Prednosti in slabosti lokalnega hitrega omrežja Ethernet. Oprema za Ethernet in Fast Ethernet. Koncept in funkcije aktivnega monitorja v omrežju Token Ring LAN

Uvod

Namen izdelave tega poročila je bila kratka in dostopna predstavitev osnovnih principov delovanja in lastnosti računalniških omrežij na primeru Fast Ethernet.

Omrežje je skupina povezanih računalnikov in drugih naprav. Glavni namen računalniških omrežij je souporaba virov in izvajanje interaktivnih komunikacij tako znotraj enega podjetja kot izven njega. Viri so podatki, aplikacije in periferne naprave, kot naprimer zunanji disk, tiskalnik, miška, modem ali igralna palica. Koncept interaktivne komunikacije med računalniki pomeni izmenjavo sporočil v realnem času.

Obstaja veliko sklopov standardov za prenos podatkov v računalniških omrežjih. Eden od sklopov je standard Fast Ethernet.

Iz tega gradiva se boste naučili o:

• · Tehnologije Fast Ethernet
• Stikala
• FTP kabel
• Vrste povezav
• Topologije računalniških omrežij

V svojem delu bom prikazal principe delovanja omrežja, ki temelji na standardu Fast Ethernet.

Preklapljanje v lokalnem omrežju (LAN) in tehnologiji Fast Ethernet sta bili razviti kot odgovor na potrebo po izboljšanju učinkovitosti omrežij Ethernet. S povečanjem prepustnosti lahko te tehnologije odpravijo " ozka mesta» v omrežju in podpira aplikacije, ki zahtevajo visoke hitrosti prenosa podatkov. Privlačnost teh rešitev je, da vam ni treba izbrati enega ali drugega. Dopolnjujeta se, zato je učinkovitost omrežja pogosto mogoče izboljšati z uporabo obeh tehnologij.

Zbrane informacije bodo koristne tako ljudem, ki se začenjajo ukvarjati z računalniškimi omrežji, kot skrbnikom omrežij.

1. Omrežni diagram

2. Tehnologija Fast Ethernet

računalniško omrežje hitri ethernet

Fast Ethernet je rezultat razvoja tehnologije Ethernet. Naprave Fast Ethernet, ki temeljijo na tehniki CSMA/CD (channel polling multiple access and collision detection) in ohranjajo isto tehniko, delujejo z 10-kratno hitrostjo Etherneta. 100 Mbps. Fast Ethernet zagotavlja zadostno pasovno širino za aplikacije, kot so računalniško podprto načrtovanje in proizvodnja (CAD/CAM), obdelava grafike in slik ter multimedija. Fast Ethernet je združljiv z ethernetom 10 Mb/s, zato je hitri ethernet lažje integrirati v vaš LAN s stikalom kot z usmerjevalnikom.

Stikalo

Uporaba stikal veliko delovnih skupin je mogoče povezati v veliko LAN (glejte diagram 1). Poceni stikala delujejo bolje kot usmerjevalniki in zagotavljajo boljšo zmogljivost LAN. Delovne skupine Fast Ethernet, sestavljene iz enega ali dveh vozlišč, je mogoče povezati prek stikala Fast Ethernet, da še povečate število uporabnikov in pokrijete večje območje.

Kot primer razmislite o naslednjem stikalu:

riž. 1 D-Link-1228/ME

Serija stikal DES-1228/ME vključuje vrhunska, nastavljiva stikala Layer 2 Fast Ethernet. Z napredno funkcionalnostjo so naprave DES-1228/ME poceni rešitev ustvariti varno in visoko zmogljivo omrežje. Značilne značilnosti Značilnosti tega stikala so visoka gostota vrat, 4 gigabitna navzgornja povezava, nastavitve v majhnih korakih za upravljanje pasovne širine in izboljšano upravljanje omrežja. Ta stikala vam omogočajo, da optimizirate svoje omrežje v smislu funkcionalnosti in stroškovnih značilnosti. Stikala serije DES-1228/ME so optimalna rešitev tako z vidika funkcionalnosti kot stroškovnih karakteristik.

FTP kabel

Kabel LAN-5EFTP-BL je sestavljen iz 4 parov enožilnih bakrenih vodnikov.

Premer vodnika 24AWG.

Vsak vodnik je obdan z izolacijo iz HDPE (polietilena visoke gostote).

Dva vodnika, zvita s posebej izbranim korakom, tvorita en zvit par.

4 zvite parice so zavite v polietilensko folijo in so skupaj z enožilnim bakrenim ozemljitvenim vodnikom zaprte v skupnem oklopu iz folije in PVC ovoju.

Naravnost skozi

Služi:

• 1. Za povezavo računalnika s stikalom (hub, stikalo) prek omrežno kartico računalnik
• 2. Za priključitev omrežne periferne opreme - tiskalnikov, skenerjev - na stikalo (hub, stikalo)
• 3. za UPLINK na višje stikalo (hub, switch) - sodobna stikala lahko samodejno konfigurirajo vhode v konektorju za sprejem in prenos

Crossover

Služi:

• 1. Za direktno povezavo 2 računalnikov v lokalno omrežje, brez uporabe preklopne opreme (vozlišča, stikala, usmerjevalniki itd.).
• 2. za uplink povezava na stikalo višjega nivoja v lokalnem omrežju s kompleksno strukturo, pri starejših tipih stikal (hub, stikala) pa imajo samostojen konektor, označen tudi z “UPLINK” ali X.

Zvezdasta topologija

Do zvezd- osnovna topologija računalniškega omrežja, v kateri so vsi računalniki v omrežju povezani v osrednje vozlišče (običajno stikalo), ki tvori fizični segment omrežja. Tak omrežni segment lahko deluje ločeno ali kot del kompleksne omrežne topologije (običajno »drevo«). Vsa izmenjava informacij poteka izključno preko centralnega računalnika, ki je na ta način zelo obremenjen, zato razen omrežja ne more početi nič drugega. Praviloma je centralni računalnik najzmogljivejši in na njem so dodeljene vse funkcije za vodenje menjalnice. V omrežju s topologijo zvezda načeloma niso možni konflikti, ker je upravljanje popolnoma centralizirano.

Aplikacija

Klasični 10 Mbit Ethernet je večini uporabnikov ustrezal približno 15 let. Vendar se je v zgodnjih 90. letih začela čutiti njegova pomanjkljivost prepustnost. Za vklopljene računalnike Intel procesorji 80286 ali 80386 z vodili ISA (8 MB/s) ali EISA (32 MB/s) je bila pasovna širina segmenta Ethernet 1/8 ali 1/32 kanala pomnilnik-disk, kar je bilo dobro skladno z razmerjem količin podatkov, obdelanih lokalno, in podatkov, prenesenih po omrežju. Za zmogljivejše odjemalske postaje z vodilo PCI(133 MB/s), je ta delež padel na 1/133, kar očitno ni bilo dovolj. Posledično so številni segmenti Etherneta s hitrostjo 10 Mb/s postali preobremenjeni, odzivnost strežnika se je znatno zmanjšala, stopnje trkov pa so se znatno povečale, kar je dodatno zmanjšalo uporabno prepustnost.

Obstaja potreba po razvoju »novega« Etherneta, to je tehnologije, ki bi bila enako stroškovno učinkovita z zmogljivostjo 100 Mbit/s. Zaradi iskanj in raziskav so se strokovnjaki razdelili v dva tabora, kar je na koncu pripeljalo do nastanka dveh novih tehnologij - Fast Ethernet in l00VG-AnyLAN. Razlikujejo se po stopnji kontinuitete s klasičnim Ethernetom.

Leta 1992 je skupina proizvajalcev omrežne opreme, vključno z vodilnimi v tehnologiji Ethernet, kot so SynOptics, 3Com in nekateri drugi, ustanovila Fast Ethernet Alliance, neprofitno združenje, da bi razvila standard za novo tehnologijo, ki bi ohranila značilnosti Etherneta. tehnologije v največji možni meri.

Drugi tabor sta vodila Hewlett-Packard in AT&T, ki sta ponudila, da izkoristita priložnost za odpravo nekaterih znanih pomanjkljivosti tehnologije Ethernet. Čez nekaj časa se je tem podjetjem pridružil IBM, ki je prispeval s predlogom, da bi v novi tehnologiji zagotovili nekaj združljivosti z omrežji Token Ring.

Istočasno je odbor IEEE 802 ustanovil raziskovalno skupino za preučevanje tehničnega potenciala novih tehnologij za visoke hitrosti. Med koncem leta 1992 in koncem leta 1993 je ekipa IEEE preučevala 100-Mbitne rešitve, ki jih ponujajo različni prodajalci. Skupaj s predlogi Fast Ethernet Alliance je skupina pregledala tudi visokohitrostno tehnologijo, ki sta jo predlagala Hewlett-Packard in AT&T.

Razprava se je osredotočila na vprašanje ohranjanja naključne metode dostopa CSMA/CD. Predlog Fast Ethernet Alliance je ohranil to metodo in s tem zagotovil kontinuiteto in doslednost med omrežji 10 Mbps in 100 Mbps. Koalicija HP-AT&T, ki je imela podporo bistveno manj prodajalcev v omrežni industriji kot Fast Ethernet Alliance, je predlagala povsem novo metodo dostopa, imenovano Prioriteta povpraševanja- prednostni dostop na zahtevo. Bistveno je spremenil obnašanje vozlišč v omrežju, tako da se ni mogel vključiti v tehnologijo Ethernet in standard 802.3, zato je bil organiziran nov odbor IEEE 802.12, ki ga je standardiziral.

Jeseni 1995 sta obe tehnologiji postali standarda IEEE. Odbor IEEE 802.3 je kot standard 802.3 sprejel specifikacijo Fast Ethernet, ki ni samostojen standard, ampak je dodatek obstoječemu standardu 802.3 v obliki poglavij od 21 do 30. Odbor 802.12 je sprejel tehnologijo l00VG-AnyLAN, ki uporablja nov način dostopa Demand Priority in podpira dva formata okvirjev – Ethernet in Token Ring.

v Fizična plast tehnologije Fast Ethernet

Vse razlike med tehnologijo Fast Ethernet in Ethernet so koncentrirane na fizičnem sloju (slika 3.20). Plasti MAC in LLC v Fast Ethernetu ostajajo popolnoma enake in so opisane v prejšnjih poglavjih standardov 802.3 in 802.2. Zato bomo pri obravnavi tehnologije Fast Ethernet preučili le nekaj možnosti zanjo. fizični ravni.

Kompleksnejša struktura fizičnega sloja tehnologije Fast Ethernet je posledica dejstva, da uporablja tri vrste kabelskih sistemov:

• · multimodni kabel z optičnimi vlakni, uporabljata se dve vlakni;
• · Sukani par kategorije 5, uporabljata se dva para;
• · Sukani par kategorije 3, uporabljajo se štirje pari.

Koaksialni kabel, ki je svetu dal prvo omrežje Ethernet, ni bil uvrščen na seznam dovoljenih medijev za prenos podatkov nove tehnologije Fast Ethernet. To je pogost trend v številnih novih tehnologijah, ker kratke razdalje Sukani par kategorije 5 omogoča prenos podatkov z enako hitrostjo kot koaksialni kabel, vendar je omrežje cenejše in enostavnejše za uporabo. Na dolgih razdaljah ima optično vlakno veliko večjo pasovno širino kot koaksialni, stroški omrežja pa niso dosti višji, zlasti če upoštevamo visoke stroške odpravljanja težav velikega koaksialnega kabelskega sistema.

Razlike med tehnologijo Fast Ethernet in tehnologijo Ethernet

Opustitev koaksialnega kabla je privedla do tega, da imajo omrežja Fast Ethernet vedno hierarhično drevesno strukturo, zgrajeno na vozliščih, tako kot omrežja l0Base-T/l0Base-F. Glavna razlika med konfiguracijami omrežja Fast Ethernet je zmanjšanje premera omrežja na približno 200 m, kar je razloženo z 10-kratnim zmanjšanjem časa prenosa okvirja minimalne dolžine zaradi 10-kratnega povečanja hitrosti prenosa v primerjavi z 10 Mbit Ethernet .

Kljub temu ta okoliščina v resnici ne ovira gradnje velikih omrežij s tehnologijo Fast Ethernet. Dejstvo je, da sredino 90. let prejšnjega stoletja ni zaznamovalo le široko širjenje poceni tehnologij za visoke hitrosti, temveč tudi hiter razvoj lokalna omrežja na osnovi stikal. Pri uporabi stikal lahko protokol Fast Ethernet deluje v full-duplex načinu, v katerem ni omejitev glede skupne dolžine omrežja, temveč le omejitve glede dolžine fizičnih segmentov, ki povezujejo sosednje naprave (adapter - stikalo ali stikalo - stikalo). Zato se pri ustvarjanju hrbtenic lokalnega omrežja na dolge razdalje aktivno uporablja tudi tehnologija Fast Ethernet, vendar le v full-duplex različici, v povezavi s stikali.

V tem razdelku je obravnavano poldupleksno delovanje tehnologije Fast Ethernet, ki je v celoti v skladu z definicijo metode dostopa, opisano v standardu 802.3.

V primerjavi z možnostmi fizične izvedbe za Ethernet (in teh je šest) so pri Fast Ethernet razlike med vsako možnostjo in drugimi globlje - spreminjajo se tako število prevodnikov kot načini kodiranja. In ker so fizične različice hitrega etherneta nastale sočasno in ne evolucijsko, kot pri ethernetnih omrežjih, je bilo mogoče podrobno definirati tiste podplasti fizične plasti, ki se ne spreminjajo od različice do različice, in tiste podplasti, ki so specifične za vsaka različica fizičnega okolja.

Uradni standard 802.3 je vzpostavil tri različne specifikacije za fizično plast Fast Ethernet in jim dal naslednja imena:

Struktura fizične plasti Fast Ethernet

• · 100Base-TX za dvoparični kabel na neoklopljenem prepletenem paru UTP kategorije 5 ali oklopljenem prepletenem paru STP tipa 1;
• · 100Base-T4 za štiriparni UTP kabel UTP kategorije 3, 4 ali 5;
• · 100Base-FX za večmodni optični kabel, uporabljata se dve vlakni.

Naslednje izjave in značilnosti veljajo za vse tri standarde.

• · Formati okvirjev tehnologije Fast Ethernetee se razlikujejo od formatov okvirjev tehnologije 10 Mbit Ethernet.
• · Medslikovni interval (IPG) je 0,96 µs in bitni interval je 10 ns. Vsi časovni parametri dostopovnega algoritma (backoff interval, prenosni čas minimalne dolžine okvirja itd.), merjeni v bitnih intervalih, so ostali nespremenjeni, zato v delih standarda, ki se nanašajo na nivo MAC, ni prišlo do sprememb.
• · Znak prostega stanja medija je prenos simbola Idle ustrezne redundantne kode (in ne odsotnost signalov, kot pri standardih 10 Mbit/s Ethernet). Fizična plast vključuje tri elemente:
• o podsloj usklajevanja;
• o medijsko neodvisni vmesnik (Media Independent Interface, Mil);
• o naprava fizičnega sloja (PHY).

Pogajalska plast je potrebna, da lahko plast MAC, zasnovana za vmesnik AUI, deluje s fizično plastjo prek vmesnika MP.

Naprava fizičnega sloja (PHY) je sestavljena iz več podslojev (glej sliko 3.20):

• · podnivo kodiranja logičnih podatkov, ki pretvarja bajte, ki prihajajo iz nivoja MAC, v kodne simbole 4B/5B ali 8B/6T (obe kodi se uporabljata v tehnologiji Fast Ethernet);
• · podplasti fizične povezave in podplasti odvisnosti od fizičnega medija (PMD), ki zagotavljajo generiranje signala v skladu s fizično metodo kodiranja, na primer NRZI ali MLT-3;
• · podsloj za samodejno pogajanje, ki omogoča dvema komunikacijskima vratoma, da samodejno izberejo najučinkovitejši način delovanja, na primer poldupleksni ali polni dupleks (ta podsloj ni obvezen).

Vmesnik MP podpira od medija neodvisen način izmenjave podatkov med podplastjo MAC in podplastjo PHY. Ta vmesnik je po namenu podoben vmesniku AUI klasičnega Etherneta, le da se je vmesnik AUI nahajal med podplastjo fizičnega kodiranja signala (za vse kabelske opcije je bila uporabljena enaka metoda fizičnega kodiranja – Manchester koda) in podplastjo fizične povezave do medij, vmesnik MP pa se nahaja med podplastjo MAC in podravnimi kodiranja signala, ki so v standardu Fast Ethernet trije - FX, TX in T4.

MP konektor ima za razliko od AUI konektorja 40 pinov, največja dolžina MP kabla je en meter. Signali oddani preko vmesnika MP imajo amplitudo 5 V.

Fizična plast 100Base-FX - večmodno vlakno, dve vlakni

Ta specifikacija opredeljuje delovanje protokola Fast Ethernet prek večmodnega vlakna v poldupleksnem in polnem dupleksnem načinu, ki temelji na dobro preverjeni shemi kodiranja FDDI. Tako kot pri standardu FDDI je vsako vozlišče povezano z omrežjem z dvema optičnima vlaknoma, ki prihajata iz sprejemnika (R x) in iz oddajnika (T x).

Med specifikacijama l00Base-FX in l00Base-TX je veliko podobnosti, zato bodo lastnosti, ki so skupne obema specifikacijama, podane pod splošnim imenom l00Base-FX/TX.

Medtem ko 10 Mbps Ethernet uporablja kodiranje Manchester za predstavitev podatkov prek kabla, standard Fast Ethernet definira drugačno metodo kodiranja - 4V/5V. Ta metoda je že dokazala svojo učinkovitost v standardu FDDI in je bila brez sprememb prenesena v specifikacijo l00Base-FX/TX. Pri tej metodi so vsaki 4 biti podatkov podplasti MAC (imenovani simboli) predstavljeni s 5 biti. Redundantni bit omogoča uporabo potencialnih kod tako, da vsakega od petih bitov predstavi kot električne ali optične impulze. Obstoj prepovedanih kombinacij simbolov omogoča zavrnitev napačnih simbolov, kar poveča stabilnost omrežij z l00Base-FX/TX.

Za ločevanje ethernetnega okvirja od znakov mirovanja se uporabi kombinacija znakov ločila začetka (par znakov J (11000) in K (10001) kode 4B/5B, po zaključku okvirja pa T znak je vstavljen pred prvi znak mirovanja.

Neprekinjen pretok podatkov specifikacij 100Base-FX/TX

Ko so 4-bitni deli kod MAC pretvorjeni v 5-bitne dele fizične plasti, jih je treba predstaviti kot optične ali električne signale v kablu, ki povezuje omrežna vozlišča. Specifikacije l00Base-FX in l00Base-TX za to uporabljajo različne metode fizičnega kodiranja - NRZI oziroma MLT-3 (kot pri tehnologiji FDDI pri delovanju prek optičnih vlaken in sukanega para).

Fizična plast 100Base-TX - sukani par DTP Cat 5 ali STP tipa 1, dva para

Specifikacija l00Base-TX uporablja kabel UTP kategorije 5 ali kabel STP tipa 1 kot medij za prenos podatkov. Največja dolžina kabel v obeh primerih - 100 m.

Glavne razlike od specifikacije l00Base-FX so uporaba metode MLT-3 za prenos signalov 5-bitnih delov kode 4V/5V preko sukanega para, kot tudi prisotnost funkcije samodejnega pogajanja za izbiro vrat. način delovanja. Shema samodejnega pogajanja omogoča dvema fizično povezanima napravama, ki podpirata več standardov fizične plasti, ki se razlikujejo po bitni hitrosti in številu sukanih parov, da izbereta najugodnejši način delovanja. Običajno se postopek samodejnega pogajanja zgodi, ko povežete omrežni adapter, ki lahko deluje s hitrostjo 10 in 100 Mbit/s, na zvezdišče ali stikalo.

