovú rýchlosť 10 Mbps, slovo BASE - prenos v základnom pásme (teda bez modulácie vysokofrekvenčného signálu) a posledný prvok - prípustnú dĺžka segmentu: "5" - 500 metrov, "2" - 200 metrov (presnejšie 185 metrov) alebo typ komunikačnej linky: "T" - krútená dvojlinka (z anglického "twisted-pair"), "F" - kábel z optických vlákien (z anglického "fiber optic").

Podobne pre ethernetovú sieť pracujúcu rýchlosťou 100 Mbps (Fast Ethernet) štandard definuje tri typy segmentov, ktoré sa líšia typmi prenosových médií:

100BASE-T4 (štvoritý krútený pár);

· 100BASE-TX (duálny krútený pár);

· 100BASE-FX (kábel z optických vlákien).

Číslo "100" tu znamená prenosovú rýchlosť 100 Mbps, písmeno "T" - krútená dvojlinka, písmeno "F" - kábel z optických vlákien. Typy 100BASE-TX a 100BASE-FX sa niekedy spájajú pod názvom 100BASE-X a 100BASE-T4 a 100BASE-TX pod názvom 100BASE-T.

Token ring sieť

Sieť Token-Ring (marker ring) navrhla spoločnosť IBM v roku 1985 (prvá verzia sa objavila v roku 1980). Bol určený na sieťové prepojenie všetkých typov počítačov vyrábaných IBM. Už samotný fakt, že ho podporuje IBM, najväčší výrobca počítačovej techniky, naznačuje, že mu treba venovať mimoriadnu pozornosť. Ale rovnako dôležité je, že Token-Ring je v súčasnosti medzinárodným štandardom IEEE 802.5 (hoci medzi Token-Ring a IEEE 802.5 existujú menšie rozdiely). To stavia sieť na rovnakú úroveň ako Ethernet.

Token-Ring bol vyvinutý ako spoľahlivá alternatíva k Ethernetu. A hoci Ethernet teraz nahrádza všetky ostatné siete, Token-Ring nemožno považovať za beznádejne zastaraný. Prostredníctvom tejto siete je pripojených viac ako 10 miliónov počítačov na celom svete.

Sieť Token-Ring má kruhovú topológiu, hoci navonok vyzerá skôr ako hviezda. Je to spôsobené tým, že jednotliví účastníci (počítače) nie sú pripojení k sieti priamo, ale prostredníctvom špeciálnych rozbočovačov alebo zariadení s viacerými prístupmi (MSAU alebo MAU - Multistation Access Unit). Fyzicky sieť tvorí topológiu hviezdicového kruhu (obr. 7.3). V skutočnosti sú účastníci stále zjednotení v kruhu, to znamená, že každý z nich vysiela informácie jednému susednému účastníkovi a prijíma informácie od iného.

Ryža. 7.3. Topológia hviezdneho kruhu siete Token-Ring.

Ako prenosové médium v ​​sieti IBM Token-Ring bola najskôr použitá krútená dvojlinka, netienená (UTP) aj tienená (STP), ale potom sa objavili možnosti vybavenia pre koaxiálny kábel, ako aj pre kábel z optických vlákien v štandarde FDDI.

Hlavná technické údaje klasická verzia siete Token-Ring:

· maximálny počet rozbočovačov typu IBM 8228 MAU - 12;

· maximálny počet účastníkov v sieti - 96;

Maximálna dĺžka kábla medzi účastníkom a hubom je 45 metrov;

maximálna dĺžka kábla medzi rozbočovačmi - 45 metrov;

Maximálna dĺžka kábla spájajúceho všetky rozbočovače je 120 metrov;

· Rýchlosť prenosu dát – 4 Mbps a 16 Mbps.

Všetky uvedené špecifikácie platia pre použitie netienenej krútenej dvojlinky. Ak sa použije iné prenosové médium, charakteristiky siete sa môžu líšiť. Napríklad pri použití tienenej krútenej dvojlinky (STP) sa počet účastníkov môže zvýšiť na 260 (namiesto 96), dĺžka kábla - až 100 metrov (namiesto 45), počet rozbočovačov - až 33, a celková dĺžka prstenca spájajúceho náboje - až 200 metrov . Kábel z optických vlákien umožňuje zväčšiť dĺžku kábla až na dva kilometre.

Na prenos informácií v Token-Ring sa používa dvojfázový kód (presnejšie jeho variant s povinným prechodom v strede bitového intervalu). Ako pri každej hviezdicovej topológii nie je potrebné žiadne dodatočné elektrické ukončenie ani externé uzemnenie. Vyjednávanie vykonáva hardvér a rozbočovače sieťového adaptéra.

Na pripojenie káblov v Token-Ring sa používajú konektory RJ-45 (pre netienenú krútenú dvojlinku), ako aj konektory MIC a DB9P. Drôty v kábli spájajú kolíky konektorov s rovnakým názvom (to znamená, že sa používajú takzvané "priame" káble).

Klasická sieť Token-Ring je horšia ako sieť Ethernet z hľadiska prípustnej veľkosti aj maximálneho počtu účastníkov. Pokiaľ ide o prenosovú rýchlosť, v súčasnosti existujú verzie Token-Ring 100 Mbps (High Speed ​​​​Token-Ring, HSTR) a 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring). Spoločnosti, ktoré podporujú Token-Ring (vrátane IBM, Olicom, Madge), nemajú v úmysle opustiť svoju sieť, pretože ju považujú za dôstojného konkurenta Ethernetu.

V porovnaní s ethernetovými zariadeniami je zariadenie Token-Ring výrazne drahšie, pretože používa zložitejší spôsob riadenia výmeny, takže sieť Token-Ring sa až tak nerozšírila.

Na rozdiel od Ethernetu je však sieť Token-Ring oveľa lepšia pri udržiavaní vysokej úrovne zaťaženia (viac ako 30 – 40 %) a poskytuje garantovaný čas prístupu. Je to potrebné napríklad v priemyselných sieťach, kde oneskorenie reakcie na vonkajšiu udalosť môže viesť k vážnym nehodám.

Sieť Token-Ring využíva klasickú metódu prístupu k tokenu, to znamená, že po kruhu neustále cirkuluje token, ku ktorému môžu účastníci pripojiť svoje dátové pakety (pozri obr. 4.15). Z toho vyplýva taká dôležitá výhoda tejto siete, akou je absencia konfliktov, ale sú tu aj nevýhody, najmä potreba kontrolovať integritu markera a závislosť siete od každého účastníka (v prípade poruchy, účastník musí byť vylúčený z kruhu).

Časový limit na odoslanie paketu v Token-Ring je 10 ms. Pri maximálnom počte účastníkov 260 bude celý cyklus zvonenia 260 x 10 ms = 2,6 s. Počas tejto doby bude môcť všetkých 260 predplatiteľov preniesť svoje balíčky (ak samozrejme budú mať čo preniesť). V rovnakom čase sa ku každému predplatiteľovi určite dostane bezplatný token. Rovnaký interval je hornou hranicou prístupového času Token-Ring.

sieť Arcnet

sieť Arcnet (alebo ARCnet z anglického Attached Resource Computer Net, počítačová sieť pripojené zdroje) je jednou z najstarších sietí. Bol vyvinutý spoločnosťou Datapoint Corporation už v roku 1977. Pre túto sieť neexistujú žiadne medzinárodné štandardy, hoci sa považuje za predchodcu metódy prístupu tokenov. Napriek nedostatku štandardov bola sieť Arcnet donedávna (v rokoch 1980 - 1990) populárna, dokonca vážne konkurovala Ethernetu. Veľký počet spoločností vyrábal zariadenia pre tento typ siete. Teraz je však výroba zariadení Arcnet prakticky zastavená.

Medzi hlavné výhody siete Arcnet v porovnaní s Ethernetom patrí obmedzený prístupový čas, vysoká spoľahlivosť komunikácie, jednoduchá diagnostika a relatívne nízke náklady na adaptéry. Medzi najvýznamnejšie nevýhody siete patrí nízka rýchlosť prenosu informácií (2,5 Mbps), systém adresovania a formát paketov.

Na prenos informácií v sieti Arcnet sa používa pomerne zriedkavý kód, v ktorom dva impulzy zodpovedajú logickej jednotke počas bitového intervalu a jeden impulz zodpovedá logickej nule. Je zrejmé, že ide o samosynchronizujúci kód, ktorý si vyžaduje ešte väčšiu šírku pásma káblov než Manchester.

Ako prenosové médium v ​​sieti sa používa koaxiálny kábel s charakteristickou impedanciou 93 ohmov, napríklad značky RG-62A/U. Možnosti krúteného páru (tienené a netienené) nie sú široko používané. Boli navrhnuté aj optické možnosti, ale ani tie nezachránili Arcnet.