Spodaj opisana shema samodejnega pogajanja je današnji tehnološki standard l00Base-T. Prej so proizvajalci uporabljali različne lastniške sheme za samodejno določanje hitrosti komunikacijskih vrat, ki niso bila združljiva. Shemo samodejnega pogajanja, sprejeto kot standard, je prvotno predlagal National Semiconductor pod imenom NWay.

Trenutno je opredeljenih skupno 5 različnih načinov delovanja, ki lahko podpirajo naprave l00Base-TX ali 100Base-T4 na sukanih paricah;

• · l0Base-T - 2 para kategorije 3;
• l0Base-T full-duplex - 2 para kategorije 3;
• · l00Base-TX - 2 para kategorije 5 (ali tipa 1ASTP);
• · 100Base-T4 - 4 pari kategorije 3;
• · 100Base-TX full-duplex - 2 para kategorije 5 (ali tipa 1A STP).

Način l0Base-T ima najnižjo prioriteto v procesu pogajanj, način polnega dupleksa 100Base-T4 pa najvišjo. Proces pogajanja se pojavi, ko je naprava vklopljena, prav tako pa ga lahko kadar koli sproži krmilni modul naprave.

Naprava, ki je začela postopek samodejnega pogajanja, pošlje svojemu partnerju paket posebnih impulzov Fast Link Pulse Burst (FLP), ki vsebuje 8-bitno besedo, ki kodira predlagani način interakcije, začenši z najvišjo prioriteto, ki jo podpira vozlišče.

Če enakovredno vozlišče podpira funkcijo samodejnega pogajanja in lahko podpira tudi predlagani način, se odzove z izbruhom impulzov FLP, v katerih potrdi dani način, in to konča pogajanje. Če partnersko vozlišče lahko podpira način nižje prioritete, potem to navede v odgovoru in ta način je izbran kot delovni način. Tako je vedno izbran način skupnega vozlišča z najvišjo prioriteto.

Vozlišče, ki podpira samo tehnologijo l0Base-T, pošilja impulze Manchester vsakih 16 ms, da preveri celovitost linije, ki ga povezuje s sosednjim vozliščem. Takšno vozlišče ne razume zahteve FLP, ki mu jo pošlje vozlišče s funkcijo samodejnega pogajanja, in nadaljuje s pošiljanjem svojih impulzov. Vozlišče, ki prejme le impulze celovitosti linije kot odgovor na zahtevo FLP, razume, da lahko njegov partner deluje le z uporabo standarda l0Base-T, in nastavi ta način delovanja zase.

Fizična plast 100Base-T4 - sukani par UTP Cat 3, štirje pari

Specifikacija 100Base-T4 je bila zasnovana tako, da omogoča hitremu ethernetu uporabo obstoječega ožičenja s sukanim parom kategorije 3. Ta specifikacija poveča skupno prepustnost s hkratnim prenašanjem bitnih tokov po vseh 4 parih kablov.

Specifikacija 100Base-T4 se je pojavila pozneje kot druge specifikacije fizične plasti Fast Ethernet. Razvijalci te tehnologije so predvsem želeli ustvariti fizične specifikacije, ki so najbližje specifikacijam l0Base-T in l0Base-F, ki sta delovali na dveh podatkovnih linijah: dveh parih ali dveh vlaknih. Za izvedbo dela na dveh sukanih paricah sem moral preiti na kakovostnejši kabel kategorije 5.

Hkrati so se razvijalci konkurenčne tehnologije l00VG-AnyLAN sprva zanašali na delo prek kabla s prepleteno parico kategorije 3; najpomembnejša prednost ni bila toliko cena, ampak dejstvo, da je že vgrajena v veliko večino objektov. Zato so po izdaji specifikacij l00Base-TX in l00Base-FX razvijalci tehnologije Fast Ethernet uvedli lastno različico fizičnega sloja za sukani par kategorije 3.

Ta metoda namesto kodiranja 4V/5V uporablja kodiranje 8V/6T, ki ima ožji spekter signala in se pri hitrosti 33 Mbit/s prilega pasu 16 MHz parice kategorije 3 (pri kodiranju 4V/5V). , spekter signala ne sodi v ta pas) . Vsakih 8 bitov informacij na ravni MAC je kodiranih s 6 ternarnimi simboli, to je številkami, ki imajo tri stanja. Vsaka ternarna števka ima trajanje 40 ns. Skupina 6 ternarnih števk se nato neodvisno in zaporedno prenese na enega od treh oddajnih zvitih parov.

Četrti par se vedno uporablja za poslušanje nosilna frekvenca za namene zaznavanja trka. Hitrost prenosa podatkov na vsakem od treh oddajnih parov je 33,3 Mbps, tako da je skupna hitrost protokola 100Base-T4 100 Mbps. Hkrati je zaradi sprejetega načina kodiranja hitrost spremembe signala na vsakem paru le 25 Mbaud, kar omogoča uporabo sukanega para kategorije 3.

Na sl. Slika 3.23 prikazuje povezavo med vrati MDI omrežnega vmesnika 100Base-T4 in vrati MDI-X zvezdišča (predpona X označuje, da se za ta priključek povezave sprejemnika in oddajnika zamenjajo v parih kablov v primerjavi z omrežnim adapterjem konektor, ki olajša povezovanje parov žic v kablu – brez križanja). Par 1 -2 vedno zahteva prenos podatkov iz vrat MDI v vrata MDI-X, par 3 -6 - za sprejem podatkov prek vrat MDI iz vrat MDI-X in para 4 -5 in 7 -8 so dvosmerni in se uporabljajo za sprejem in prenos, odvisno od potrebe.

Povezava vozlišč po specifikaciji 100Base-T4

Hitri ethernet

Fast Ethernet – specifikacija IEEE 802.3 u, uradno sprejeta 26. oktobra 1995, določa standard protokola povezovalnega sloja za omrežja, ki delujejo tako po bakrenih kablih kot po optičnih kablih s hitrostjo 100 Mb/s. Nova specifikacija je naslednik standarda IEEE 802.3 Ethernet, ki uporablja enak format okvirja, mehanizem za dostop do medijev CSMA/CD in zvezdno topologijo. Razvoj je vplival na več elementov konfiguracije fizičnega sloja, ki so povečali zmogljivost, vključno z vrstami kablov, dolžinami segmentov in številom vozlišč.

Fast Ethernet struktura

Za boljše razumevanje delovanja in interakcije elementov Fast Ethernet se obrnemo na sliko 1.

Slika 1. Sistem Fast Ethernet

Podplast Logical Link Control (LLC).

Specifikacija IEEE 802.3u deli funkcije povezovalnega sloja na dva podsloja: nadzor logične povezave (LLC) in sloj za dostop do medija (MAC), ki bosta obravnavana spodaj. LLC, katerega funkcije so opredeljene s standardom IEEE 802.2, se dejansko povezujejo s protokoli višje ravni (na primer IP ali IPX), ki zagotavljajo različne komunikacijske storitve:

• Storitev brez vzpostavitve povezave in potrditve sprejema. Preprosta storitev, ki ne zagotavlja nadzora pretoka podatkov ali nadzora nad napakami in ne zagotavlja pravilne dostave podatkov.
• Storitev, ki temelji na povezavi. Popolnoma zanesljiva storitev, ki zagotavlja pravilno dostavo podatkov z vzpostavitvijo povezave s sprejemnim sistemom pred začetkom prenosa podatkov in uporabo mehanizmov za nadzor napak in nadzor pretoka podatkov.
• Storitev brez povezave s potrditvijo sprejema. Srednje zapletena storitev, ki uporablja potrditvena sporočila za zagotavljanje zajamčene dostave, vendar ne vzpostavi povezave pred prenosom podatkov.

V pošiljajočem sistemu se podatki prenesejo iz protokola Omrežna plast, najprej inkapsulira podplast LLC. Standard jih imenuje Protocol Data Unit (PDU). Ko se PDU prenese v podsloj MAC, kjer je spet obdan z informacijami o glavi in ​​objavi, se od te točke dalje tehnično lahko imenuje okvir. Za paket Ethernet to pomeni, da okvir 802.3 poleg podatkov omrežne plasti vsebuje tribajtno glavo LLC. Tako se največja dovoljena dolžina podatkov v posameznem paketu zmanjša s 1500 na 1497 bajtov.

Glava LLC je sestavljena iz treh polj:

V nekaterih primerih imajo okvirji LLC manjšo vlogo v procesu omrežne komunikacije. Na primer, v omrežju, ki uporablja TCP/IP skupaj z drugimi protokoli, je lahko edina funkcija LLC, da dovoli, da okvirji 802.3 vsebujejo glavo SNAP, kot je Ethertype, ki označuje protokol omrežne plasti, na katerega naj bo okvir poslan. V tem primeru vse LLC PDU uporabljajo neoštevilčeno informacijsko obliko. Vendar pa drugi protokoli na visoki ravni zahtevajo naprednejše storitve LLC. Na primer, seje NetBIOS in več protokolov NetWare širše uporabljajo storitve LLC, usmerjene v povezavo.

Glava SNAP

Sprejemni sistem mora določiti, kateri protokol omrežne plasti naj sprejme dohodne podatke. Paketi 802.3 znotraj PDU-jev LLC uporabljajo drug protokol, imenovan Pod-OmrežjeDostopProtokol (SNAP (protokol za dostop do podomrežja).

Glava SNAP je dolga 5 bajtov in se nahaja takoj za glavo LLC v podatkovnem polju okvira 802.3, kot je prikazano na sliki. Glava vsebuje dve polji.

Koda organizacije. ID organizacije ali proizvajalca je 3-bajtno polje, ki ima enako vrednost kot prvi 3 bajti naslova MAC pošiljatelja v glavi 802.3.

Lokalna koda. Lokalna koda je 2-bajtno polje, ki je funkcionalno enakovredno polju Ethertype v glavi Ethernet II.

Pogajalska podplast

Kot smo že omenili, je Fast Ethernet razvit standard. MAC, zasnovan za vmesnik AUI, je treba pretvoriti za vmesnik MII, ki se uporablja v hitrem ethernetu, za kar je zasnovan ta podplast.

Nadzor dostopa do medijev (MAC)

Vsako vozlišče v omrežju Fast Ethernet ima krmilnik za dostop do medija (MedijiDostopKrmilnik- MAC). MAC je ključnega pomena pri Fast Ethernet in ima tri namene:

Najpomembnejša od treh dodelitev MAC je prva. Za kogarkoli omrežna tehnologija, ki uporablja skupni medij, so njegova glavna značilnost pravila za dostop do medija, ki določajo, kdaj lahko vozlišče prenaša. Več odborov IEEE je vključenih v razvoj pravil za dostop do medija. Odbor 802.3, pogosto imenovan tudi odbor za Ethernet, definira standarde LAN, ki uporabljajo pravila, imenovana CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - večkratni dostop z zaznavanjem nosilca in zaznavanjem trkov).

CSMS/CD so pravila za dostop do medija za Ethernet in Fast Ethernet. Prav na tem področju obe tehnologiji popolnoma sovpadata.

Ker si vsa vozlišča v Fast Ethernet delijo isti medij, lahko prenašajo le, ko so na vrsti. To čakalno vrsto določajo pravila CSMA/CD.

CSMA/CD

Krmilnik Fast Ethernet MAC posluša nosilca pred prenosom. Nosilec obstaja le, ko oddaja drugo vozlišče. Sloj PHY zazna prisotnost nosilca in ustvari sporočilo za MAC. Prisotnost nosilca pomeni, da je medij zaseden in da mora poslušajoče vozlišče (ali vozlišča) popustiti oddajnemu.

MAC, ki ima okvir za prenos, mora počakati nekaj minimalnega časa po koncu prejšnjega okvira, preden ga pošlje. Ta čas se imenuje medpaketna vrzel(IPG, interpacket gap) in traja 0,96 mikrosekunde, kar je desetina prenosnega časa navadnega ethernetnega paketa s hitrostjo 10 Mbit/s (IPG je en sam časovni interval, vedno definiran v mikrosekundah, ne v bitnem času). ) Slika 2.

Slika 2. Medpaketna vrzel

Ko se paket 1 konča, morajo vsa vozlišča LAN počakati na čas IPG, preden lahko prenašajo. Časovni interval med paketi 1 in 2, 2 in 3 na sl. 2 je IPG čas. Ko paket 3 konča prenos, nobeno vozlišče nima materiala za obdelavo, zato je časovni interval med paketoma 3 in 4 daljši od IPG.

Vsa omrežna vozlišča morajo biti skladna s temi pravili. Tudi če ima vozlišče veliko okvirjev za prenos in je to vozlišče edino, ki oddaja, mora počakati vsaj čas IPG po pošiljanju vsakega paketa.

To je del CSMA pravil za dostop do medija Fast Ethernet. Skratka, veliko vozlišč ima dostop do medija in uporablja nosilca za spremljanje njegove zasedenosti.

Zgodnja eksperimentalna omrežja so uporabljala točno ta pravila in takšna omrežja so delovala zelo dobro. Vendar je uporaba samo CSMA povzročila težavo. Pogosto sta dve vozlišči, ki sta imeli paket za prenos in sta čakali na čas IPG, začeli prenašati hkrati, kar je povzročilo poškodbo podatkov na obeh straneh. Ta situacija se imenuje trk(trčenje) ali konflikt.

Za premagovanje te ovire so zgodnji protokoli uporabljali dokaj preprost mehanizem. Paketi so bili razdeljeni v dve kategoriji: ukazi in reakcije. Vsak ukaz, ki ga pošlje vozlišče, je zahteval odgovor. Če nekaj časa (ki se imenuje časovna omejitev) po tem, ko je bil ukaz poslan, ni bil prejet noben odgovor, je bil znova izdan prvotni ukaz. To se lahko zgodi večkrat (največje število časovnih omejitev), preden vozlišče pošiljatelj zabeleži napako.

Ta shema bi lahko delovala popolno, vendar le do določene točke. Pojav konfliktov je povzročil močno zmanjšanje zmogljivosti (običajno merjeno v bajtih na sekundo), ker so vozlišča pogosto mirovala in čakala na odzive na ukaze, ki nikoli niso dosegli cilja. Prezasedenost omrežja in povečanje števila vozlišč sta neposredno povezana s povečanjem števila konfliktov in posledično zmanjšanjem zmogljivosti omrežja.

Prvi načrtovalci omrežij so hitro našli rešitev za to težavo: vsako vozlišče mora z zaznavanjem trka ugotoviti, ali je bil poslani paket izgubljen (namesto da čaka na odgovor, ki nikoli ne pride). To pomeni, da je treba pakete, izgubljene zaradi kolizije, nemudoma znova poslati, preden poteče časovna omejitev. Če je vozlišče poslalo zadnji bit paketa, ne da bi povzročilo kolizijo, je bil paket uspešno poslan.

Metodo zaznavanja nosilcev je mogoče dobro kombinirati s funkcijo zaznavanja trka. Trki se še vedno pojavljajo, vendar to ne vpliva na delovanje omrežja, saj se jih vozlišča hitro znebijo. Skupina DIX, ki je razvila pravila dostopa do medija CSMA/CD za Ethernet, jih je formalizirala v obliki preprostega algoritma - slika 3.

Slika 3. Algoritem delovanja CSMA/CD

Naprava fizičnega sloja (PHY)

Ker lahko Fast Ethernet uporablja različne vrste kablov, zahteva vsak medij edinstveno predkondicioniranje signala. Pretvorba je potrebna tudi za učinkovit prenos podatkov: da je prenesena koda odporna na motnje, morebitne izgube ali popačenje njenih posameznih elementov (baud), da se zagotovi učinkovita sinhronizacija taktnih generatorjev na oddajni ali sprejemni strani.

Podplast kodiranja (PCS)

Kodira/dekodira podatke, ki prihajajo iz/v sloj MAC z uporabo algoritmov ali .

Podravni fizične povezanosti in odvisnosti od fizičnega okolja (PMA in PMD)

Podsloja PMA in PMD komunicirata med podslojem PSC in vmesnikom MDI ter zagotavljata generiranje v skladu s fizično metodo kodiranja: oz.

Podsloj za samodejno pogajanje (AUTONEG)

Podsloj samodejnega pogajanja omogoča, da dve komunikacijski vrati samodejno izbereta najučinkovitejši način delovanja: polni dupleks ali pol dupleks 10 ali 100 Mb/s. Fizični sloj

Standard Fast Ethernet opredeljuje tri vrste signalnih medijev Ethernet 100 Mb/s.

• 100Base-TX - dva sukana para žic. Prenos poteka v skladu s standardom za prenos podatkov v zasukanem fizičnem mediju, ki ga je razvil ANSI (American National Standards Institute – Ameriški nacionalni inštitut za standarde). Zvit podatkovni kabel je lahko oklopljen ali neoklopljen. Uporablja algoritem za kodiranje podatkov 4V/5V in metodo fizičnega kodiranja MLT-3.
• 100Base-FX - dve jedri optičnega kabla. Prenos se prav tako izvaja v skladu s standardom za komunikacije z optičnimi vlakni, ki ga je razvil ANSI. Uporablja algoritem za kodiranje podatkov 4V/5V in metodo fizičnega kodiranja NRZI.

Specifikacije 100Base-TX in 100Base-FX so znane tudi kot 100Base-X

• 100Base-T4 je posebna specifikacija, ki jo je razvil odbor IEEE 802.3u. Po tej specifikaciji se prenos podatkov izvaja po štirih paricah telefonskega kabla, ki se imenuje UTP kabel kategorije 3. Uporablja algoritem kodiranja podatkov 8V/6T in metodo fizičnega kodiranja NRZI.

Poleg tega standard Fast Ethernet vključuje priporočila za uporabo kabla kategorije 1 z oklopljenim sukanim parom, ki je standardni kabel, ki se tradicionalno uporablja v omrežjih Token Ring. Podpora in navodila za uporabo kablov STP v omrežju Fast Ethernet zagotavljajo pot do Fast Ethernet za stranke s kabli STP.

Specifikacija Fast Ethernet vključuje tudi mehanizem za samodejno pogajanje, ki omogoča, da se gostiteljska vrata samodejno konfigurirajo na hitrost prenosa podatkov 10 ali 100 Mbit/s. Ta mehanizem temelji na izmenjavi serije paketov z vrati zvezdišča ali stikala.

100Base-TX okolje

Prenosni medij 100Base-TX uporablja dva sukana para, pri čemer se en par uporablja za prenos podatkov, drugi pa za njihov sprejem. Ker specifikacija ANSI TP - PMD vsebuje tako oklopljene kot neoklopljene kable z zvitimi paricami, specifikacija 100Base-TX vključuje podporo za neoklopljene in oklopljene kable z zvitimi paricami, tipa 1 in 7.

Priključek MDI (Medium Dependent Interface).

Povezovalni vmesnik 100Base-TX je lahko, odvisno od okolja, ena od dveh vrst. Pri kablih z neoklopljenim sukanim parom mora biti priključek MDI osempolni konektor RJ 45 kategorije 5. Ta priključek se uporablja tudi v omrežjih 10Base-T, kar zagotavlja združljivost z obstoječimi kabli kategorije 5. Za kable z oklopljenim sukanim parom je konektor MDI Uporabite konektor IBM tipa 1 STP, ki je oklopljen konektor DB9. Ta konektor se običajno uporablja v omrežjih Token Ring.

Kabel UTP kategorije 5(e).