Sieť Arcnet využíva ako svoju topológiu klasickú zbernicu (Arcnet-BUS), ako aj pasívnu hviezdu (Arcnet-STAR). V hviezde sú použité náboje. Segmenty zbernice a hviezdy je možné kombinovať do stromovej topológie pomocou rozbočovačov (ako v Ethernete). Hlavným obmedzením je, že v topológii by nemali byť uzavreté cesty (slučky). Ďalšie obmedzenie: počet segmentov spojených v reťazci pomocou rozbočovačov by nemal presiahnuť tri.

Topológia siete Arcnet je teda nasledovná (obr. 7.15).

Ryža. 7.15. Topológia siete typu zbernice Arcnet (B - adaptéry pre prevádzku zbernice, S - adaptéry pre prevádzku do hviezdy).

Hlavné technické charakteristiky siete Arcnet sú nasledovné.

· Prenosové médium – koaxiálny kábel, krútená dvojlinka.

· Maximálna dĺžka siete je 6 kilometrov.

· Maximálna dĺžka kábla od účastníka k pasívnemu rozbočovaču je 30 metrov.

· Maximálna dĺžka kábla od účastníka k aktívnemu rozbočovaču je 600 metrov.

· Maximálna dĺžka kábla medzi aktívnym a pasívnym rozbočovačom je 30 metrov.

Maximálna dĺžka kábla medzi aktívne huby- 600 metrov.

Maximálny počet účastníkov v sieti je 255.

Maximálny počet účastníkov v segmente zbernice je 8.

· Minimálna vzdialenosť medzi účastníkmi v autobuse je 1 meter.

· Maximálna dĺžka segmentu pneumatiky je 300 metrov.

· Rýchlosť prenosu dát - 2,5 Mbps.

Pri vytváraní zložitých topológií je potrebné zabezpečiť, aby oneskorenie šírenia signálu v sieti medzi účastníkmi nepresiahlo 30 μs. Maximálny útlm signálu v kábli pri frekvencii 5 MHz by nemal presiahnuť 11 dB.

Sieť Arcnet používa metódu prístupu k tokenu (prenos práva), ale je trochu odlišná od siete Token-Ring. Táto metóda je najbližšia metóde poskytovanej v štandarde IEEE 802.4.

Rovnako ako v prípade Token-Ring sú konflikty v Arcnete úplne vylúčené. Ako každá tokenová sieť, aj Arcnet dobre drží záťaž a zaručuje množstvo času prístupu k sieti (na rozdiel od Ethernetu). Celkový čas, kým značka obíde všetkých účastníkov, je 840 ms. Rovnaký interval teda určuje hornú hranicu času prístupu do siete.

Značka je tvorená špeciálnym predplatiteľom - sieťovým kontrolérom. Je to účastník s minimálnou (nulovou) adresou.

sieť FDDI

Sieť FDDI (z anglického Fiber Distributed Data Interface, optické distribuované dátové rozhranie) je jedným z najnovších vývojov v štandardoch lokálnych sietí. Štandard FDDI navrhol Americký národný inštitút pre štandardy ANSI (špecifikácia ANSI X3T9.5). Potom bola prijatá norma ISO 9314, ktorá zodpovedá špecifikáciám ANSI. Úroveň štandardizácie siete je pomerne vysoká.

Na rozdiel od iných štandardných lokálnych sietí bol štandard FDDI spočiatku zameraný na vysokú prenosovú rýchlosť (100 Mbps) a na použitie najmodernejšieho kábla z optických vlákien. Preto v tomto prípade vývojári neboli obmedzení rámcom starých štandardov, na ktoré sa zameriavali nízke rýchlosti a elektrický kábel.

Voľba vlákna ako prenosového média určila takéto výhody nová sieť, ako je vysoká odolnosť voči šumu, maximálne utajenie prenosu informácií a výborná galvanická izolácia účastníkov. Vysoká prenosová rýchlosť, ktorú je oveľa jednoduchšie dosiahnuť pomocou optického kábla, umožňuje mnoho úloh, ktoré nie sú možné s pomalšími sieťami, ako je napríklad prenos obrazu v reálnom čase. Okrem toho optický kábel jednoducho rieši problém prenosu dát na vzdialenosť niekoľkých kilometrov bez retransmisie, čo umožňuje budovať veľké siete pokrývajúce aj celé mestá, pričom má všetky výhody lokálnych sietí (najmä nízku chybovosť sadzba). To všetko predurčilo obľúbenosť siete FDDI, hoci ešte nie je taká rozšírená ako Ethernet a Token-Ring.