Medijski vmesnik UTP 100Base-TX uporablja dva para žic. Da bi zmanjšali presluh in morebitno popačenje signala, preostalih štirih žic ne smete uporabljati za prenos signalov. Oddajni in sprejemni signali za vsak par so polarizirani, pri čemer ena žica oddaja pozitivni (+) signal, druga žica pa negativni (-) signal. Barvno kodiranje kabelskih žic in številke pinov konektorja za omrežje 100Base-TX so podane v tabeli. 1. Čeprav je bil sloj 100Base-TX PHY razvit po sprejetju standarda ANSI TP-PMD, so bile številke nožic konektorja RJ 45 spremenjene, da se ujemajo z vzorcem ožičenja, ki se že uporablja v standardu 10Base-T. Standard ANSI TP-PMD za sprejemanje podatkov uporablja nožici 7 in 9, medtem ko standarda 100Base-TX in 10Base-T za ta namen uporabljata nožici 3 in 6. Ta postavitev omogoča uporabo adapterjev 100Base-TX namesto adapterjev 10 Base - T in jih povežite z istimi kabli kategorije 5, ne da bi spremenili ožičenje. V konektorju RJ 45 so uporabljeni pari žic priključeni na nožice 1, 2 in 3, 6. Za pravilno povezavo žic se morate držati njihovih barvnih oznak.

Tabela 1. Razporeditev nožic priključkaMDIkabelUTP100Base-TX

Vozlišča med seboj komunicirajo z izmenjavo okvirjev. V hitrem ethernetu je okvir osnovna enota komunikacije po omrežju – vse informacije, ki se prenašajo med vozlišči, se postavijo v podatkovno polje enega ali več okvirjev. Posredovanje okvirjev iz enega vozlišča v drugo je možno le, če obstaja način za enolično identifikacijo vseh omrežnih vozlišč. Zato ima vsako vozlišče v LAN-u naslov, ki se imenuje naslov MAC. Ta naslov je edinstven: dve vozlišči v lokalnem omrežju ne moreta imeti enakega naslova MAC. Poleg tega v nobeni tehnologiji LAN (z izjemo ARCNet) dve vozlišči na svetu ne moreta imeti enakega naslova MAC. Vsak okvir vsebuje vsaj tri glavne informacije: naslov prejemnika, naslov pošiljatelja in podatke. Nekateri okvirji imajo druga polja, vendar so obvezna samo tri navedena. Slika 4 prikazuje strukturo okvirja Fast Ethernet.

Slika 4. Struktura okvirjahitroEthernet

• naslov prejemnika- naveden je naslov vozlišča, ki prejema podatke;
• naslov pošiljatelja- naveden je naslov vozlišča, ki je poslalo podatke;
• dolžina/vrsta(L/T - Length/Type) - vsebuje informacije o vrsti poslanih podatkov;
• kontrolna vsota okvir(PCS - Frame Check Sequence) - zasnovan za preverjanje pravilnosti okvirja, ki ga prejme sprejemno vozlišče.

Najmanjša velikost okvirja je 64 oktetov ali 512 bitov (izrazi oktet in bajt - sinonimi). Največja velikost okvirja je 1518 oktetov ali 12144 bitov.

Naslavljanje okvirja

Vsako vozlišče v omrežju Fast Ethernet ima edinstveno številko, imenovano naslov MAC ali naslov gostitelja. Ta številka je sestavljena iz 48 bitov (6 bajtov), ​​dodeljena je omrežnemu vmesniku med izdelavo naprave in programirana med postopkom inicializacije. Zato imajo omrežni vmesniki vseh omrežij LAN, z izjemo ARCNet, ki uporablja 8-bitne naslove, ki jih dodeli skrbnik omrežja, vgrajen edinstven naslov MAC, ki se razlikuje od vseh drugih naslovov MAC na Zemlji in ga dodeli proizvajalec v sporazum z IEEE.

Za lažji postopek upravljanja omrežnih vmesnikov je IEEE predlagal razdelitev 48-bitnega naslovnega polja na štiri dele, kot je prikazano na sliki 5. Prva dva bita naslova (bita 0 in 1) sta zastavici tipa naslova. Vrednosti zastavic določajo, kako se interpretira naslovni del (biti 2–47).

Slika 5. Format naslova MAC

Pokliče se bit I/G potrditveno polje za naslov posameznika/skupine in prikazuje vrsto naslova (posamezni ali skupinski). Unicast naslov je dodeljen samo enemu vmesniku (ali vozlišču) v omrežju. Naslovi z bitom I/G nastavljenim na 0 so MAC naslovi oz naslovi vozlišč.Če je I/O bit nastavljen na 1, potem naslov pripada skupini in se običajno kliče večtočkovni naslov(multicast naslov) oz funkcionalni naslov(funkcionalni naslov). Skupinski naslov je mogoče dodeliti enemu ali več omrežnim vmesnikom LAN. Okvirje, poslane na multicast naslov, sprejmejo ali kopirajo vsi omrežni vmesniki LAN, ki ga imajo. Multicast naslovi omogočajo pošiljanje okvirja v podmnožico vozlišč v lokalnem omrežju. Če je V/I bit nastavljen na 1, potem se biti od 46 do 0 obravnavajo kot večvrstni naslov in ne kot polja U/L, OUI in OUA običajnega naslova. Pokliče se bit U/L univerzalna/lokalna nadzorna zastavica in določa, kako je bil naslov dodeljen omrežnemu vmesniku. Če sta I/O in U/L bit nastavljena na 0, potem je naslov enolični 48-bitni identifikator, opisan prej.

OUI (organizacijsko edinstven identifikator - organizacijsko edinstven identifikator). IEEE dodeli enega ali več OUI vsakemu proizvajalcu omrežne kartice in vmesnika. Vsak proizvajalec je odgovoren za pravilno dodelitev OUA (organizacijsko edinstven naslov - organizacijsko edinstven naslov), ki jih mora imeti vsaka naprava, ki jo je ustvaril.

Ko je bit U/L nastavljen, je naslov lokalno nadzorovan. To pomeni, da ga ni nastavil proizvajalec omrežnega vmesnika. Vsaka organizacija lahko ustvari svoj naslov MAC za omrežni vmesnik tako, da nastavi bit U/L na 1 in bite od 2 do 47 na izbrano vrednost. Omrežni vmesnik, ko prejme okvir, najprej dekodira naslov prejemnika. Ko je V/I bit v naslovu nastavljen, bo sloj MAC prejel okvir le, če je ciljni naslov na seznamu, ki ga vzdržuje gostitelj. Ta tehnika omogoča, da eno vozlišče pošlje okvir številnim vozliščem.

Obstaja poseben večtočkovni naslov, imenovan oddajni naslov. V 48-bitnem oddajnem naslovu IEEE so vsi biti nastavljeni na 1. Če je okvir poslan s ciljnim oddajnim naslovom, ga bodo vsa vozlišča v omrežju sprejela in obdelala.

Dolžina/vrsta polja

Polje L/T (dolžina/vrsta) se uporablja za dva različna namena:

• za določitev dolžine podatkovnega polja okvirja, pri čemer je izključeno kakršno koli polnjenje s presledki;
• za označevanje vrste podatkov v podatkovnem polju.

Vrednost polja L/T, ki je med 0 in 1500, je dolžina podatkovnega polja okvirja; višja vrednost označuje vrsto protokola.

Na splošno je polje L/T zgodovinski ostanek standardizacije Ethernet v IEEE, kar je povzročilo številne težave z združljivostjo opreme, izdane pred letom 1983. Zdaj Ethernet in Fast Ethernet nikoli ne uporabljata polj L/T. Navedeno polje služi samo za usklajevanje s programsko opremo, ki obdeluje okvire (torej s protokoli). Toda edina resnično standardna uporaba polja L/T je polje dolžine – specifikacija 802.3 niti ne omenja njegove možne uporabe kot polja podatkovnega tipa. Standard navaja: "Okvire z vrednostjo polja dolžine, ki je večja od tiste, določene v klavzuli 4.4.2, je mogoče prezreti, zavrči ali uporabiti zasebno. Uporaba teh okvirjev je izven obsega tega standarda."

Če povzamemo povedano, opazimo, da je polje L/T primarni mehanizem, s katerim vrsta okvirja. Fast Ethernet in okvirji Ethernet, v katerih je dolžina določena z vrednostjo polja L/T (vrednost L/T 802.3, okvirji, v katerih je tip podatkov nastavljen z vrednostjo istega polja (vrednost L/T > 1500) se imenujejo okvirji Ethernet- II oz DIX.

Podatkovno polje

V podatkovnem polju vsebuje informacije, ki jih eno vozlišče pošlje drugemu. Za razliko od drugih polj, ki hranijo zelo specifične informacije, lahko podatkovno polje vsebuje skoraj vse informacije, če je njegova velikost vsaj 46 in ne več kot 1500 bajtov. Protokoli določajo, kako se vsebina podatkovnega polja oblikuje in interpretira.

Če je treba poslati podatke, krajše od 46 bajtov, sloj LLC doda bajte z neznano vrednostjo, imenovano nepomembni podatki(podatki ploščice). Posledično postane dolžina polja 46 bajtov.

Če je okvir vrste 802.3, potem polje L/T označuje količino veljavnih podatkov. Na primer, če je poslano 12-bajtno sporočilo, polje L/T shrani vrednost 12, podatkovno polje pa vsebuje 34 dodatnih nepomembnih bajtov. Dodajanje nepomembnih bajtov sproži plast Fast Ethernet LLC in je običajno implementirano v strojni opremi.

Oprema na ravni MAC ne nastavi vsebine polja L/T - to nastavi programsko opremo. Vrednost tega polja skoraj vedno nastavi gonilnik omrežnega vmesnika.

Kontrolna vsota okvirja

Kontrolna vsota okvirja (PCS - Frame Check Sequence) vam omogoča, da zagotovite, da prejeti okvirji niso poškodovani. Pri oblikovanju poslanega okvira na ravni MAC se uporablja posebna matematična formula CRC(Cyclic Redundancy Check), zasnovan za izračun 32-bitne vrednosti. Dobljena vrednost se postavi v polje FCS okvira. Vnos elementa sloja MAC, ki izračuna CRC, so vrednosti vseh bajtov okvira. Polje FCS je primarni in najpomembnejši mehanizem za odkrivanje in odpravljanje napak v Fast Ethernet. Začenši s prvim bajtom naslova prejemnika in konča z zadnjim bajtom podatkovnega polja.

Vrednosti polj DSAP in SSAP

vrednosti DSAP/SSAP			Opis
			Indiv LLC Sublayer Mgt
			Group LLC Sublayer Mgt
			Nadzor poti SNA
			Rezervirano (DOD IP)
			ISO CLNS JE 8473
			Algoritem kodiranja 8B6T pretvori osem-bitni podatkovni oktet (8B) v šest-bitni ternarni znak (6T). Kodne skupine 6T so zasnovane za vzporedni prenos prek treh prepletenih parov kabla, tako da je efektivna hitrost prenosa podatkov na vsakem prepletenem paru ena tretjina 100 Mbps, to je 33,33 Mbps. Ternarna simbolna hitrost na vsakem sukanem paru je 6/8 od 33,3 Mbps, kar ustreza urni frekvenci 25 MHz. To je frekvenca, pri kateri deluje časovnik vmesnika MP. Za razliko od binarnih signalov, ki imajo dve ravni, imajo lahko ternarni signali, ki se prenašajo na vsakem paru, tri ravni. Tabela za kodiranje znakov Linearna koda Simbol MLT-3 Multi Level Transmission - 3 (večnivojski prenos) - je nekoliko podoben kodi NRZ, vendar ima za razliko od slednje tri nivoje signala. Ena ustreza prehodu iz ene ravni signala v drugo, sprememba ravni signala pa se pojavi zaporedno, ob upoštevanju prejšnjega prehoda. Pri prenosu "ničle" se signal ne spremeni. Ta koda, tako kot NRZ, zahteva predhodno kodiranje. Sestavljeno iz materialov: Laem Queen, Richard Russell "Fast Ethernet"; K. Zakler "Računalniška omrežja"; V.G. in N.A. Olifer "Računalniška omrežja";

Fast Ethernet – specifikacija IEEE 802.3u, uradno sprejeta 26. oktobra 1995, določa standard protokola povezovalnega sloja za omrežja, ki delujejo tako z bakrenimi kabli kot z optičnimi kabli s hitrostjo 100 Mb/s. Nova specifikacija je naslednik standarda IEEE 802.3 Ethernet, ki uporablja enak format okvirja, mehanizem za dostop do medijev CSMA/CD in zvezdno topologijo. Razvoj je vplival na več elementov konfiguracije fizičnega sloja, ki so povečali zmogljivost, vključno z vrstami kablov, dolžinami segmentov in številom vozlišč.

Fizični sloj

Standard Fast Ethernet opredeljuje tri vrste signalnih medijev Ethernet 100 Mb/s.

· 100Base-TX - dva prepletena para žic. Prenos poteka v skladu s standardom za prenos podatkov v zasukanem fizičnem mediju, ki ga je razvil ANSI (American National Standards Institute – Ameriški nacionalni inštitut za standarde). Zvit podatkovni kabel je lahko oklopljen ali neoklopljen. Uporablja algoritem za kodiranje podatkov 4V/5V in metodo fizičnega kodiranja MLT-3.

· 100Base-FX - dvožilni, optični kabel. Prenos se prav tako izvaja v skladu s standardom za komunikacije z optičnimi vlakni, ki ga je razvil ANSI. Uporablja algoritem za kodiranje podatkov 4V/5V in metodo fizičnega kodiranja NRZI.

· 100Base-T4 je posebna specifikacija, ki jo je razvil odbor IEEE 802.3u. Po tej specifikaciji se prenos podatkov izvaja po štirih paricah telefonskega kabla, ki se imenuje UTP kabel kategorije 3. Uporablja algoritem kodiranja podatkov 8V/6T in metodo fizičnega kodiranja NRZI.

Večmodni kabel

V vlakninah optični kabel Ta vrsta uporablja vlakna s premerom jedra 50 ali 62,5 mikrometrov in debelino zunanje ovojnice 125 mikrometrov. Ta kabel se imenuje večmodni optični kabel s 50/125 (62,5/125) mikrometrskimi vlakni. Za prenos svetlobnega signala preko večmodnega kabla se uporablja LED oddajnik z valovno dolžino 850 (820) nanometrov. Če večmodni kabel povezuje dve stikalni vrati s polnim dupleksom, je lahko dolg do 2000 metrov.

Enomodalni kabel

Enomodalni optični kabel ima manjši premer jedra 10 mikrometrov kot večmodni optični kabel, za prenos po enomodnem kablu pa se uporablja laserski oddajnik-sprejemnik, kar skupaj zagotavlja učinkovit prenos na velike razdalje. Valovna dolžina oddanega svetlobnega signala je blizu premera jedra, ki znaša 1300 nanometrov. To število je znano kot valovna dolžina ničelne disperzije. Pri enomodnem kablu sta disperzija in izguba signala zelo majhni, kar omogoča prenos svetlobnih signalov na daljše razdalje kot pri večmodovnem vlaknu.

38. Tehnologija Gigabit Ethernet, splošne značilnosti, specifikacija fizičnega okolja, osnovni pojmi.
3.7.1. splošne značilnosti standard

Kmalu po tem, ko so se izdelki Fast Ethernet pojavili na trgu, so omrežni integratorji in skrbniki začutili določene omejitve pri gradnji korporativnih omrežij. V mnogih primerih so strežniki, povezani prek 100-Mbitnega kanala, preobremenili omrežne hrbtenice, ki so prav tako delovale s hitrostjo 100 Mbit/s – hrbtenice FDDI in Fast Ethernet. Pojavila se je potreba po naslednji stopnji hierarhije hitrosti. Leta 1995 so samo stikala ATM lahko zagotavljala višjo raven hitrosti in v odsotnosti priročnih načinov za selitev te tehnologije v lokalna omrežja (čeprav je bila specifikacija LAN Emulation - LANE sprejeta v začetku leta 1995, je bila njena praktična implementacija pred nami). ), da bi jih implementirali v Skoraj nihče si ni upal ustvariti lokalnega omrežja. Poleg tega je bila tehnologija bankomatov zelo draga.

Zato je bil naslednji logični korak, ki ga je naredil IEEE, da je 5 mesecev po dokončnem sprejetju standarda Fast Ethernet junija 1995 raziskovalni skupini za visoko hitrostno tehnologijo IEEE naročilo, da preuči možnost razvoja standarda Ethernet s še višjo bitna hitrost.

Poleti 1996 je bila napovedana ustanovitev skupine 802.3z za razvoj čim bolj podobnega protokola Ethernetu, vendar z bitno hitrostjo 1000 Mbps. Kot pri hitrem ethernetu so zagovorniki etherneta sporočilo sprejeli z velikim navdušenjem.

Glavni razlog za navdušenje je bila možnost enako gladkega prenosa hrbteničnih omrežij na Gigabit Ethernet, tako kot so bili preobremenjeni segmenti Etherneta, ki se nahajajo na nižjih ravneh omrežne hierarhije, preneseni na Fast Ethernet. Poleg tega že obstajajo izkušnje s prenosom podatkov pri gigabitnih hitrostih, tako v teritorialnih omrežjih (tehnologija SDH) kot v lokalnih omrežjih - tehnologija Fibre Channel, ki se uporablja predvsem za povezovanje hitrih perifernih naprav z velikimi računalniki in prenaša podatke po optičnih vlaknih. kabel s hitrostjo blizu gigabita prek redundantne kode 8V/10V.

Prvo različico standarda so pregledali januarja 1997, standard 802.3z pa je bil dokončno sprejet 29. junija 1998 na sestanku odbora IEEE 802.3. Delo na implementaciji Gigabit Ethernet na kablih s sukanim parom kategorije 5 je bilo preneseno na poseben odbor 802.3ab, ki je že obravnaval več osnutkov za ta standard, od julija 1998 pa je projekt postal dokaj stabilen. Končno sprejetje standarda 802.3ab se pričakuje septembra 1999.

Ne da bi čakali na sprejetje standarda, so nekatera podjetja do poletja 1997 izdala prvo opremo Gigabit Ethernet na optičnem kablu.

Glavna ideja razvijalcev standarda Gigabit Ethernet je čim bolj ohraniti ideje klasične tehnologije Ethernet ob doseganju bitne hitrosti 1000 Mbit/s.

Ker je pri razvoju nove tehnologije naravno pričakovati nekaj tehničnih novosti, ki sledijo splošnemu trendu razvoja omrežne tehnologije, je pomembno opozoriti, da je Gigabit Ethernet, tako kot njegovi počasnejši dvojniki, na ravni protokola. Nebom podpora:

• kakovost storitev;
• redundantne povezave;
• testiranje zmogljivosti vozlišč in opreme (v slednjem primeru, z izjemo testiranja komunikacije med vrati, kot se izvaja za Ethernet 10Base-T in 10Base-F ter Fast Ethernet).

Vse te tri lastnosti veljajo za zelo obetavne in uporabne v sodobnih omrežjih, še posebej v omrežjih bližnje prihodnosti. Zakaj jih avtorji Gigabit Etherneta opuščajo?

Glavna ideja razvijalcev tehnologije Gigabit Ethernet je, da obstaja in bo veliko omrežij, v katerih bo visoka hitrost hrbtenice in možnost dodeljevanja prioritet paketom v stikalih povsem zadostovala za zagotavljanje kakovosti transportne storitve. vsem omrežnim odjemalcem. In le v tistih redkih primerih, ko je avtocesta precej obremenjena in so zahteve glede kakovosti storitev zelo stroge, je potrebna uporaba ATM tehnologije, ki zaradi visoke tehnične zahtevnosti resnično zagotavlja kakovost storitev za vse glavne vrste storitev. prometa.

39. Strukturni kabelski sistem, ki se uporablja v omrežnih tehnologijah.
Strukturirani kabelski sistem (SCS) je nabor preklopnih elementov (kablov, konektorjev, konektorjev, navzkrižnih povezovalnih plošč in omaric), kot tudi tehnika za njihovo skupno uporabo, ki vam omogoča ustvarjanje običajnih, enostavno razširljivih povezovalnih struktur v računalniška omrežja.

Strukturirani kabelski sistem je nekakšen »konstruktor«, s pomočjo katerega načrtovalec omrežja iz standardnih kablov, povezanih s standardnimi konektorji in vključenih na standardne križne plošče, zgradi želeno konfiguracijo. Po potrebi je mogoče konfiguracijo povezave enostavno spremeniti - dodati računalnik, segmentirati, preklopiti, odstraniti nepotrebno opremo in spremeniti povezave med računalniki in vozlišči.