Štandard FDDI bol založený na metóde prístupu k tokenu, ktorú poskytuje medzinárodný štandard IEEE 802.5 (Token-Ring). Nepodstatné rozdiely od tohto štandardu sú určené potrebou zabezpečiť vysokú rýchlosť prenosu informácií na veľké vzdialenosti. Topológia siete FDDI je kruhová, najvhodnejšia topológia pre kábel z optických vlákien. Sieť využíva dva viacsmerné optické káble, z ktorých jeden je zvyčajne v zálohe, avšak toto riešenie umožňuje aj využitie full-duplexného prenosu informácií (súčasne v dvoch smeroch) s dvojnásobnou efektívnou rýchlosťou 200 Mbps (pričom každý z dvoch kanálov pracuje rýchlosťou 100 Mbps). Topológia hviezdneho kruhu sa používa aj s rozbočovačmi zahrnutými v kruhu (ako v Token-Ring).

Základná technická charakteristika siete FDDI.

Maximálny počet predplatiteľov siete je 1000.

· Maximálna dĺžka okruhu siete je 20 kilometrov.

· Maximálna vzdialenosť medzi účastníkmi siete je 2 kilometre.

· Prenosové médium – multimódový optický kábel (možno použiť elektrický krútený pár).

· Spôsob prístupu – značka.

· Rýchlosť prenosu informácií – 100 Mbit/s (200 Mbit/s pre režim duplexného prenosu).

Štandard FDDI má významné výhody oproti všetkým predtým diskutovaným sieťam. Napríklad sieť Fast Ethernet s rovnakou šírkou pásma 100 Mbps nemôže zodpovedať FDDI z hľadiska povolených veľkostí siete. Metóda prístupu k markerom FDDI navyše na rozdiel od CSMA / CD poskytuje garantovaný čas prístupu a absenciu konfliktov na akejkoľvek úrovni zaťaženia.

Obmedzenie celkovej dĺžky siete 20 km nie je spôsobené útlmom signálov v kábli, ale potrebou obmedziť čas úplného šírenia signálu po kruhu, aby bola zabezpečená maximálna povolená prístupová doba. Ale maximálna vzdialenosť medzi účastníkmi (2 km s multimódovým káblom) je presne určená útlmom signálov v kábli (nemala by presiahnuť 11 dB). Je tiež možné použiť kábel s jedným režimom, v takom prípade môže vzdialenosť medzi účastníkmi dosiahnuť 45 kilometrov a celková dĺžka kruhu je 200 kilometrov.

Existuje aj implementácia FDDI elektrický kábel(CDDI - Copper Distributed Data Interface alebo TPDDI - Twisted Pair Distributed Data Interface). Používa kábel kategórie 5 s konektormi RJ-45. Maximálna vzdialenosť medzi účastníkmi by v tomto prípade nemala byť väčšia ako 100 metrov. Náklady na sieťové vybavenie na elektrickom kábli sú niekoľkonásobne nižšie. Ale táto verzia siete už nemá také zjavné výhody oproti konkurentom ako pôvodný optický FDDI. Elektrické verzie FDDI sú oveľa menej štandardizované ako optické vlákna, takže interoperabilita medzi zariadeniami od rôznych výrobcov nie je zaručená.

Pre prenos dát v FDDI sa používa 4V / 5V kód, špeciálne vyvinutý pre tento štandard.

Štandard FDDI, aby sa dosiahla vysoká flexibilita siete, umožňuje zahrnutie dvoch typov účastníkov do kruhu:

· Účastníci (stanice) triedy A (účastníci s duálnym pripojením, DAS - Dual-Attachment Stations) sú pripojení k obom (vnútorným aj vonkajším) kruhom siete. V tomto prípade je realizovaná možnosť výmeny rýchlosťou až 200 Mbps alebo redundantný sieťový kábel (pri poškodení hlavného kábla je použitý záložný kábel). Zariadenia tejto triedy sa používajú v najkritickejších častiach siete z hľadiska rýchlosti.

· Účastníci (stanice) triedy B (účastníci s jedným pripojením, SAS - Single-Attachment Stations) sú pripojení len na jeden (vonkajší) okruh siete. Sú jednoduchšie a lacnejšie ako adaptéry triedy A, ale nemajú svoje možnosti. K sieti sa dajú pripojiť len cez rozbočovač alebo premosťovací spínač, ktorý ich vypne v prípade nehody.

Okrem skutočných účastníkov (počítače, terminály atď.) sieť využíva koncentrátory elektroinštalácie, ktorých zahrnutie umožňuje zhromaždiť všetky body pripojenia na jednom mieste za účelom monitorovania prevádzky siete, diagnostiky porúch a zjednodušenia rekonfigurácie. Pri použití rôznych typov káblov (napríklad kábel z optických vlákien a krútená dvojlinka) plní rozbočovač aj funkciu prevodu elektrických signálov na optické signály a naopak. Huby sa dodávajú aj s duálnym pripojením (DAC - Dual-Attachment Concentrator) a jednoduchým pripojením (SAC - Single-Attachment Concentrator).

Príklad konfigurácie siete FDDI je znázornený na obr. 8.1. Princíp kombinovania sieťových zariadení je znázornený na obrázku 8.2.

Ryža. 8.1. Príklad konfigurácie siete FDDI.

Na rozdiel od prístupovej metódy, ktorú ponúka štandard IEEE 802.5, FDDI používa to, čo je známe ako odovzdávanie viacerých tokenov. Ak v prípade siete Token-Ring odošle predplatiteľ nový (bezplatný) token až po tom, čo sa mu jeho paket vrátil, potom v FDDI prenesie nový token predplatiteľ ihneď po ukončení prenosu paket ním (podobne ako sa to robí pri metóde ETR v sieti Token-Ring).

Na záver treba poznamenať, že napriek zjavným výhodám FDDI túto sieť nie je široko používaný, čo je spôsobené najmä vysokými nákladmi na jeho vybavenie (rádovo niekoľko stoviek až tisícov dolárov). Hlavným rozsahom FDDI sú teraz základné, chrbticové (Backbone) siete, ktoré kombinujú niekoľko sietí. FDDI sa tiež používa na pripojenie výkonných pracovných staníc alebo serverov, ktoré vyžadujú vysokorýchlostnú výmenu. Rýchly Ethernet má nahradiť FDDI, ale výhody optického kábla, tokenového ovládania a veľkosti záznamovej siete umožňujú FDDI dnes vyniknúť. A v prípadoch, keď sú náklady na hardvér kritické, možno v nekritických oblastiach použiť verziu FDDI s krútenou dvojlinkou (TPDDI). Okrem toho náklady na hardvér FDDI môžu výrazne klesnúť so zvyšujúcim sa objemom jeho výroby.

Sieť 100VG-AnyLAN

100VG-AnyLAN je jednou z najnovších vysokorýchlostných sietí LAN, ktoré sa nedávno dostali na trh. Vyhovuje medzinárodnému štandardu IEEE 802.12, takže úroveň jeho štandardizácie je pomerne vysoká.

Jeho hlavnými výhodami sú vysoký výmenný kurz, relatívne nízke náklady na vybavenie (asi dvakrát drahšie ako vybavenie najpopulárnejšej ethernetovej siete 10BASE-T), centralizovaná metóda riadenia výmeny bez konfliktov a kompatibilita na úrovni paketových formátov s Ethernetom. a Token-Ring siete.

V názve siete 100VG-AnyLAN číslo 100 zodpovedá rýchlosti 100 Mbps, písmená VG označujú lacný netienený krútený pár kategórie 3 (Voice Grade) a AnyLAN (akákoľvek sieť) označuje, že sieť je kompatibilná. s dvoma najbežnejšími sieťami.

Hlavné technické vlastnosti siete 100VG-AnyLAN:

· Prenosová rýchlosť - 100 Mbps.

Topológia - hviezda s možnosťou stavania (strom). Počet kaskádových úrovní koncentrátorov (hubov) je až 5.

· Spôsob prístupu – centralizovaný, bezkonfliktný (Priorita dopytu – s prioritnou požiadavkou).

· Prenosovým médiom je quad netienený krútený pár (káble UTP kategórie 3, 4 alebo 5), dvojitý krútený pár (kábel UTP kategórie 5), dvojitý tienený krútený pár (STP) a kábel z optických vlákien. Teraz je quad twisted pair väčšinou bežný.

· Maximálna dĺžka kábla medzi rozbočovačom a účastníkom a medzi rozbočovačmi je 100 metrov (pre kábel UTP kategórie 3), 200 metrov (pre kábel UTP kategórie 5 a tienený kábel), 2 kilometre (pre kábel z optických vlákien). Maximálna možná veľkosť siete je 2 kilometre (určená povolenými oneskoreniami).

Maximálny počet predplatiteľov je 1024, odporúčaný počet je do 250.