Pri gradnji strukturiranega kablovskega sistema se predpostavlja, da mora biti vsako delovno mesto v podjetju opremljeno z vtičnicami za povezavo telefona in računalnika, tudi če ta trenutek to ni potrebno. To pomeni, da je dober strukturiran kabelski sistem zgrajen kot odvečen. S tem lahko v prihodnje prihranite denar, saj lahko spremembe pri priklopu novih naprav izvedete s ponovnim priklopom že položenih kablov.

Tipično hierarhično strukturo Strukturirani kabelski sistem vključuje:

• horizontalni podsistemi (znotraj tal);
• vertikalni podsistemi (znotraj stavbe);
• kampusni podsistem (znotraj enega ozemlja z več stavbami).

Horizontalni podsistem povezuje talno prečno omarico z uporabniškimi vtičnicami. Podsistemi te vrste ustrezajo etažam stavbe. Vertikalni podsistem povezuje prečne omare vsake etaže z osrednjo opremo objekta. Naslednji korak v hierarhiji je kampusni podsistem, ki povezuje več zgradb z glavno opremo celotnega kampusa. Ta del kablovskega sistema se običajno imenuje hrbtenica.

Uporaba strukturiranega kablovskega sistema namesto naključno napeljanih kablov zagotavlja podjetju številne prednosti.

· Vsestranskost. Strukturiran kabelski sistem lahko s premišljeno organizacijo postane enotno okolje za lokalni prenos računalniških podatkov. računalniško omrežje, organizacijo lokalnega telefonskega omrežja, prenos video informacij in celo prenos signalov požarnih senzorjev ali varnostnih sistemov. To vam omogoča avtomatizacijo številnih procesov nadzora, spremljanja in upravljanja gospodarskih storitev in sistemov za podporo življenju v podjetju.

· Podaljšana življenjska doba. Zastarelost dobro strukturiranega kablovskega sistema je lahko 10-15 let.

· Zmanjšajte stroške dodajanja novih uporabnikov in spreminjanja njihovih umestitev. Znano je, da so stroški kabelskega sistema pomembni in jih ne določajo predvsem stroški kabla, temveč stroški njegovega polaganja. Zato je bolj donosno opraviti enkratno delo polaganja kabla, morda z večjo rezervo v dolžini, kot večkratno polaganje in povečanje dolžine kabla. S tem pristopom se vse delo pri dodajanju ali premikanju uporabnika zmanjša na povezavo računalnika z obstoječo vtičnico.

· Možnost enostavne širitve omrežja. Strukturirani kabelski sistem je modularen in ga je zato enostavno razširiti. Na primer, hrbtenici lahko dodate novo podomrežje, ne da bi to vplivalo na obstoječa podomrežja. Vrsto kabla v določenem podomrežju lahko spremenite neodvisno od preostalega omrežja. Strukturno kabliranje je osnova za razdelitev omrežja na enostavno obvladljive logične segmente, saj je samo že razdeljeno na fizične segmente.

· Zagotavljanje učinkovitejše storitve. Sistem strukturiranih kablov olajša vzdrževanje in odpravljanje težav kot sistem kablov vodila. Pri kabelskem sistemu, ki temelji na vodilu, pride do okvare ene od naprav ali povezovalnih elementov do težko lokalizirajoče okvare celotnega omrežja. Pri strukturiranih kablovskih sistemih okvara enega segmenta ne vpliva na druge, saj so segmenti združeni s pomočjo vozlišč. Koncentratorji diagnosticirajo in lokalizirajo okvarjeno območje.

· Zanesljivost. Strukturirani kabelski sistem ima povečano zanesljivost, saj proizvajalec takšnega sistema ne zagotavlja le kakovosti njegovih posameznih komponent, temveč tudi njihovo združljivost.

40. Zvezdišča in omrežni adapterji, principi, uporaba, osnovni pojmi.
Vozlišča skupaj z omrežnimi adapterji in tudi kabelskim sistemom predstavljajo minimalno opremo, s katero lahko ustvarite lokalno omrežje. Tako omrežje bo predstavljalo skupno skupno okolje

Omrežna vmesniška kartica (NIC) skupaj s svojim gonilnikom implementira drugi, kanalski nivo modela odprtih sistemov v končnem omrežnem vozlišču - računalniku. Natančneje, v omrežnem operacijskem sistemu par adapterja in gonilnika opravlja samo funkcije fizičnega sloja in sloja MAC, medtem ko sloj LLC običajno izvaja modul operacijski sistem, enako za vse gonilnike in omrežne kartice. Pravzaprav bi tako moralo biti v skladu z modelom sklada protokolov IEEE 802. Na primer, v sistemu Windows NT je raven LLC implementirana v modulu NDIS, ki je skupen vsem gonilnikom omrežne kartice, ne glede na to, katero tehnologijo gonilnik podpira.

Omrežni adapter skupaj z gonilnikom izvaja dve operaciji: prenos in sprejem okvirja.

Pri adapterjih za odjemalske računalnike se velik del dela prenese na gonilnik, zaradi česar je adapter preprostejši in cenejši. Pomanjkljivost tega pristopa je visoka stopnja obremenitve osrednjega procesorja računalnika z rutinskim delom pri prenosu okvirjev iz pomnilnik z naključnim dostopom računalnik v omrežje. Centralni procesor je prisiljen opravljati to delo, namesto da bi izvajal naloge uporabniške aplikacije.

Omrežni adapter mora biti konfiguriran pred namestitvijo v računalnik. Ko konfigurirate adapter, običajno podate številko IRQ, ki jo uporablja adapter, številko kanala DMA (če adapter podpira način DMA) in osnovni naslov V/I vrat.

V skoraj vseh sodobne tehnologije lokalnih omrežjih je definirana naprava, ki ima več enakih imen - vozlišče(koncentrator), hub (hub), repeater (repeater). Glede na področje uporabe te naprave se sestava njenih funkcij in zasnova bistveno spremeni. Nespremenjena ostaja le glavna funkcija – to ponavljanje okvirja bodisi na vseh vratih (kot je določeno v standardu Ethernet) ali samo na nekaterih vratih, v skladu z algoritmom, ki ga določa ustrezni standard.

Hub ima običajno več vrat, na katera so končna vozlišča omrežja - računalniki - povezani z ločenimi fizičnimi kabelskimi segmenti. Hub združuje posamezne fizične segmente omrežja v en sam skupni medij, dostop do katerega se izvaja v skladu z enim od obravnavanih lokalnih omrežnih protokolov - Ethernet, Token Ring itd. Ker je logika dostopa do skupnega medija bistveno odvisna na tehnologiji, potem za vsako vrsto tehnologije proizvajajo lastna vozlišča - Ethernet; Token Ring; FDDI in 100VG-AnyLAN. Za določen protokol se včasih uporablja visoko specializirano ime za to napravo, ki natančneje odraža njene funkcije ali pa se uporablja zaradi tradicije, na primer ime MSAU je značilno za koncentratorje Token Ring.

Vsako vozlišče opravlja neko osnovno funkcijo, opredeljeno v ustreznem protokolu tehnologije, ki jo podpira. Čeprav je ta funkcija podrobno opredeljena v tehnološkem standardu, se lahko vozlišča različnih proizvajalcev, ko je implementirana, razlikujejo v podrobnostih, kot so število vrat, podpora za več vrst kablov itd.

Poleg glavne funkcije lahko vozlišče opravlja številne dodatne funkcije, ki pa v standardu sploh niso opredeljene ali pa so izbirne. Na primer, zvezdišče Token Ring lahko opravlja funkcijo onemogočanja nepravilno delujočih vrat in preklopa na rezervni obroč, čeprav te zmožnosti niso opisane v standardu. Hub se je izkazal za priročno napravo za izvajanje dodatnih funkcij, ki olajšajo nadzor in delovanje omrežja.

41. Uporaba mostov in stikal, principi, značilnosti, primeri, omejitve
Strukturiranje z mostovi in ​​stikali

omrežje lahko razdelimo na logične segmente z uporabo dveh vrst naprav - mostov in/ali stikal (switching hub).

Most in stikalo sta funkcionalna dvojčka. Obe napravi promovirata okvirje na podlagi istih algoritmov. Mostovi in ​​stikala uporabljajo dve vrsti algoritmov: algoritem prozoren most, opisan v standardu IEEE 802.1D ali algoritem izvorni usmerjevalni most Podjetje IBM za omrežja Token Ring. Ti standardi so bili razviti dolgo pred prvim preklopom, zato uporabljajo izraz "most". Ko se je rodil prvi industrijski model stikala za tehnologijo Ethernet, je izvajal enak algoritem za promocijo okvirjev IEEE 802.ID, ki so ga deset let razvijali lokalni in lokalni mostovi. globalna omrežja

Glavna razlika med stikalom in mostom je v tem, da most obdeluje okvirje zaporedno, medtem ko stikalo obdeluje okvire vzporedno. Ta okoliščina je posledica dejstva, da so se mostovi pojavili v tistih časih, ko je bilo omrežje razdeljeno na majhno število segmentov, promet med segmenti pa je bil majhen (zanj je veljalo pravilo 80 proti 20%).

Danes mostovi še vedno delujejo na omrežjih, vendar le na dokaj počasnih povezavah širokega območja med dvema oddaljenima lokalnima omrežjema. Takšni mostovi se imenujejo oddaljeni mostovi in ​​njihov algoritem delovanja se ne razlikuje od standarda 802.1D ali Source Routing.

Transparentni mostovi lahko poleg prenosa okvirjev znotraj iste tehnologije prevedejo lokalne omrežne protokole, na primer Ethernet v Token Ring, FDDI v Ethernet itd. Ta lastnost transparentnih mostov je opisana v standardu IEEE 802.1H.

V prihodnosti bomo napravo, ki promovira okvirje z uporabo premostitvenega algoritma in deluje v lokalnem omrežju, imenovali sodoben izraz »stikalo«. Ko bomo v naslednjem razdelku opisovali same algoritme 802.1D in Source Routing, bomo napravo tradicionalno imenovali most, kot se dejansko imenuje v teh standardih.

42. Stikala za lokalna omrežja, protokoli, načini delovanja, primeri.
Vsakega od 8 vrat 10Base-T oskrbuje en Ethernet paketni procesor - EPP (Ethernet Packet Processor). Poleg tega ima stikalo sistemski modul, ki usklajuje delovanje vseh EPP procesorjev. Sistemski modul vzdržuje splošno naslovno tabelo stikala in omogoča upravljanje stikala preko SNMP protokola. Za prenos okvirjev med vrati se uporablja stikalna tkanina, podobna tistim v telefonskih stikalih ali večprocesorskih računalnikih, ki povezuje več procesorjev z več pomnilniškimi moduli.

Preklopna matrika deluje na principu preklopa vezja. Za 8 vrat lahko matrika zagotovi 8 sočasnih notranjih kanalov, ko vrata delujejo v poldupleksnem načinu in 16 v polnem dupleksnem načinu, ko oddajnik in sprejemnik vsakega priključka delujeta neodvisno drug od drugega.

Ko okvir prispe na katera koli vrata, procesor EPP shrani prvih nekaj bajtov okvira v medpomnilnik, da prebere ciljni naslov. Po prejemu ciljnega naslova se procesor takoj odloči za prenos paketa, ne da bi čakal, da prispejo preostali bajti okvira.

Če je treba okvir prenesti na druga vrata, potem procesor dostopa do preklopne matrike in poskuša v njej vzpostaviti pot, ki povezuje njegova vrata z vrati, skozi katera poteka pot do ciljnega naslova. Preklopna matrika lahko to stori le, če so vrata ciljnega naslova v tistem trenutku prosta, to pomeni, da niso povezana z drugimi vrati.Če so vrata zasedena, potem, kot v vsaki napravi za preklop tokokrogov, matrika zavrne povezavo . V tem primeru okvir v celoti shrani v medpomnilnik procesor vhodnih vrat, nato pa procesor počaka, da se sprostijo izhodna vrata in da preklopna matrika oblikuje želeno pot.Ko je želena pot vzpostavljena, se medpomnilniki bajtov vanj se pošljejo okvirji, ki jih prejme procesor izhodnih vrat. Takoj ko procesor izhodnih vrat dostopa do segmenta Ethernet, ki je z njim povezan z algoritmom CSMA/CD, se bajti okvirja takoj začnejo prenašati v omrežje. Opisan način prenosa okvirja brez njegovega popolnega medpomnilnika se imenuje "on-the-fly" ali "cut-through" preklapljanje. Glavni razlog za večjo zmogljivost omrežja pri uporabi stikala je vzporedno obdelava več sličic. Ta učinek je prikazan na sl. 4.26. Slika prikazuje idealno situacijo v smislu povečanja zmogljivosti, ko štiri od osmih vrat prenašajo podatke z največjo hitrostjo 10 Mb/s za protokol Ethernet in te podatke prenašajo na preostala štiri vrata stikala brez konflikta - podatki tokovi med omrežnimi vozlišči so porazdeljeni tako, da ima vsaka vrata za sprejem okvirja svoja izhodna vrata. Če stikalo uspe obdelati vhodni promet tudi pri največji intenzivnosti okvirjev, ki prispejo na vhodna vrata, bo skupna zmogljivost stikala v zgornjem primeru 4x10 = 40 Mbit/s, pri posplošitvi primera za N vrat pa - (N/2) x 10 Mbit/s. Pravijo, da stikalo zagotavlja vsaki postaji ali segmentu, povezanemu z njegovimi vrati, namensko pasovno širino protokola. Seveda se situacija v omrežju ne pojavi vedno, kot je prikazano na sliki. 4.26. Če sta dve postaji, na primer postaje, povezane z vrati 3 in 4, istočasno morate pisati podatke na isti strežnik, ki je povezan z vrati 8, potem stikalo vsaki postaji ne bo moglo dodeliti podatkovnega toka 10 Mbit/s, saj vrata 5 ne morejo prenašati podatkov s hitrostjo 20 Mbit/s. Okvirji postaj bodo čakali v notranjih čakalnih vrstah vhodnih vrat 3 in 4, ko je pristanišče prosto 8 za prenos naslednjega okvirja. očitno, dobra odločitev za takšno porazdelitev podatkovnih tokov bi bilo treba strežnik povezati na hitrejša vrata, na primer Fast Ethernet, saj je glavna prednost stikala, zaradi katere je pridobilo zelo dobre pozicije v lokalnih omrežjih, njegova visoke zmogljivosti, razvijalci stikal poskušajo izdelati t.i neblokiranje zamenjajte modele.

43. Algoritem za delovanje prozornega mostu.
Transparentni mostovi so za omrežne adapterje končnih vozlišč nevidni, saj samostojno zgradijo posebno naslovno tabelo, na podlagi katere se lahko odločijo, ali je treba dohodni okvir prenesti v drug segment ali ne. Omrežni adapterji, ki uporabljajo prozorne mostove, delujejo popolnoma enako, kot če niso, to pomeni, da ne izvajajo nobenih dodatnih dejanj, da bi zagotovili, da okvir prehaja skozi most. Transparentni premostitveni algoritem je neodvisen od tehnologije LAN, v kateri je most nameščen, zato Ethernet transparentni mostovi delujejo popolnoma enako kot FDDI transparentni mostovi.

Transparentni most gradi svojo naslovno tabelo tako, da pasivno opazuje promet, ki teče na segmentih, povezanih z njegovimi vrati. V tem primeru most upošteva naslove virov podatkovnih okvirov, ki prispejo na vrata mostu. Na podlagi naslova vira okvirja most sklepa, da to vozlišče pripada enemu ali drugemu segmentu omrežja.

Oglejmo si postopek samodejnega ustvarjanja tabele naslovov mostu in njene uporabe na primeru preprostega omrežja, prikazanega na sl. 4.18.

riž. 4.18. Načelo delovanja transparentnega mostu

Most povezuje dva logična segmenta. Segment 1 sestavljajo računalniki, povezani z enim kosom koaksialnega kabla na vrata 1 mostu, segment 2 pa računalniki, povezani z drugim kosom koaksialnega kabla na vrata 2 mostu.

Vsaka premostitvena vrata delujejo kot končno vozlišče svojega segmenta z eno izjemo - premostitvena vrata nimajo lastnega naslova MAC. Mostno pristanišče deluje v ti nečitljiv (obetaven) način zajemanja paketov, ko se vsi paketi, ki prispejo na vrata, shranijo v medpomnilnik. S tem načinom most spremlja ves promet, ki se prenaša na segmentih, ki so nanj priključeni, in uporablja pakete, ki gredo skozenj, za preučevanje sestave omrežja. Ker so vsi paketi zapisani v medpomnilnik, most ne potrebuje naslova vrat.

IN prvotno stanje most ne ve ničesar o tem, kateri računalniki s katerimi naslovi MAC so povezani na posamezna njegova vrata. Zato v tem primeru most preprosto posreduje vse zajete in medpomnjene okvirje do vseh svojih vrat, razen do tistih, iz katerih je bil okvir prejet. V našem primeru ima most samo dve vrati, zato prenaša okvirje iz vrat 1 v vrata 2 in obratno. Ko je most na tem, da prenese okvir iz segmenta v segment, na primer iz segmenta 1 v segment 2, ponovno poskuša dostopati do segmenta 2 kot končno vozlišče v skladu s pravili algoritma za dostop, v tem primeru pravila algoritem CSMA/CD.

Hkrati s prenosom okvirja na vsa vrata most preuči izvorni naslov okvirja in naredi nov vnos o njegovem članstvu v njegovi naslovni tabeli, ki se imenuje tudi filtrirna ali usmerjevalna tabela.

Ko je most šel skozi fazo učenja, lahko deluje učinkoviteje. Ko prejme okvir, usmerjen na primer od računalnika 1 do računalnika 3, pregleda naslovno tabelo, ali se njegovi naslovi ujemajo s ciljnim naslovom 3. Ker takšen zapis obstaja, most izvede drugo stopnjo analize tabele – preveri ali so v istem segmentu računalniki z izvornim naslovom (v našem primeru je to naslov 1) in ciljnim naslovom (naslov 3). Ker so v našem primeru v različnih segmentih, most izvaja operacijo posredovanje okvir - posreduje okvir na druga vrata, ki je predhodno pridobil dostop do drugega segmenta.

Če ciljni naslov ni znan, potem most posreduje okvir vsem svojim vratom razen izvornim vratom okvirja, kot na začetni stopnji procesa učenja.

44. Mostovi z izvornim usmerjanjem.
Mostovi za usmerjanje izvora se uporabljajo za povezovanje Token Rings in FDDI, čeprav se lahko za isti namen uporabljajo tudi transparentni mostovi. Izvorno usmerjanje (SR) temelji na dejstvu, da postaja pošiljateljica v okvir, poslan drugemu obroču, postavi vse informacije o naslovu o vmesnih mostovih in obročih, skozi katere mora okvir iti, preden pride v obroč, s katerim je postaja povezana - prejemnik.

Oglejmo si načela delovanja mostov Source Routing (v nadaljnjem besedilu mostovi SR) na primeru omrežja, prikazanega na sl. 4.21. Omrežje je sestavljeno iz treh obročev, ki jih povezujejo trije mostovi. Za nastavitev poti imajo obroči in mostovi identifikatorje. Mostovi SR ne gradijo naslovne tabele, ampak pri premikanju okvirjev uporabljajo informacije, ki so na voljo v ustreznih poljih podatkovnega okvirja.

sl. 4.21.Vir Routing bridges

Ko prejme vsak paket, mora most SR pogledati samo polje informacij o usmerjanju (RIF) v okvirju Token Ring ali FDDI, da vidi, ali vsebuje svoj identifikator. In če je tam prisoten in ga spremlja identifikator obroča, ki je povezan s tem mostom, potem most v tem primeru kopira dohodni okvir v določen obroč. V nasprotnem primeru se okvir ne kopira v drug obroč. V obeh primerih se originalna kopija okvira vrne vzdolž izvirnega obroča do pošiljajoče postaje, in če je bila poslana v drug obroč, potem bit A (prepoznan naslov) in bit C (kopiran okvir) statusa okvirja polja so nastavljena na 1, da postajo pošiljateljico obvestijo, da je okvir prejela ciljna postaja (v tem primeru poslan po mostu v drug obroč).

Ker informacije o usmerjanju v okvirju niso vedno potrebne, ampak le za prenos okvirja med postajami, povezanimi z različnimi obroči, je prisotnost polja RIF v okvirju označena z nastavitvijo bita naslova posameznika/skupine (I/G) na 1 ( v tem primeru cilj ne uporablja tega bita, ker je izvorni naslov vedno individualen).

Polje RIF ima kontrolno podpolje, sestavljeno iz treh delov.

• Vrsta okvirja definira vrsto polja RIF. Obstajajo različne vrste polj RIF, ki se uporabljajo za odkrivanje poti in za pošiljanje okvira po znani poti.
• Polje za največjo dolžino okvirja uporablja most za povezovanje obročev, ki imajo različne vrednosti MTU. Z uporabo tega polja most obvesti postajo o največji možni dolžini okvirja (to je najmanjša vrednost MTU skozi celotno sestavljeno pot).
• Dolžina polja RIF je potrebno, ker je število deskriptorjev poti, ki določajo identifikatorje sekajočih se obročev in mostov, vnaprej neznano.

Za delovanje algoritma izvornega usmerjanja se uporabljata dve dodatni vrsti okvirja - okvir za oddajanje z eno potjo (SRBF) in okvir za oddajanje po vseh poteh (ARBF).

Vse mostove SR mora skrbnik ročno konfigurirati za posredovanje okvirjev ARBF na vsa vrata razen izvornih vrat okvirja, pri okvirjih SRBF pa morajo biti nekatera mostna vrata blokirana, da se preprečijo zanke v omrežju.

Prednosti in slabosti izvornih usmerjevalnih mostov

45. Stikala: tehnična izvedba, funkcije, lastnosti, ki vplivajo na njihovo delovanje.
Značilnosti tehnične izvedbe stikal. Mnoga stikala prve generacije so bila podobna usmerjevalnikom, torej so temeljila na centralni procesor splošni namen, povezan z vmesniškimi vrati prek notranjega hitrega vodila. Glavna pomanjkljivost takih stikal je bila njihova nizka hitrost. Univerzalni procesor se ni mogel spopasti z velikim obsegom specializiranih operacij za pošiljanje okvirjev med vmesniškimi moduli. Poleg procesorskih čipov mora stikalo za uspešno delovanje brez blokiranja imeti tudi visokohitrostno vozlišče za prenos okvirjev med procesorskimi čipi vrat. Trenutno stikala kot osnovo uporabljajo eno od treh shem, na katerih je zgrajeno takšno izmenjevalno vozlišče:

• preklopna matrika;
• skupni pomnilnik z več vhodi;
• skupni avtobus.

Ethernet je danes najbolj razširjen standard lokalnega omrežja. Skupno število trenutno uporabljenih omrežij

Hitri ethernet

Tehnologija Fast Ethernet je skoraj enaka tradicionalni tehnologiji Ethernet, vendar je 10-krat hitrejša. Fast Ethernet ali 100BASE-T deluje pri 100 megabitih na sekundo (Mbps) namesto 10 za tradicionalni Ethernet. Tehnologija 100BASE-T uporablja okvire istega formata in dolžine kot Ethernet in ne zahteva sprememb protokolov višje plasti, aplikacij ali omrežnih operacijskih sistemov na delovnih postajah. Pakete lahko usmerjate in preklapljate med omrežji 10 Mb/s in 100 Mb/s brez prevajanja protokola in s tem povezanih zamud. Tehnologija Fast Ethernet uporablja protokol podsloja CSMA/CD MAC za zagotavljanje medijskega dostopa. Večina sodobnih omrežij Ethernet je zgrajena na topologiji zvezde, kjer je zvezdišče središče omrežja, kabli iz zvezdišča pa potekajo do vsakega računalnika. Ista topologija se uporablja v omrežjih Fast Ethernet, vendar je premer omrežja nekoliko manjši zaradi večje hitrosti. Fast Ethernet uporablja kabel z neoklopljenim sukanim parom (UTP), kot je določeno v specifikaciji IEEE 802.3u za 100BASE-T. Standard priporoča uporabo kabla kategorije 5 z dvema ali štirimi pari prevodnikov, obdanih s plastičnim ovojem. Kabli kategorije 5 so certificirani za pasovno širino 100 MHz. 100BASE-TX uporablja en par za prenos podatkov, drugega pa za zaznavanje in sprejem trkov.

Standard Fast Ethernet opredeljuje tri modifikacije za delo z različnimi vrstami kablov: 100Base TX, 100Base T4 in 100Base FX. Spremembe 100Base TX in 100Base T4 so zasnovane za sukani par, 100Base FX pa je bil zasnovan za optični kabel.

Standard 100Base TX zahteva dva oklopljena ali neoklopljena prepletena para. En par se uporablja za prenos, drugi za sprejem. Dva glavna standarda kablov izpolnjujeta te zahteve: neoklopljeni sukani par kategorije 5 (UTP-5) in oklopljeni sukani par IBM tipa 1.

Standard 100Base T4 ima manj omejevalne zahteve glede kablov, ker uporablja vse štiri pare osemžilnega kabla: en par za prenos, en za sprejem in preostala dva para za prenos in sprejem. Posledično se lahko v standardu 100Base T4 tako sprejem kot prenos podatkov izvede prek treh parov. Za implementacijo omrežij 100Base T4 so primerni kabli z neoklopljenim sukanim parom kategorije 3-5 in oklopljenim tipom 1.

Kontinuiteta tehnologij Fast Ethernet in Ethernet olajša razvoj priporočil za uporabo: Fast Ethernet je priporočljivo uporabljati v tistih organizacijah, ki so široko uporabljale klasični Ethernet, danes pa čutijo potrebo po povečanju pasovne širine. Hkrati so ohranjene vse nabrane izkušnje z Ethernetom in delno omrežna infrastruktura.

Pri klasičnem Ethernetu je čas poslušanja omrežja določen z največjo razdaljo, ki jo lahko 512-bitni okvir prepotuje po omrežju v času, ki je enak času obdelave tega okvira na delovni postaji. Za omrežje Ethernet je ta razdalja 2500 metrov. V omrežju Fast Ethernet bo isti 512-bitni okvir potoval le 250 metrov v času, ki je potreben za obdelavo na delovni postaji.

Glavno področje dela za Fast Ethernet danes so omrežja delovnih skupin in oddelkov. Priporočljivo je, da prehod na Fast Ethernet opravite postopoma, tako da pustite Ethernet tam, kjer dobro opravlja svoje delo. Eden očitnih primerov, ko Etherneta ne bi smeli zamenjati s hitrim Ethernetom, je pri povezovanju podedovanega osebni računalniki z vodilom ISA.

Gigabit Ethernet/

Ta tehnologija uporablja isti format okvirja, isto metodo dostopa do medija CSMA/CD, iste mehanizme za nadzor pretoka in iste nadzorne objekte, vendar se Gigabit Ethernet bolj razlikuje od Fast Ethernet kot Fast Ethernet od Etherneta. Zlasti, če je bil za Ethernet značilna vrsta podprtih prenosnih medijev, kar je dalo razlog za domnevo, da bi lahko deloval tudi prek bodeče žice, potem v Gigabit Ethernet optični kabli postanejo prevladujoč prenosni medij (to seveda ni edina razlika, ostalo pa bomo podrobneje spoznali v nadaljevanju). Poleg tega Gigabit Ethernet predstavlja neprimerljivo zahtevnejše tehnične izzive in veliko višje zahteve glede kakovosti ožičenja. Z drugimi besedami, je veliko manj vsestranski kot njegovi predhodniki.

STANDARDI GIGABIT ETHERNET

Glavna prizadevanja delovne skupine IEEE 802.3z so osredotočena na definiranje fizičnih standardov za Gigabit Ethernet. Temeljil je na standardu ANSI X3T11 Fibre Channel oziroma njegovih dveh nižjih podnivojih: FC-0 (vmesnik in prenosni medij) ter FC-1 (kodiranje in dekodiranje). Specifikacija Fibre Channel, ki je odvisna od medijev, trenutno določa hitrost 1,062 gigabodov na sekundo. V gigabitnem ethernetu se je povečala na 1,25 gigabaud na sekundo. Ob upoštevanju kodiranja 8B/10B dobimo hitrost prenosa podatkov 1 Gbit/s.

tehnologijaEthernet

Ethernet je danes najbolj razširjen standard lokalnega omrežja.

Ethernet je omrežni standard, ki temelji na eksperimentalnem omrežju Ethernet, ki ga je Xerox razvil in implementiral leta 1975.

Leta 1980 so DEC, Intel in Xerox skupaj razvili in objavili standard Ethernet različice II za omrežje, zgrajeno preko koaksialnega kabla, ki je postal Najnovejša različica lastniški standard Ethernet. Zato se lastniška različica standarda Ethernet imenuje standard Ethernet DIX ali Ethernet II, na podlagi katerega je bil razvit standard IEEE 802.3.

Na osnovi standarda Ethernet so bili sprejeti dodatni standardi: leta 1995 Fast Ethernet (dodatek k IEEE 802.3), leta 1998 Gigabit Ethernet (razdelek IEEE 802.3z glavnega dokumenta), ki v marsičem nista samostojna standarda.

Za prenos binarnih informacij po kablu za vse različice fizičnega sloja tehnologije Ethernet, ki zagotavlja prepustnost 10 Mbit/s, se uporablja koda Manchester (slika 3.9).

Manchesterska koda uporablja potencialno razliko, to je rob impulza, za kodiranje enic in ničel. Pri Manchestrskem kodiranju je vsaka mera razdeljena na dva dela. Informacije so kodirane s padci potenciala, ki se pojavijo sredi vsakega takta. Enota je kodirana s padcem z nizke ravni signala na visoko (prednji rob impulza), ničla pa je kodirana z obratnim padcem (zadnji rob).

riž. 3.9. Diferencialno kodiranje Manchester

Standard Ethernet (vključno s hitrim ethernetom in gigabitnim ethernetom) uporablja enako metodo ločevanja medija za prenos podatkov – metodo CSMA/CD.

Vsak osebni računalnik deluje na Ethernetu po načelu »Poslušaj prenosni kanal pred pošiljanjem sporočil; poslušajte, ko objavljate; prenehajte delovati, če pride do motenj, in poskusite znova.«

To načelo je mogoče dešifrirati (razložiti) na naslednji način:

1. Nihče ne sme pošiljati sporočil, medtem ko nekdo drug to že počne (poslušaj, preden pošlješ).

2. Če dva ali več pošiljateljev začne pošiljati sporočila približno istočasno, bodo njihova sporočila prej ali slej »trčila« med seboj v komunikacijskem kanalu, kar imenujemo kolizija.

Trkov ni težko prepoznati, ker vedno proizvedejo interferenčni signal, ki ni podoben veljavnemu sporočilu. Ethernet lahko zazna motnje in prisili pošiljatelja, da začasno ustavi prenos in počaka nekaj časa, preden ponovno pošlje sporočilo.

Razlogi za široko uporabo in priljubljenost Etherneta (prednosti):

1. Poceni.

2. Odlična izkušnja uporabe.

3. Nadaljnje inovacije.

4. Široka izbira opreme. Mnogi proizvajalci ponujajo omrežno opremo, ki temelji na Ethernetu.

Slabosti Etherneta:

1. Možnost sporočilnih kolizij (kolizije, motnje).

2. Če je omrežje zelo obremenjeno, je čas prenosa sporočila nepredvidljiv.

tehnologijaŽetonPrstan

Za omrežja Token Ring je tako kot za omrežja Ethernet značilen skupni medij za prenos podatkov, ki je sestavljen iz segmentov kablov, ki povezujejo vse omrežne postaje v obroč. Obroč velja za skupni skupni vir in dostop do njega ne zahteva naključnega algoritma, kot v omrežjih Ethernet, temveč determinističnega, ki temelji na prenosu pravice do uporabe obroča na postaje v določenem vrstnem redu. Ta pravica se posreduje z okvirjem posebne oblike, imenovanim žeton.

Tehnologijo Token Ring je razvil IBM leta 1984 in jo nato predložil kot osnutek standarda odboru IEEE 802, ki je na podlagi tega leta 1985 sprejel standard 802.5.

Vsak osebni računalnik deluje v Token Ringu po načelu »Počakaj na žeton, če je treba sporočilo poslati, ga pripni na žeton, ko gre mimo. Če žeton prestane, odstranite sporočilo iz njega in pošljite žeton naprej.«

Omrežja Token Ring delujejo pri dveh bitnih hitrostih - 4 in 16 Mbit/s. Mešalne postaje, ki delujejo z različnimi hitrostmi v enem obroču, niso dovoljene.

Tehnologija Token Ring je bolj zapletena tehnologija kot Ethernet. Ima lastnosti tolerance napak. Omrežje Token Ring definira postopke nadzora omrežja, ki uporabljajo povratne informacije obročasta struktura - poslani okvir se vedno vrne na oddajno postajo.

riž. 3.10. Princip tehnologije TOKEN RING

V nekaterih primerih se zaznane napake v delovanju omrežja samodejno odpravijo, na primer izgubljeni žeton je mogoče obnoviti. V drugih primerih se napake le evidentirajo, njihovo odpravo pa vzdrževalci ročno izvajajo.

Za spremljanje omrežja ena od postaj deluje kot ti aktivni monitor. Aktivni monitor je med inicializacijo zvonjenja izbran kot postaja z največjo vrednostjo naslova MAC. Če aktivni monitor odpove, se postopek inicializacije zvonjenja ponovi in ​​izbere se nov aktivni monitor. Omrežje Token Ring lahko vključuje do 260 vozlišč.

Zvezdišče Token Ring je lahko aktivno ali pasivno. Pasivno zvezdišče preprosto povezuje vrata, tako da postaje, povezane s temi vrati, tvorijo obroč. Pasivni MSAU ne izvaja ojačanja signala ali ponovne sinhronizacije.

Aktivno vozlišče opravlja funkcije regeneracije signala in se zato včasih imenuje repetitor, kot v standardu Ethernet.

Na splošno ima omrežje Token Ring kombinirano konfiguracijo zvezdnega obroča. Končna vozlišča so povezana z MSAU v zvezdasti topologiji, sami MSAU pa so združeni prek posebnih vrat Ring In (RI) in Ring Out (RO), da tvorijo hrbtenični fizični obroč.

Vse postaje v obroču morajo delovati z enako hitrostjo, bodisi 4 Mbit/s ali 16 Mbit/s. Kabli, ki povezujejo postajo z vozliščem, se imenujejo lobe kabli, kabli, ki povezujejo zvezdišča, pa se imenujejo trunk kabli.

Tehnologija Token Ring omogoča uporabo različnih vrst kablov za povezavo končnih postaj in vozlišč:

– STP tipa 1 – oklopljeni sukani par (Shielded Twistedpair).
Dovoljeno je združiti do 260 postaj v obroč z dolžino odcepnega kabla do 100 metrov;

– UTP tip 3, UTP tip 6 - neoklopljen sukani par (Unshielded Twistedpair). Največje število postaj je zmanjšano na 72 z dolžino odcepnega kabla do 45 metrov;

– optični kabel.

Razdalja med pasivnimi MSAU lahko doseže 100 m pri uporabi kabla STP tipa 1 in 45 m pri uporabi kabla UTP tipa 3. Največja razdalja med aktivnimi MSAU se poveča na 730 m oziroma 365 m, odvisno od vrste kabla.

Največja dolžina obroča Token Ring je 4000 m Omejitve največje dolžine obroča in števila postaj v obroču pri tehnologiji Token Ring niso tako stroge kot pri tehnologiji Ethernet. Tukaj so te omejitve povezane predvsem s časom, ki je potreben za obračanje markerja okoli obroča.

Vse vrednosti časovne omejitve v omrežnih adapterjih vozlišč omrežja Token Ring je mogoče konfigurirati, tako da lahko zgradite omrežje Token Ring z več postajami in daljšo dolžino obroča.

Prednosti tehnologije Token Ring:

· zagotovljena dostava sporočil;

· visoka hitrost prenosa podatkov (do 160% Ethernet).

Slabosti tehnologije Token Ring:

· potrebne so drage naprave za dostop do medijev;

· tehnologija je zahtevnejša za izvedbo;

· Potrebna sta 2 kabla (za večjo zanesljivost): eden dohodni, drugi odhodni od računalnika do zvezdišča;

· visoki stroški (160-200% Etherneta).

tehnologijaFDDI

Tehnologija FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – optični vmesnik za porazdeljene podatke – je prva tehnologija lokalnega omrežja, pri kateri je medij za prenos podatkov optični kabel. Tehnologija se je pojavila sredi 80. let.

Tehnologija FDDI v veliki meri temelji na tehnologiji Token Ring in podpira metodo dostopa s posredovanjem žetonov.

Omrežje FDDI je zgrajeno na osnovi dveh optičnih obročev, ki tvorita glavno in rezervno pot prenosa podatkov med vozlišči omrežja. Imeti dva obroča je primarni način za izboljšanje tolerance napak v omrežju FDDI, vozlišča, ki želijo izkoristiti ta povečan potencial zanesljivosti, pa morajo biti povezana z obema obročema.

V običajnem načinu delovanja omrežja gredo podatki samo skozi vsa vozlišča in vse kabelske odseke primarnega obroča; ta način se imenuje način Thru - "od konca do konca" ali "tranzit". Sekundarno zvonjenje se v tem načinu ne uporablja.

V primeru neke vrste okvare, pri kateri del primarnega obroča ne more prenašati podatkov (na primer prekinjen kabel ali okvara vozlišča), se primarni obroč združi s sekundarnim obročem in ponovno tvori en sam obroč. Ta način delovanja omrežja se imenuje Wrap, to je "zlaganje" ali "zlaganje" obročev. Operacija zrušitve se izvede z uporabo vozlišč FDDI in/ali omrežnih adapterjev.

riž. 3.11. IVS z dvema cikličnima obročema v zasilnem načinu

Za poenostavitev tega postopka se podatki na primarnem obroču vedno prenašajo v eno smer (na diagramih je ta smer prikazana v nasprotni smeri urinega kazalca), na sekundarnem obroču pa vedno v nasprotni smeri (prikazano v smeri urinega kazalca). Ko torej nastane skupni obroč dveh obročev, ostanejo oddajniki postaj še vedno povezani s sprejemniki sosednjih postaj, kar omogoča pravilen prenos in sprejem informacij sosednjim postajam.

Omrežje FDDI lahko popolnoma obnovi svojo funkcionalnost v primeru posameznih okvar njegovih elementov. Če pride do več napak, se omrežje razdeli na več nepovezanih omrežij.

Obroči v omrežjih FDDI veljajo za skupni skupni medij za prenos podatkov, zato je zanj definiran poseben način dostopa. Ta metoda je zelo blizu dostopni metodi omrežij Token Ring in se imenuje tudi metoda token ring.

Razlike v načinu dostopa so v tem, da retencijski čas žetona v omrežju FDDI ni konstantna vrednost. Ta čas je odvisen od obremenitve obroča - pri majhni obremenitvi se poveča, pri velikih preobremenitvah pa se lahko zmanjša na nič. Te spremembe v načinu dostopa vplivajo samo na asinhroni promet, ki ni kritičen za majhne zakasnitve pri prenosu okvirov. Za sinhroni promet je čas zadrževanja žetona še vedno fiksna vrednost.