Parametre siete 100VG-AnyLAN sú teda dosť blízke sieťam Fast Ethernet. Hlavnou výhodou Fast Ethernetu je však jeho plná kompatibilita s najbežnejšou ethernetovou sieťou (v prípade 100VG-AnyLAN to vyžaduje most). Zároveň nemožno zľaviť ani z centralizovanej správy 100VG-AnyLAN, ktorá eliminuje konflikty a garantuje limit času prístupu (ktorý nie je poskytovaný v sieti Ethernet).

Príklad štruktúry 100VG-AnyLAN siete je na obr. 8.8.

Sieť 100VG-AnyLAN pozostáva z centrálneho (hlavného, ​​koreňového) rozbočovača 1. úrovne, ku ktorému je možné pripojiť individuálnych účastníkov aj rozbočovače 2. úrovne, ku ktorým je možné pripojiť účastníkov a rozbočovače 3. úrovne atď. V tomto prípade sieť nemôže mať viac ako päť takýchto úrovní (v pôvodnej verzii neboli viac ako tri). Maximálna veľkosť sieť môže byť 1000 metrov pre netienenú krútenú dvojlinku.

Ryža. 8.8. 100VG-AnyLAN sieťová štruktúra.

Na rozdiel od neinteligentných rozbočovačov iných sietí (napr. Ethernet, Token-Ring, FDDI), sieťové rozbočovače 100VG-AnyLAN sú inteligentné radiče, ktoré riadia prístup do siete. Za týmto účelom neustále monitorujú požiadavky na všetkých portoch. Koncentrátory prijímajú prichádzajúce pakety a posielajú ich len tým účastníkom, ktorým sú určené. Nevykonávajú však žiadne spracovanie informácií, to znamená, že v tomto prípade sa ukazuje, že stále nejde o aktívnu, ale ani pasívnu hviezdu. Huby nemožno nazvať plnohodnotnými predplatiteľmi.

Každý z rozbočovačov môže byť nakonfigurovaný na prácu s formátmi paketov Ethernet alebo Token-Ring. V tomto prípade by mali huby celej siete pracovať s paketmi iba jedného formátu. Na komunikáciu so sieťami Ethernet a Token-Ring sú potrebné mosty, ale mosty sú pomerne jednoduché.

Huby majú jeden port špičková úroveň(na pripojenie k rozbočovaču vyššej úrovne) a niekoľko portov nižšej úrovne (na pripojenie účastníkov). Počítač (pracovná stanica), server, most, smerovač, prepínač môže pôsobiť ako predplatiteľ. K portu nižšej úrovne možno pripojiť aj ďalší rozbočovač.

Každý port rozbočovača môže byť nastavený na jeden z dvoch možných režimov prevádzky:

· Normálny režim zahŕňa preposielanie predplatiteľovi pripojenému k portu, iba pakety adresované jemu osobne.

· Režim monitora predpokladá presmerovanie na účastníka pripojeného k portu, pričom všetky pakety prichádzajú do koncentrátora. Tento režim umožňuje jednému z účastníkov riadiť prevádzku celej siete ako celku (vykonávať funkciu monitorovania).

Metóda prístupu k sieti 100VG-AnyLAN je typická pre hviezdne siete.

Pri použití quad twisted pair sa každý zo štyroch krútených párov prenáša rýchlosťou 30 Mbps. Celková prenosová rýchlosť je 120 Mbps. Užitočné zaťaženie vďaka použitiu kódu 5B/6B sa však prenáša len rýchlosťou 100 Mbps. Šírka pásma kábla teda musí byť aspoň 15 MHz. Krútený párový kábel kategórie 3 (šírka pásma 16 MHz) spĺňa túto požiadavku.

Sieť 100VG-AnyLAN je teda cenovo dostupným riešením na zvýšenie prenosovej rýchlosti na 100 Mbps. Nemá však plnú kompatibilitu so žiadnou zo štandardných sietí, takže jej ďalší osud je problematický. Navyše na rozdiel od siete FDDI nemá žiadne rekordné parametre. S najväčšou pravdepodobnosťou zostane 100VG-AnyLAN aj napriek podpore renomovaných spoločností a vysokej úrovni štandardizácie len príkladom zaujímavých technických riešení.

V najbežnejšej 100 Mbit sieti Fast Ethernet poskytuje 100VG-AnyLAN dvojnásobnú dĺžku kábla UTP kategórie 5 (až 200 metrov), ako aj bezkonfliktnú metódu riadenia prevádzky.