Tehnologija FDDI trenutno podpira vrste kablov:

– optični kabel;

– neoklopljen parični kabel kategorije 5. Najnovejši standard se je pojavil pozneje kot optični in se imenuje TP-PMD (Physical Media Dependent).

Tehnologija optičnih vlaken zagotavlja potrebna sredstva za prenos podatkov od ene postaje do druge prek optičnih vlaken in definira:

Uporaba 62,5/125 µm večmodnega optičnega kabla kot glavnega fizičnega medija;

Zahteve za moč optičnega signala in največje slabljenje med omrežnimi vozlišči. Za standardni večmodni kabel te zahteve vodijo do največje razdalje med vozlišči 2 km, za enomodni kabel pa se razdalja poveča na 10–40 km, odvisno od kakovosti kabla;

Zahteve za optična obvodna stikala in optične sprejemnike in sprejemnike;

Parametri optičnih konektorjev MIC (Media Interface Connector), njihove oznake;

Uporablja se za prenos svetlobe z valovno dolžino 1,3 nm;

Največja skupna dolžina obroča FDDI je 100 kilometrov, največje število dvojno povezanih postaj v obroču je 500.

Tehnologija FDDI je bila razvita za uporabo na kritičnih področjih omrežij – na hrbteničnih povezavah med velikimi omrežji, kot so gradbena omrežja, kot tudi za povezovanje visoko zmogljivih strežnikov v omrežje. Zato so imeli razvijalci glavne zahteve ( dostojanstvo):

- zagotavljanje visoke hitrosti prenosa podatkov,

- toleranca napak na nivoju protokola;

- velike razdalje med vozlišči omrežja in veliko število povezanih postaj.

Vsi ti cilji so bili doseženi. Posledično se je izkazalo, da je tehnologija FDDI kakovostna, a zelo draga ( napaka). Tudi pojav cenejše možnosti sukanega para ni bistveno znižal stroškov povezovanja posameznega vozlišča v omrežje FDDI. Zato je praksa pokazala, da je glavno področje uporabe tehnologije FDDI postala hrbtenica omrežij, sestavljenih iz več zgradb, pa tudi omrežij v merilu velikega mesta, to je razreda MAN.

tehnologijahitroEthernet

Potreba po hitri in hkrati poceni tehnologiji za povezovanje zmogljivih delovnih postaj v omrežje je v zgodnjih 90. letih privedla do ustanovitve iniciativne skupine, ki je začela iskati nov Ethernet, enako preprosto in učinkovito tehnologijo, vendar delujočo na hitrost 100 Mbit/s.

Strokovnjaki so se razdelili v dva tabora, kar je na koncu privedlo do nastanka dveh standardov, sprejetih jeseni 1995: odbor 802.3 je potrdil standard Fast Ethernet, ki skoraj v celoti posnema tehnologijo 10 Mbit/s Ethernet.

Tehnologija Fast Ethernet je ohranila način dostopa CSMA/CD nedotaknjen, pustil je enak algoritem in enake časovne parametre v bitnih intervalih (sam bitni interval se je zmanjšal za 10-krat). Vse razlike med Fast Ethernet in Ethernet se kažejo na fizični ravni.

Standard Fast Ethernet določa tri specifikacije fizičnega sloja:

- 100Base-TX za 2 para UTP kategorije 5 ali 2 para STP tipa 1 (metoda kodiranja 4V/5V);

- l00Base-FX za večmodni optični kabel z dvema optičnima vlaknoma (metoda kodiranja 4V/5V);

- 100Base-T4, ki deluje na 4 pare UTP kategorije 3, vendar uporablja le tri pare hkrati za prenos, preostalega pa za zaznavanje kolizije (metoda kodiranja 8B/6T).

l00Base-TX/FX standardi lahko delujejo v polnem dupleksnem načinu.

Največji premer omrežja Fast Ethernet je približno 200 m, natančnejše vrednosti pa so odvisne od specifikacije fizičnega medija. V kolizijski domeni Fast Ethernet ni dovoljen več kot en repetitor razreda I (ki omogoča prevajanje kod 4B/5B v kode 8B/6T in obratno) in največ dva repetitorja razreda II (ne dovoljuje prevajanja kod).

Tehnologija Fast Ethernet pri delovanju na sukanem paru omogoča dvema vratoma s postopkom samodejnega pogajanja izbiro najučinkovitejšega načina delovanja - hitrost 10 Mbit/s ali 100 Mbit/s ter poldupleks ali polni dupleks način.

Tehnologija Gigabit Ethernet

Tehnologija Gigabit Ethernet dodaja nov korak 1000 Mbps v hierarhiji hitrosti družine Ethernet. Ta stopnja vam omogoča učinkovito gradnjo velikih lokalnih omrežij, v katerih zmogljivi strežniki in hrbtenice nižjih ravni omrežja delujejo s hitrostjo 100 Mbit/s, povezuje pa jih hrbtenica Gigabit Ethernet, ki zagotavlja dovolj veliko rezervo pasovne širine.

Razvijalci tehnologije Gigabit Ethernet so ohranili visoko stopnjo kontinuitete s tehnologijama Ethernet in Fast Ethernet. Gigabit Ethernet uporablja iste formate okvirjev kot prejšnje različice Ethernet deluje v polnem dupleksnem in poldupleksnem načinu, podpira isto metodo dostopa CSMA/CD na skupnem mediju z minimalnimi spremembami.

Za zagotovitev sprejemljivega največjega premera omrežja 200 m v poldupleksnem načinu so razvijalci tehnologije minimalno velikost okvirja povečali za 8-krat (s 64 na 512 bajtov). Dovoljeno je tudi pošiljanje več okvirjev zapored, brez sprostitve medija, v intervalu 8096 bajtov, takrat okvirjev ni treba dopolniti na 512 bajtov. Preostali parametri načina dostopa in največja velikost okvirja so ostali nespremenjeni.

Poleti 1998 je bil sprejet standard 802.3z, ki kot fizični medij opredeljuje uporabo treh vrst kablov:

- večmodna optična vlakna (razdalja do 500 m),

- enomodna optična vlakna (razdalja do 5000 m),

- dvojni koaksialni (twinax), po katerem se podatki prenašajo hkrati po dveh oklopljenih bakrenih vodnikih na razdalji do 25 m.

Za razvoj različice Gigabit Ethernet na UTP kategorije 5 je bila ustanovljena posebna skupina 802.3ab, ki je že razvila osnutek standarda za delovanje nad 4 pari UTP kategorije 5. Sprejetje tega standarda se pričakuje v bližnji prihodnosti.

Enostaven za namestitev.

Dobro poznana in najpogostejša omrežna tehnologija.

Poceni omrežne kartice.

Možnost izvedbe z uporabo različnih vrst kablov in postavitev kablovskega sistema.

Slabosti omrežja Ethernet

Zmanjšanje dejanske hitrosti prenosa podatkov v močno obremenjenem omrežju, do njegove popolne zaustavitve, zaradi konfliktov v mediju za prenos podatkov.

Težave pri odpravljanju težav: ko se kabel prekine, odpove celoten segment LAN in je precej težko lokalizirati okvarjeno vozlišče ali del omrežja.

Kratke značilnosti Fast Ethernet.

Hitri ethernet (Fast Ethernet) je tehnologija visoke hitrosti, ki jo je predlagal 3Com za izvedbo omrežja Ethernet s hitrostjo prenosa podatkov 100 Mbit/s, pri čemer se v največji meri ohranjajo lastnosti 10 Mbit Ethernet (Ethernet-10) in je implementirana v obliki standarda 802.3u (natančneje, dodatek k standardu 802.3 kot poglavja od 21 do 30). Način dostopa je enak kot pri Ethernet-10 - nivo CSMA/CD MAC, kar omogoča uporabo iste programske opreme in orodij za upravljanje za omrežja Ethernet.

Vse razlike med Fast Ethernet in Ethernet-10 so osredotočene na fizično plast. Uporabljajo se 3 vrste kabelskih sistemov:

večmodni optični kabel (uporabljata se 2 vlakni);

Struktura mreže- hierarhično drevesno, zgrajeno na vozliščih (kot sta 10Base-T in 10Base-F), saj se ne uporablja koaksialni kabel.

Premer mreže Fast Ethernet se zmanjša na 200 metrov, kar je razloženo z 10-kratnim zmanjšanjem časa prenosa okvirja minimalne dolžine zaradi povečanja hitrosti prenosa za 10-krat v primerjavi z Ethernet-10. Vendar pa je mogoče zgraditi velika omrežja, ki temeljijo na tehnologiji Fast Ethernet, zahvaljujoč široki razpoložljivosti nizkocenovnih in hitrih tehnologij ter hitremu razvoju omrežij LAN, ki temeljijo na stikalih. Pri uporabi stikal lahko protokol Fast Ethernet deluje v full-duplex načinu, v katerem ni omejitev glede skupne dolžine omrežja, temveč le omejitve glede dolžine fizičnih segmentov, ki povezujejo sosednje naprave (adapter - stikalo ali stikalo - stikalo).

Standard IEEE 802.3u definira 3 specifikacije fizične plasti Fast Ethernet, ki niso združljive med seboj:

100Base-TX - prenos podatkov po dveh neoklopljenih paricah kategorije 5 (2 parica UTP kategorije 5 ali STP tipa 1);

100Base-T4- prenos podatkov preko štirih neoklopljenih parov kategorij 3, 4, 5 (4 pari UTP kategorij 3, 4 ali 5);

100Base-FX- prenos podatkov po dveh vlaknih večmodnega optičnega kabla.

Kakšen je prenosni čas okvira najmanjše (največje) dolžine (vključno s preambulo) v bitnih intervalih za omrežje Ethernet 10 Mbit/s?

? 84 / 1538

Kaj je PDV (PVV)?

PDV - čas, v katerem se signal trka uspe razširiti od najbolj oddaljenega omrežnega vozlišča - dvojni čas obračanja (vrednost zakasnitve poti)

PVV - zmanjšanje intervala med okvirji (vrednost spremenljivosti poti)

Kakšna je omejitev PDV (PVV)?

PDV - ne več kot 575 bitnih intervalov

PVV - ko gre zaporedje okvirjev skozi vse repetitorje, ne sme biti več kot 49 bitnih intervalov

Koliko bitnih intervalov predstavlja zadostno varnostno rezervo za PDV? 4

Kdaj je potrebno izračunati največje število repetitorjev in največjo dolžino omrežja? Zakaj ne moremo preprosto uporabiti pravil 5-4-3 ali 4-vozlišč?

Pri različnih vrstah prenosnih medijev

Naštejte osnovne pogoje za pravilno delovanje omrežja Ethernet, sestavljenega iz segmentov različnih fizičnih lastnosti.

število postaj ne presega 1024

dolžine vseh vej niso večje od standardne

PDV ne več kot 575

PVV - ko gre zaporedje okvirjev skozi vse repetitorje, ne sme biti več kot 49 bitnih intervalov

Kaj pomeni segmentna baza pri izračunu PDV?

Zamude, ki jih povzročajo repetitorji

Kje pride do najslabšega trka okvirja: v desnem, levem ali vmesnem segmentu?

V desnici - prejemanje

Kdaj je treba obračun PDV opraviti dvakrat? Zakaj?

Če so dolžine segmentov na oddaljenih robovih omrežja različne, ker imajo različne osnovne vrednosti zakasnitve.

Kratke značilnosti Token Ring LAN.

Token Ring (token ring) - omrežna tehnologija, pri kateri lahko postaje prenašajo podatke le, če imajo v lasti žeton, ki neprekinjeno kroži po obroču.

Največje število postaj v enem obroču je 256.

Največja razdalja med postajami je odvisna od vrste prenosnega medija (komunikacijskega voda) in znaša:

Do 8 obročev (MSAU) je mogoče povezati z mostovi.

Največja dolžina omrežja je odvisna od konfiguracije.

Namen omrežne tehnologije Token Ring.

Omrežje Token Ring je IBM predlagal leta 1985 (prva različica se je pojavila leta 1980). Namen Token Ring je bil omrežiti vse vrste računalnikov, ki jih proizvaja podjetje (od osebnih do velikih računalnikov).

Kateri mednarodni standard opredeljuje omrežno tehnologijo Token Ring?

Token Ring je trenutno mednarodni standard IEEE 802.5.

Koliko pasovne širine zagotavlja Token Ring LAN?

Obstajata dve različici te tehnologije, ki zagotavljata hitrost prenosa podatkov 4 oziroma 16 Mbit/s.

Kaj je naprava za večkratni dostop MSAU?

Zvezdišče MSAU je samostojna enota z 8 konektorji za povezavo računalnikov s pomočjo adapterskih kablov in dvema zunanjima konektorjema za povezavo z drugimi zvezdišči s pomočjo hrbteničnih kablov.

Več MSAU je mogoče strukturno združiti v skupino (grozd), znotraj katere so naročniki povezani v obroč, kar vam omogoča povečanje števila naročnikov, povezanih z enim centrom.

Vsak adapter se poveže z MSAU z uporabo dveh večsmernih komunikacijskih linij.

Narišite strukturo in opišite delovanje Token Ring LAN na osnovi enega (več) MSAU.

Ena - glej zgoraj

Več – (nadaljevanje)…Isti dve večsmerni komunikacijski liniji, vključeni v glavni kabel, lahko povežeta MSAU v obroč (slika 3.3), v nasprotju z enosmernim glavnim kablom, kot je prikazano na sliki 3.2.

Vsako vozlišče LAN prejme okvir od sosednjega vozlišča, obnovi nivoje signala na nominalne ravni in posreduje okvir naslednjemu vozlišču.

Preneseni okvir lahko vsebuje podatke ali pa je marker, ki je poseben storitveni 3-bajtni okvir. Vozlišče, ki je lastnik žetona, ima pravico do prenosa podatkov.

Ko mora osebni računalnik oddati okvir, njegov adapter počaka, da prispe žeton, nato pa ga pretvori v okvir, ki vsebuje podatke, ustvarjene s protokolom ustrezne plasti, in jih prenese v omrežje. Paket se prenaša po omrežju od adapterja do adapterja, dokler ne doseže cilja, ki v njem nastavi določene bite, da potrdi, da je prejemnik prejel okvir, in ga posreduje naprej v omrežje. Paket se še naprej premika po omrežju, dokler se ne vrne v vozlišče pošiljatelja, kjer se preveri pravilnost prenosa. Če je bil okvir poslan na cilj brez napak, vozlišče posreduje žeton naslednjemu vozlišču. Tako so kolizije okvirjev nemogoče v omrežju LAN s posredovanjem žetonov.

Kakšna je razlika med fizično topologijo omrežja Token Ring LAN in logično?

Fizično topologijo Token Ring je mogoče implementirati na dva načina:

1) "zvezda" (slika 3.1);

Logična topologija v vseh metodah je "ring". Paket se prenaša od vozlišča do vozlišča po obroču, dokler se ne vrne v vozlišče, kjer izvira.

Nariši možne možnosti Strukture LAN Token Ring.

1) "zvezda" (slika 3.1);

2) "podaljšan obroč" (slika 3.2).

Kratek opis funkcionalne organizacije Token Ring LAN. Glej št. 93

Koncept in funkcije aktivnega monitorja v omrežju Token Ring LAN.

Ko je LAN Token Ring inicializiran, je ena od delovnih postaj označena kot aktivni monitor , ki so mu v obroču dodeljene dodatne nadzorne funkcije:

začasni nadzor v logičnem obroču za prepoznavanje situacij, povezanih z izgubo žetona;

generiranje novega žetona po zaznavi izgube žetona;

oblikovanje diagnostičnega osebja v določenih okoliščinah.

Ko aktivni monitor odpove, se dodeli nov aktivni monitor iz številnih drugih osebnih računalnikov.

Kakšen način (metoda) prenosa žetonov se uporablja v Token Ring LAN pri hitrosti 16 Mbit/s?

Za povečanje zmogljivosti omrežja v Token Ring s hitrostjo 16 Mbit/s, t.i način zgodnjega podajanja žetonov (Early Token Release - ETR), pri katerem RS posreduje žeton naslednjemu RS takoj po oddaji svojega okvira. V tem primeru ima naslednji RS možnost oddajati svoje okvire, ne da bi čakal na dokončanje prenosa izvirnega RS.

Naštejte vrste okvirjev, ki se uporabljajo v omrežjih Token Ring.

marker; podatkovni okvir; zaporedje dokončanja.

Nariši in razloži format žetona (podatkovni okvir, zaključno zaporedje) omrežja Token Ring LAN.

Oblika markerja

KO - končni omejevalnik - [J | K | 1 | J | K | 1 | PC | OO]

Format podatkovnega okvira

SPK - začetno zaporedje okvirja

AMPAK - začetni omejevalnik - [ J|K| 0 |J|K| 0 | 0 | 0 ]

UD - nadzor dostopa - [ P|P|P|T|M|R|R|R]

UK - upravljanje s človeškimi viri

AN - ciljni naslov

AI - izvorni naslov

Data - podatkovno polje

KS - kontrolna vsota

PKK - znak za konec okvirja

KO - končni omejevalnik

SC - stanje okvirja

Format zaključnega zaporedja

Struktura polja "nadzor dostopa" v okviru Token Ring LAN.

UD- nadzor dostopa(Nadzor dostopa) - ima naslednjo strukturo: [ p | p | p | T | M | R | R | R ] , kjer PPP - prednostni biti;

omrežna kartica ima možnost dodelitve prioritet žetonom in podatkovnim okvirjem tako, da zapiše nivo prioritete v polje bitov za prednost kot številke od 0 do 7 (7 je najvišja prioriteta); RS ima pravico oddajati sporočilo le, če njegova lastna prioriteta ni nižja od prioritete žetona, ki ga je prejela; T- markerski bit: 0 za marker in 1 za podatkovni okvir; M- nadzorni bit: 1, če okvir prenaša aktivni monitor in 0 drugače; Ko aktivni monitor prejme okvir z bitom monitorja, ki je enak 1, to pomeni, da je sporočilo ali žeton obšlo LAN, ne da bi našlo cilj; RRR- rezervacijski biti se uporabljajo v povezavi s prednostnimi biti; Računalnik si lahko rezervira nadaljnjo uporabo omrežja tako, da svojo prednostno vrednost postavi v rezervne bite, če je njegova prioriteta višja od trenutne vrednosti rezervacijskega polja;

po tem, ko oddajno vozlišče, ki je prejelo vrnjeni podatkovni okvir, generira nov žeton, nastavi svojo prioriteto enako vrednosti polja rezervacije predhodno prejetega okvira; tako bo žeton prenesen na vozlišče, ki je v polju rezervacije nastavilo najvišjo prioriteto;

Dodelitev prednostnih bitov (bit token, bit monitorja, bit rezervacije) polja "nadzor dostopa" v žetonu Token Ring LAN. Glej zgoraj

Kakšna je razlika med okvirji plasti MAC in okvirji plasti LLC?

Združeno kraljestvo- Upravljanje kadrov(Frame Control - FC) določa vrsto okvirja (MAC ali LLC) in kontrolno kodo MAC; enobajtno polje vsebuje dve področji:

Kje FF- format (tip) okvirja: 00 - za okvir tipa MAC; 01 - za okvir ravni LLC; (vrednosti 10 in 11 sta rezervirani); 00 - neuporabljeni rezervni biti; CCCC- okvirna koda MAC (fizično kontrolno polje), ki določa kateri vrsti (definirano s standardom IEEE 802.5) nadzornih okvirjev nivoja MAC pripada;

Katero polje v podatkovnem okviru označuje vrsto MAC (LLC)? V polju Kazenski zakonik (glej zgoraj)

Dolžina podatkovnega polja v okvirih Token Ring LAN.

Posebne omejitve glede dolžine podatkovnega polja ni, čeprav v praksi nastane zaradi omejitev dovoljenega časa, da posamezna delovna postaja zasede omrežje in znaša 4096 bajtov ter lahko doseže 18 KB za omrežje s hitrostjo prenosa 16 Mbit/s.

Katere dodatne informacije vsebuje ločilo konca okvirja LAN Token Ring in zakaj?

KO je končni omejevalnik, ki poleg edinstvenega zaporedja električnih impulzov vsebuje še dve področji po 1 bit:

vmesni okvirni bit (Vmesni okvir), ob vrednosti:

1, če je okvir del večpaketnega prenosa,

0, če je okvir zadnji ali edini;

bit zaznane napake (Zaznana napaka), ki je nastavljena na 0 v času, ko je okvir ustvarjen na izvoru in se lahko spremeni na 1, če je zaznana napaka pri prehodu skozi omrežna vozlišča; po tem se okvir ponovno pošlje brez nadzora napak v naslednjih vozliščih, dokler ne doseže izvornega vozlišča, ki bo v tem primeru ponovno poskusilo poslati okvir;

Kako deluje omrežje Token Ring, če je "bit zaznane napake" na končnem ločilu okvirja nastavljen na "1"?

po tem se okvir ponovno pošlje brez nadzora napak v naslednjih vozliščih, dokler ne doseže izvornega vozlišča, ki bo v tem primeru ponovno poskusilo poslati okvir;

Struktura polja "status paketa" podatkovnega okvira Token Ring LAN.

SK- (država) stanje okvirja(Frame Status - FS) - enobajtno polje, ki vsebuje 4 rezervirane bite (R) in dve notranji polji:

bit (indikator) za prepoznavanje naslova (A);

bit (indikator) kopiranja paketa (C): [ A.C.R.R.A.C.R.R.]

Ker kontrolna vsota ne pokriva polja SP, je vsako enobitno polje v bajtu podvojeno, da se zagotovi zanesljivost podatkov.

Oddajno vozlišče nastavi bite na 0 A in Z.

Sprejemno vozlišče nastavi bit po prejemu okvira A v 1.

Če po kopiranju okvirja v medpomnilnik sprejemnega vozlišča v okvirju ni zaznanih nobenih napak, potem bit Z je tudi nastavljen na 1.

Tako je znak uspešnega prenosa okvirja vrnitev okvirja k izvoru z biti: A=1 in Z=1.

A=0 pomeni, da ciljna postaja ni več v omrežju ali da računalnik ne deluje (izklopljen).

A=1 in С=0 pomeni, da je prišlo do napake na poti okvirja od vira do cilja (bit za zaznavanje napake v končnem ločilu bo prav tako nastavljen na 1).

A=1, C=1 in bit za odkrivanje napak = 1 pomeni, da je prišlo do napake na povratni poti okvirja od cilja do vira, potem ko je ciljno vozlišče uspešno sprejelo okvir.

Kaj pomeni vrednost "bita za prepoznavanje naslova" ("bit kopije paketa v medpomnilnik"), ki je enaka 1 (0)?- Glej zgoraj

Največje število postaj v enem omrežju Token Ring LAN je ...?-256

Kakšna je največja razdalja med postajami v omrežju Token Ring?

Največja razdalja med postajami je odvisna od vrste prenosnega medija

(komunikacijski vodi) in znaša:

100 metrov - za sukani par (UTP kategorija 4);

150 metrov - za sukani par (IBM tip 1);

3000 metrov - za večmodni kabel z optičnimi vlakni.

Prednosti in slabosti Token Ring.

Prednosti Token Ring:

odsotnost konfliktov v mediju za prenos podatkov;

Zagotovljen dostopni čas je zagotovljen vsem uporabnikom omrežja;

Omrežje Token Ring dobro deluje tudi pri velikih obremenitvah, do 100 % obremenitev, za razliko od Etherneta, pri katerem se dostopni čas bistveno poveča že pri obremenitvi 30 % ali več; to je izjemno pomembno za omrežja v realnem času;

večja dovoljena velikost prenesenih podatkov v enem okviru (do 18 KB), v primerjavi z Ethernetom, zagotavlja učinkovitejše delovanje omrežja pri prenosu velikih količin podatkov;

dejanska hitrost prenosa podatkov v omrežju Token Ring je lahko višja kot v navadnem Ethernetu (dejanska hitrost je odvisna od lastnosti strojne opreme uporabljenih adapterjev in od hitrosti omrežnih računalnikov).

Slabosti Token Ring:

višji stroški omrežja Token Ring v primerjavi z Ethernetom, ker:

adapterji so dražji zaradi kompleksnejšega protokola Token Ring;

dodatni stroški za nakup koncentratorjev MSAU;

manjša velikost omrežja Token Ring v primerjavi z Ethernetom;

potreba po spremljanju celovitosti markerja.

Katera LAN so brez konfliktov v mediju za prenos podatkov (zajamčen dostopni čas je zagotovljen vsem uporabnikom omrežja)?

V LAN z dostopom z žetonom

Kratke značilnosti FDDI LAN.

Največje število postaj v obroču je 500.

Največja dolžina omrežja je 100 km.

Prenosni medij - optični kabel (lahko parica).

Največja razdalja med postajami je odvisna od vrste prenosnega medija in je:

2 km - za večmodni kabel z optičnimi vlakni.

50 (40?) km - za enomodni optični kabel;

100 m - za sukani par (UTP kategorija 5);

100 m - za sukani par (IBM tip 1).

Način dostopa je žeton.

Hitrost prenosa podatkov - 100 Mbit/s (200 Mbit/s za full-duplex način prenosa).

Omejitev skupne dolžine omrežja je posledica omejitve časa, ki je potreben, da signal v celoti potuje po obroču, da se zagotovi največji dopustni dostopni čas. Največja razdalja med naročniki je določena z dušenjem signalov v kablu.

Kaj pomeni kratica FDDI?

FDDI (Fiber Distributed Data Interface - vmesnik za distribucijo podatkov iz optičnih vlaken) - ena prvih tehnologij LAN za visoke hitrosti.

Namen omrežne tehnologije FDDI.

Standard FDDI je osredotočen na visoke hitrosti prenosa podatkov – 100 Mbit/s. Ta standard je bil zasnovan tako, da je čim bolj združljiv s standardom IEEE 802.5 Token Ring. Majhne razlike od tega standarda so posledica potrebe po zagotavljanju višjih hitrosti prenosa podatkov na velike razdalje.

Tehnologija FDDI vključuje uporabo optičnega vlakna kot prenosnega medija, ki zagotavlja:

visoka zanesljivost;

prilagodljivost rekonfiguracije;

visoka hitrost prenosa podatkov - 100 Mbit / s;

velike razdalje med postajami (za večmodna vlakna - 2 km; za enomodna vlakna pri uporabi laserskih diod - do 40 km; največja dolžina celotnega omrežja - 200 km).

Kolikšna pasovna širina je na voljo v omrežju FDDI LAN?

Ethernet, sestavljen iz segmentov različne vrste, se pojavljajo številna vprašanja, povezana predvsem z največjo dovoljeno velikostjo (premerom) mreže in največjim možnim številom različnih elementov. Omrežje bo delovalo le, če zakasnitev širjenja signal v njem ne bo presegel mejne vrednosti. To določa izbrani metoda nadzora menjave CSMA/CD, ki temelji na zaznavanju in razreševanju trkov.

Najprej je treba opozoriti, da se za pridobitev kompleksnih konfiguracij Ethernet iz posameznih segmentov uporabljata dve glavni vrsti vmesnih naprav:

• Koncentratorji repetitorjev (hub) so skupek repetitorjev in ne ločujejo logično segmentov, povezanih z njimi;
• Stikala posredujejo informacije med segmenti, ne posredujejo pa konfliktov od segmenta do segmenta.

Pri uporabi zahtevnejših stikal se konflikti v posameznih segmentih rešujejo lokalno, v segmentih samih, ne pa se širijo po omrežju, kot je to pri enostavnejših repetitorskih vozliščih. To je temeljnega pomena za izbiro topologije omrežja Ethernet, saj uporabljena metoda dostopa CSMA/CD predvideva prisotnost konfliktov in njihovo reševanje, skupna dolžina omrežja pa je natančno določena z velikostjo konfliktnega območja, kolizijska domena. Tako uporaba repetitorskega vozlišča ne razdeli konfliktnega območja, medtem ko vsako preklopno vozlišče razdeli konfliktno območje na dele. Pri uporabi stikala je treba zmogljivost oceniti za vsak segment omrežja posebej, pri uporabi vozlišč repetitorjev pa za omrežje kot celoto.

V praksi se veliko pogosteje uporabljajo repetitorska vozlišča, saj so enostavnejša in cenejša. Zato v prihodnje se bomo pogovorili točno o njih.

Pri izbiri in ocenjevanju konfiguracije Ethernet se uporabljata dva glavna modela.

Model 1 Pravila

Prvi model oblikuje nabor pravil, ki jih mora oblikovalec omrežja upoštevati pri povezovanju posameznih računalnikov in segmentov:

1. Repetitor ali vozlišče, povezano s segmentom, zmanjša največje dovoljeno število naročnikov, povezanih s segmentom, za enega.
2. Celotna pot med katerima koli dvema naročnikoma ne sme vključevati več kot pet segmentov, štiri vozlišča (repetitorje) in dva oddajnika (MAU).
3. Če je pot med naročniki sestavljena iz petih segmentov in štirih koncentratorjev (repetitorjev), potem število segmentov, na katere so priključeni naročniki, ne sme presegati treh, preostali segmenti pa morajo koncentratorje (repetitorje) preprosto povezati med seboj. To je že omenjeno "pravilo 5-4-3".
4. Če je pot med naročniki sestavljena iz štirih segmentov in treh vozlišč (repetitorjev), morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:
   • največja dolžina povezovalnih vozlišč (repetitorjev) optičnega kabla segmenta 10BASE-FL ne sme presegati 1000 metrov;
   • največja dolžina optičnega kabla segmenta 10BASE-FL, ki povezuje zvezdišča (repetitorje) z računalniki, ne sme presegati 400 metrov;
   • Računalniki se lahko povezujejo na vse segmente.

Če upoštevate ta pravila, ste lahko prepričani, da bo omrežje delovalo. V tem primeru dodatni izračuni niso potrebni. Menijo, da skladnost s temi pravili zagotavlja sprejemljivo zakasnitev signala v omrežju.

Pri organizaciji interakcije vozlišč v lokalnih omrežjih ima glavno vlogo protokol povezovalnega sloja. Da pa bi povezovalni sloj lahko opravil to nalogo, mora biti struktura lokalnih omrežij precej specifična, na primer najbolj priljubljen protokol povezovalnega sloja - Ethernet - je zasnovan za vzporedno povezavo vseh omrežnih vozlišč na skupno vodilo za njih - kos koaksialnega kabla. Podoben pristop je uporaba preproste strukture kabelske povezave med računalniki v lokalnem omrežju so ustrezale glavnemu cilju, ki so si ga zadali razvijalci prvih lokalnih omrežij v drugi polovici 70. let. Ta cilj je bil najti preprosto in poceni rešitev za povezovanje več deset računalnikov, ki se nahajajo v isti stavbi, v računalniško omrežje.

V razvoju tehnologije Ethernet so bile ustvarjene možnosti za visoke hitrosti: IEEE802.3u/Fast Ethernet in IEEE802.3z/Gigabit Ethernet.

Tehnologija Fast Ethernet je evolucijski razvoj klasične Ethernet tehnologije. Njegove glavne prednosti so:

1) povečanje prepustnosti segmentov omrežja do 100 Mb/s;

2) ohranitev metode naključnega dostopa Ethernet;

3) ohranjanje zvezdaste omrežne topologije in podpiranje tradicionalnih medijev za prenos podatkov - parica in optični kabel.

Te lastnosti omogočajo postopen prehod z omrežij 10Base-T – najbolj priljubljene različice Etherneta danes – na omrežja visoke hitrosti, ki ohranjajo znatno kontinuiteto z znano tehnologijo: Fast Ethernet ne zahteva radikalne prekvalifikacije osebja in zamenjave opreme v celotnem omrežju. vozlišča. Uradni standard 100Base-T (802.3u) je vzpostavil tri različne specifikacije fizične plasti (v smislu sedemplastnega modela OSI) za podporo naslednjih vrst kabelskih sistemov:

1) 100Base-TX za dvoparični kabel na neoklopljenem sukanem paru UTP kategorije 5 ali oklopljenem sukanem paru STP tipa 1;

2) 100Base-T4 za kabel s štirimi paricami na neoklopljenem sukanem paru UTP kategorije 3, 4 ali 5;

3) 100Base-FX za večmodni optični kabel.

Gigabit Ethernet 1000Base-T, ki temelji na sukanem paricu in optičnem kablu. Ker je tehnologija Gigabit Ethernet združljiva z 10 Mbps in 100 Mbps Ethernetom, je preprost prehod na to tehnologijo brez velikega vlaganja v programsko opremo, kable in usposabljanje osebja.

Tehnologija Gigabit Ethernet je razširitev IEEE 802.3 Ethernet, ki uporablja enako paketno strukturo, format in podporo za CSMA/CD, polni dupleks, nadzor pretoka in več, hkrati pa zagotavlja teoretično desetkratno povečanje zmogljivosti. CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection - večkratni dostop z zaznavanjem nosilcev in zaznavanjem trkov) je tehnologija za večkratni dostop do skupnega prenosnega medija v lokalnem računalniškem omrežju z nadzorom kolizij. CSMA/CD se nanaša na decentralizirane naključne metode. Uporablja se tako v običajnih omrežjih tipa Ethernet kot v omrežjih visoke hitrosti (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). Imenuje se tudi omrežni protokol, ki uporablja shemo CSMA/CD. Protokol CSMA/CD deluje na ravni podatkovne povezave v modelu OSI.

Gigabit Ethernet - zagotavlja hitrost prenosa 1000 Mbit/s. Obstajajo naslednje spremembe standarda:

1) 1000BASE-SX - uporablja se optični kabel z valovno dolžino svetlobnega signala 850 nm.

2) 1000BASE-LX - uporablja se optični kabel z valovno dolžino svetlobnega signala 1300 nm.

Med standardnimi omrežji je najbolj razširjeno omrežje Ethernet. Pojavil se je leta 1972, leta 1985 pa je postal mednarodni standard. Sprejeli so ga največji mednarodni standardizacijski organi: Committee 802 IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) in ECMA (European Computer Manufacturers Association).

Standard se imenuje IEEE 802.3 (v angleščini se bere kot "eight oh two dot three"). Opredeljuje večkratni dostop do kanala tipa mono vodila z detekcijo kolizije in nadzorom prenosa, torej z že omenjeno metodo dostopa CSMA/CD.

Glavne značilnosti originalnega standarda IEEE 802.3:

· topologija – vodilo;

· prenosni medij – koaksialni kabel;

· hitrost prenosa – 10 Mbit/s;

· največja dolžina omrežja – 5 km;

· največje število naročnikov – do 1024;

· dolžina segmenta omrežja – do 500 m;

· število naročnikov na enem segmentu – do 100;

· način dostopa – CSMA/CD;

· ozkopasovni prenos, torej brez modulacije (mono kanal).

Strogo gledano, med standardoma IEEE 802.3 in Ethernet obstajajo manjše razlike, ki pa se običajno ne upoštevajo.

Omrežje Ethernet je trenutno najbolj priljubljeno na svetu (več kot 90% trga) in tako bo predvidoma ostalo tudi v prihodnjih letih. To je močno olajšalo dejstvo, da so bile od samega začetka značilnosti, parametri in protokoli omrežja odprti, zaradi česar je veliko število proizvajalcev po vsem svetu začelo proizvajati opremo Ethernet, ki je bila med seboj popolnoma združljiva. .

Klasično omrežje Ethernet je uporabljalo 50-ohmski koaksialni kabel dveh vrst (debel in tanek). Vendar pa je v zadnjem času (od zgodnjih 90-ih) najbolj razširjena različica Etherneta tista, ki kot prenosni medij uporablja sukane parice. Določen je bil tudi standard za uporabo v kabelskih omrežjih z optičnimi vlakni. Izvirnemu standardu IEEE 802.3 so bili narejeni dodatki, da bi se prilagodili tem spremembam. Leta 1995 se je pojavil dodatni standard za hitrejšo različico etherneta, ki deluje s hitrostjo 100 Mbit/s (tako imenovani Fast Ethernet, standard IEEE 802.3u), pri čemer kot prenosni medij uporablja prepleteni par ali optični kabel. Leta 1997 se je pojavila tudi različica s hitrostjo 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet, standard IEEE 802.3z).

Poleg standardne topologije vodila se čedalje pogosteje uporabljajo topologije pasivne zvezde in pasivnega drevesa. To vključuje uporabo repetitorjev in repetitorskih vozlišč, ki povezujejo različne dele (segmente) omrežja. Posledično lahko na segmentih nastane drevesna struktura različni tipi(slika 7.1).

Segment (del omrežja) je lahko klasično vodilo ali en naročnik. Za vodilne segmente se uporablja koaksialni kabel, za pasivne zvezdaste žarke (za povezavo s hubom posameznih računalnikov) – sukani par in optični kabel. Glavna zahteva za nastalo topologijo je, da ne sme vsebovati zaprtih poti (zank). Pravzaprav se izkaže, da so vsi naročniki povezani s fizičnim vodilom, saj se signal vsakega od njih širi v vse smeri hkrati in se ne vrne nazaj (kot v obroču).

Največja dolžina kabla celotnega omrežja (največja signalna pot) lahko teoretično doseže 6,5 kilometra, praktično pa ne presega 3,5 kilometra.

riž. 7.1. Klasična topologija omrežja Ethernet.

Omrežje Fast Ethernet nima fizične topologije vodila; uporablja se le pasivna zvezda ali pasivno drevo. Poleg tega ima Fast Ethernet veliko strožje zahteve glede največje dolžine omrežja. Navsezadnje se z 10-kratnim povečanjem hitrosti prenosa in ohranitvijo formata paketa njegova minimalna dolžina desetkrat skrajša. Tako se dovoljena vrednost dvojnega časa prenosa signala skozi omrežje zmanjša za 10-krat (5,12 μs proti 51,2 μs v Ethernetu).

Standardna koda Manchester se uporablja za prenos informacij v omrežju Ethernet.

Dostop do omrežja Ethernet se izvaja po naključni metodi CSMA/CD, kar zagotavlja enakopravnost naročnikov. Omrežje uporablja pakete spremenljive dolžine.

Za omrežje Ethernet, ki deluje s hitrostjo 10 Mbit/s, standard določa štiri glavne vrste omrežnih segmentov, osredotočenih na različne medije za prenos informacij:

· 10BASE5 (debel koaksialni kabel);

· 10BASE2 (tanek koaksialni kabel);

· 10BASE-T (sukani par);

· 10BASE-FL (kabel iz optičnih vlaken).

Ime segmenta vključuje tri elemente: številka »10« pomeni prenosno hitrost 10 Mbit/s, beseda BASE pomeni prenos v osnovnem frekvenčnem pasu (torej brez modulacije visokofrekvenčnega signala) in zadnji element je dovoljena dolžina segmenta: "5" - 500 metrov, "2" - 200 metrov (natančneje, 185 metrov) ali vrsta komunikacijske linije: "T" - zvit par (iz angleščine "twisted-pair" ), "F" - optični kabel (iz angleščine "optična vlakna").

Podobno za omrežje Ethernet, ki deluje s hitrostjo 100 Mbit/s (Fast Ethernet), standard določa tri vrste segmentov, ki se razlikujejo po vrstah prenosnih medijev:

· 100BASE-T4 (štiri parica);

· 100BASE-TX (dvojni sukani par);

· 100BASE-FX (kabel iz optičnih vlaken).

Tukaj številka "100" pomeni hitrost prenosa 100 Mbit/s, črka "T" pomeni sukani par, črka "F" pa optični kabel. Tipa 100BASE-TX in 100BASE-FX sta včasih združena pod imenom 100BASE-X, 100BASE-T4 in 100BASE-TX pa se imenujeta 100BASE-T.

Omrežje Token-Ring

Omrežje Token-Ring je IBM predlagal leta 1985 (prva različica se je pojavila leta 1980). Namenjen je bil mreženju vseh vrst računalnikov, ki jih proizvaja IBM. Že dejstvo, da ga podpira IBM, največji proizvajalec računalniške opreme, nakazuje, da mu je treba posvetiti posebno pozornost. Vendar je enako pomembno, da je Token-Ring trenutno mednarodni standard IEEE 802.5 (čeprav obstajajo manjše razlike med Token-Ring in IEEE 802.5). S tem je to omrežje na enaki ravni statusa kot Ethernet.

Token-Ring je bil razvit kot zanesljiva alternativa Ethernetu. In čeprav Ethernet zdaj nadomešča vsa druga omrežja, Token-Ring ne more veljati za brezupno zastarelo. V to omrežje je povezanih več kot 10 milijonov računalnikov po vsem svetu.

Omrežje Token-Ring ima topologijo obroča, čeprav navzven izgleda bolj kot zvezda. To je posledica dejstva, da se posamezni naročniki (računalniki) ne povezujejo neposredno z omrežjem, ampak prek posebnih vozlišč ali naprav za večkratni dostop (MSAU ali MAU - Multistation Access Unit). Fizično omrežje tvori topologijo zvezda-obroč (slika 7.3). V resnici so naročniki še vedno združeni v obroč, to pomeni, da vsak od njih prenaša informacije enemu sosednjem naročniku in prejema informacije od drugega.

riž. 7.3. Star-ring topologija omrežja Token-Ring.

Prenosni medij v omrežju IBM Token-Ring je bil sprva sukani par, tako neoklopljen (UTP) kot oklopljen (STP), nato pa so se pojavile možnosti opreme za koaksialni kabel, pa tudi za optični kabel v standardu FDDI.

Osnovno specifikacije klasična različica omrežja Token-Ring:

· največje število vozlišč tipa IBM 8228 MAU – 12;

· največje število naročnikov v omrežju – 96;

· največja dolžina kabla med naročnikom in vozliščem je 45 metrov;

· največja dolžina kabla med vozlišči je 45 metrov;

· največja dolžina kabla, ki povezuje vsa vozlišča, je 120 metrov;

· hitrost prenosa podatkov – 4 Mbit/s in 16 Mbit/s.

Vse podane karakteristike se nanašajo na primer uporabe neoklopljenega dvožilnega kabla. Če je uporabljen drug prenosni medij, se lahko zmogljivost omrežja razlikuje. Na primer, pri uporabi oklopljenega sukanega para (STP) se lahko število naročnikov poveča na 260 (namesto 96), dolžina kabla se lahko poveča na 100 metrov (namesto 45), število vozlišč se lahko poveča na 33, skupna dolžina obroča, ki povezuje vozlišča, pa je lahko do 200 metrov. Optični kabel omogoča povečanje dolžine kabla do dveh kilometrov.

Za prenos informacij v Token-Ring se uporablja dvofazna koda (natančneje, njena različica z obveznim prehodom v središču bitnega intervala). Kot pri kateri koli zvezdni topologiji niso potrebni dodatni električni zaključki ali zunanji ozemljitveni ukrepi. Pogajanje izvaja strojna oprema omrežnih adapterjev in zvezdišč.

Za povezovanje kablov Token-Ring uporablja priključke RJ-45 (za neoklopljeni sukani par), pa tudi MIC in DB9P. Žice v kablu povezujejo istoimenske kontakte konektorja (to pomeni, da se uporabljajo tako imenovani "ravni" kabli).

Omrežje Token-Ring v klasični različici je slabše od omrežja Ethernet tako po dovoljeni velikosti kot po največjem številu naročnikov. Kar zadeva hitrost prenosa, je Token-Ring trenutno na voljo v različicah 100 Mbps (High Speed ​​​​Token-Ring, HSTR) in 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring). Podjetja, ki podpirajo Token-Ring (vključno z IBM, Olicom, Madge), ne nameravajo opustiti svojega omrežja, saj nanj gledajo kot vreden tekmec Ethernet.

V primerjavi z opremo Ethernet je oprema Token-Ring opazno dražja, saj uporablja bolj zapleten način upravljanja izmenjave, zato omrežje Token-Ring ni tako razširjeno.

Za razliko od Etherneta pa lahko omrežje Token-Ring veliko bolje prenese visoke ravni obremenitve (več kot 30-40 %) in zagotavlja zajamčen čas dostopa. To je potrebno na primer v industrijskih omrežjih, kjer lahko zamuda pri odzivu na zunanji dogodek povzroči resne nesreče.

Omrežje Token-Ring uporablja klasični način dostopa do žetonov, to pomeni, da po obroču nenehno kroži žeton, na katerega lahko naročniki pripnejo svoje podatkovne pakete (glej sliko 4.15). To pomeni tako pomembno prednost tega omrežja, kot je odsotnost konfliktov, vendar obstajajo tudi slabosti, zlasti potreba po nadzoru celovitosti žetona in odvisnost delovanja omrežja od vsakega naročnika (v primeru okvara, je treba naročnika izključiti iz obroča).

Največji čas za prenos paketa v Token-Ring je 10 ms. Pri največjem številu naročnikov 260 bo polni cikel zvonjenja 260 x 10 ms = 2,6 s. V tem času bo vseh 260 naročnikov lahko oddalo svoje pakete (če seveda bodo imeli kaj oddajati). V tem istem času bo brezplačni žeton zagotovo dosegel vsakega naročnika. Isti interval je zgornja meja dostopnega časa Token-Ring.

Omrežje Arcnet

Omrežje Arcnet (ali ARCnet iz angleškega Attached Resource Computer Net, računalniško omrežje povezanih virov) je eno najstarejših omrežij. Leta 1977 ga je razvilo podjetje Datapoint Corporation. Za to omrežje ni mednarodnih standardov, čeprav velja za prednika metode dostopa z žetoni. Kljub pomanjkanju standardov je bilo omrežje Arcnet do nedavnega (v letih 1980 - 1990) priljubljeno, celo resna konkurenca Ethernetu. Opremo za to vrsto omrežja proizvaja veliko število podjetij. Toda zdaj je proizvodnja opreme Arcnet praktično prenehala.

Med glavnimi prednostmi omrežja Arcnet v primerjavi z Ethernetom so omejen dostopni čas, visoka zanesljivost komunikacije, enostavno diagnosticiranje in relativno nizki stroški adapterjev. Najpomembnejše slabosti omrežja so nizka hitrost prenosa informacij (2,5 Mbit/s), sistem naslavljanja in format paketov.

Za prenos informacij v omrežju Arcnet se uporablja precej redka koda, v kateri logična ena ustreza dvema impulzoma v bitnem intervalu, logična ničla pa enemu impulzu. Očitno je to samočasovna koda, ki zahteva celo več pasovne širine kabla kot celo Manchester.

Prenosni medij v omrežju je koaksialni kabel z karakteristično impedanco 93 ohmov, na primer znamke RG-62A/U. Možnosti s sukanim parom (oklopljeni in neoklopljeni) se ne uporabljajo pogosto. Predlagane so bile tudi možnosti optičnih kablov, vendar tudi Arcnet niso rešile.

Omrežje Arcnet kot topologijo uporablja klasično vodilo (Arcnet-BUS), pa tudi pasivno zvezdo (Arcnet-STAR). Zvezda uporablja koncentratorje (hub). Segmente vodila in zvezde je mogoče združiti v drevesno topologijo z uporabo vozlišč (kot v Ethernetu). Glavna omejitev je, da v topologiji ne sme biti zaprtih poti (zank). Še ena omejitev: število segmentov, povezanih v marjetično verigo s pomočjo vozlišč, ne sme presegati treh.

Tako je topologija omrežja Arcnet naslednja (slika 7.15).

riž. 7.15. Topologija omrežja Arcnet je tipa vodila (B – adapterji za delo v vodilu, S – adapterji za delo v zvezdi).

Glavne tehnične značilnosti omrežja Arcnet so naslednje.

· Prenosni medij – koaksialni kabel, sukani par.

· Največja dolžina omrežja je 6 kilometrov.

· Največja dolžina kabla od naročnika do pasivnega vozlišča je 30 metrov.

· Največja dolžina kabla od naročnika do aktivnega vozlišča je 600 metrov.

· Največja dolžina kabla med aktivnimi in pasivnimi vozlišči je 30 metrov.

· Največja dolžina kabla med aktivni koncentratorji– 600 metrov.

· Največje število naročnikov v omrežju je 255.

· Največje število naročnikov na segmentu bus je 8.

· Minimalna razdalja med naročniki v avtobusu je 1 meter.

· Največja dolžina avtobusnega odseka je 300 metrov.

· Hitrost prenosa podatkov – 2,5 Mbit/s.

Pri ustvarjanju kompleksnih topologij je treba zagotoviti, da zakasnitev širjenja signala v omrežju med naročniki ne presega 30 μs. Največja slabitev signala v kablu pri frekvenci 5 MHz ne sme presegati 11 dB.

Omrežje Arcnet uporablja metodo dostopa z žetoni (metoda prenosa pravic), ki pa je nekoliko drugačna od tiste v omrežju Token-Ring. Ta metoda je najbližja tisti, ki jo ponuja standard IEEE 802.4.

Tako kot pri Token-Ringu so tudi v Arcnetu konflikti popolnoma odpravljeni. Kot vsako žetonsko omrežje tudi Arcnet dobro prenaša obremenitev in zagotavlja dolge dostopne čase do omrežja (za razliko od Etherneta). Skupni čas, v katerem marker obide vse naročnike, je 840 ms. V skladu s tem isti interval določa zgornjo mejo časa dostopa do omrežja.

Žeton generira poseben naročnik – omrežni krmilnik. To je naročnik z minimalnim (ničelnim) naslovom.

FDDI omrežje

Omrežje FDDI (iz angleškega Fiber Distributed Data Interface, vmesnik za porazdeljene podatke po optičnih vlaknih) je eden najnovejših razvojnih standardov lokalnih omrežij. Standard FDDI je predlagal ameriški nacionalni inštitut za standarde ANSI (ANSI specifikacija X3T9.5). Nato je bil sprejet standard ISO 9314, ki ustreza specifikacijam ANSI. Stopnja standardizacije omrežja je precej visoka.

Za razliko od ostalih standardnih lokalnih omrežij je bil standard FDDI sprva usmerjen v visoke prenosne hitrosti (100 Mbit/s) in uporabo najbolj obetavnega optičnega kabla. Zato v tem primeru razvijalci niso bili omejeni z okviri starih standardov, osredotočeni na nizke hitrosti in električni kabel.

Izbira optičnega vlakna kot prenosnega medija je določila naslednje prednosti novo omrežje, kot so visoka odpornost proti hrupu, največja zaupnost prenosa informacij in odlična galvanska izolacija naročnikov. Visoke prenosne hitrosti, ki jih je veliko lažje doseči z optičnimi kabli, omogočajo reševanje številnih nalog, ki jih nižja hitrost omrežja ne omogoča, na primer prenos slike v realnem času. Poleg tega optični kabel enostavno rešuje problem prenosa podatkov na razdalji več kilometrov brez posredovanja, kar omogoča gradnjo velikih omrežij, ki pokrivajo celo mesta in imajo vse prednosti lokalnih omrežij (predvsem nizko napako). oceniti). Vse to je vplivalo na priljubljenost omrežja FDDI, čeprav še ni tako razširjeno kot Ethernet in Token-Ring.

Standard FDDI je temeljil na metodi dostopa do žetonov, ki jo predvideva mednarodni standard IEEE 802.5 (Token-Ring). Manjše razlike od tega standarda so posledica potrebe po zagotavljanju hitrega prenosa informacij na velike razdalje. Topologija omrežja FDDI je obroč, najprimernejša topologija za optični kabel. Omrežje uporablja dva večsmerna optična kabla, od katerih je eden običajno v rezervi, vendar ta rešitev omogoča uporabo full-duplex prenosa informacij (hkrati v dveh smereh) z dvojno efektivno hitrostjo 200 Mbit/s (z vsakim dveh kanalov, ki delujeta s hitrostjo 100 Mbit/s). Uporablja se tudi topologija zvezdnega obroča z vozlišči, vključenimi v obroč (kot v Token-Ring).

Glavne tehnične značilnosti omrežja FDDI.

· Največje število naročnikov omrežja je 1000.

· Največja dolžina omrežnega obroča je 20 kilometrov.

· Največja razdalja med naročniki omrežja je 2 kilometra.

· Prenosni medij – večmodni optični kabel (po možnosti z uporabo električnega sukanega parica).

· Način dostopa – žeton.

· Hitrost prenosa informacij – 100 Mbit/s (200 Mbit/s za način dupleksnega prenosa).

Standard FDDI ima pomembne prednosti pred vsemi prej obravnavanimi omrežji. Na primer, omrežje Fast Ethernet z enako pasovno širino 100 Mbps se ne more ujemati s FDDI v smislu dovoljene velikosti omrežja. Poleg tega metoda dostopa do žetona FDDI za razliko od CSMA/CD zagotavlja zajamčen čas dostopa in odsotnost konfliktov pri kateri koli ravni obremenitve.

Omejitev skupne dolžine omrežja na 20 km ni posledica slabljenja signalov v kablu, temveč potrebe po omejitvi časa, v katerem signal v celoti potuje po obroču, da se zagotovi najdaljši dopustni dostopni čas. Toda največja razdalja med naročniki (2 km z večmodnim kablom) je določena natančno z dušenjem signalov v kablu (ne sme presegati 11 dB). Možna je tudi uporaba enomodnega kabla, v tem primeru lahko razdalja med naročniki doseže 45 kilometrov, skupna dolžina obroča pa 200 kilometrov.

Obstaja tudi implementacija FDDI v električni kabel(CDDI – Copper Distributed Data Interface ali TPDDI – Twisted Pair Distributed Data Interface). To uporablja kabel kategorije 5 s priključki RJ-45. Največja razdalja med naročniki v tem primeru ne sme biti večja od 100 metrov. Stroški omrežne opreme na električnem kablu so nekajkrat nižji. Toda ta različica omrežja nima več tako očitnih prednosti pred konkurenti kot originalni optični FDDI. Električne različice FDDI so veliko manj standardizirane kot tiste z optičnimi vlakni, zato združljivost med opremo različnih proizvajalcev ni zagotovljena.

Za prenos podatkov v FDDI se uporablja koda 4B/5B, posebej razvita za ta standard.

Za doseganje visoke prilagodljivosti omrežja standard FDDI omogoča vključitev dveh vrst naročnikov v obroč:

· Naročniki (postaje) razreda A (dual-attachment subscribers, DAS – Dual-Attachment Stations) so povezani na oba (notranja in zunanja) omrežna obroča. Hkrati je realizirana možnost izmenjave s hitrostjo do 200 Mbit/s ali redundance omrežnega kabla (če je glavni kabel poškodovan, se uporabi rezervni). Oprema tega razreda se uporablja na najbolj kritičnih delih omrežja z vidika zmogljivosti.

· Naročniki (postaje) razreda B (naročniki z enojno povezavo, SAS – Single-Attachment Stations) so priključeni samo na en (zunanji) omrežni obroč. So preprostejši in cenejši od adapterjev razreda A, vendar nimajo njihovih zmogljivosti. V omrežje jih je mogoče povezati le prek huba ali bypass stikala, ki jih v nujnih primerih izklopi.

Omrežje poleg samih naročnikov (računalniki, terminali itd.) uporablja koncentratorje ožičenja, katerih vključitev omogoča zbiranje vseh priključnih točk na enem mestu za namen spremljanja delovanja omrežja, diagnosticiranja napak in poenostavitve rekonfiguracije. Pri uporabi različnih vrst kablov (na primer optični kabel in parica) pesto opravlja tudi funkcijo pretvorbe električnih signalov v optične signale in obratno. Koncentratorji so na voljo tudi z dvojno povezavo (DAC - Dual-Attachment Concentrator) in enojno povezavo (SAC - Single-Attachment Concentrator).

Primer konfiguracije omrežja FDDI je prikazan na sl. 8.1. Načelo združevanja omrežnih naprav je prikazano na sliki 8.2.

riž. 8.1. Primer konfiguracije omrežja FDDI.

Za razliko od metode dostopa, ki jo predlaga standard IEEE 802.5, FDDI uporablja tako imenovano večkratno posredovanje žetonov. Če v primeru omrežja Token-Ring naročnik odda nov (brezplačni) žeton šele potem, ko mu vrne paket, potem v FDDI novi žeton odda naročnik takoj po koncu njegovega paketnega prenosa ( podobno kot se to naredi z metodo ETR v omrežju Token-Ring Ring).

Na koncu je treba opozoriti, da kljub očitnim prednostim FDDI to omrežje ni postala razširjena, kar je predvsem posledica visokih stroškov njene opreme (v vrstnem redu nekaj sto in celo tisoč dolarjev). Glavno področje uporabe FDDI so zdaj osnovna, jedrna (Backbone) omrežja, ki združujejo več omrežij. FDDI se uporablja tudi za povezovanje zmogljivih delovnih postaj ali strežnikov, ki zahtevajo hitro komunikacijo. Pričakuje se, da bo Fast Ethernet lahko izpodrinil FDDI, vendar prednosti optičnega kabla, upravljanja žetonov in rekordne velikosti omrežja trenutno postavljajo FDDI pred konkurenco. In v primerih, ko so stroški opreme kritični, se lahko na nekritičnih območjih uporabi različica FDDI s prepletenim parom (TPDDI). Poleg tega se lahko stroški opreme FDDI močno zmanjšajo, ko se poveča obseg njene proizvodnje.

Omrežje 100VG-AnyLAN

Omrežje 100VG-AnyLAN je eden najnovejših dosežkov v hitrih lokalnih omrežjih, ki se je pred kratkim pojavil na trgu. Skladen je z mednarodnim standardom IEEE 802.12, zato je njegova stopnja standardizacije precej visoka.

Njegove glavne prednosti so visoka hitrost izmenjave, relativno nizka cena opreme (približno dvakrat dražja od opreme najbolj priljubljenega omrežja Ethernet 10BASE-T), centraliziran način upravljanja izmenjave brez konfliktov, pa tudi združljivost na ravni paketa. formatov z omrežji Ethernet in Token-Ring.

V imenu omrežja 100VG-AnyLAN številka 100 ustreza hitrosti 100 Mbps, črke VG označujejo poceni neoklopljeni parični kabel kategorije 3 (Voice Grade), AnyLAN (any network) pa označuje, da omrežje je združljiv z dvema najpogostejšima omrežjema.

Glavne tehnične značilnosti omrežja 100VG-AnyLAN:

· Hitrost prenosa – 100 Mbit/s.

· Topologija – zvezda z razširljivostjo (drevo). Število kaskadnih nivojev koncentratorjev (hub) je do 5.

· Način dostopa – centraliziran, brez konfliktov (Demand Priority – s prednostno zahtevo).

· Mediji za prenos so štirikratni neoklopljeni sukani par (kabel UTP kategorije 3, 4 ali 5), dvojni sukani par (kabel UTP kategorije 5), dvojni oklopljeni sukani par (STP) in kabel iz optičnih vlaken. Dandanes so kabli s štirimi paricami večinoma pogosti.

· Največja dolžina kabla med zvezdiščem in naročnikom ter med vozlišči je 100 metrov (za kabel UTP kategorije 3), 200 metrov (za kabel UTP kategorije 5 in oklopljen kabel), 2 kilometra (za kabel z optičnimi vlakni). Največja možna velikost omrežja je 2 kilometra (določeno s sprejemljivimi zamiki).

· Največje število naročnikov je 1024, priporočeno – do 250.

Tako so parametri omrežja 100VG-AnyLAN precej blizu parametrom omrežja Fast Ethernet. Vendar pa je glavna prednost hitrega etherneta njegova popolna združljivost z najpogostejšim ethernetnim omrežjem (v primeru 100VG-AnyLAN je za to potreben most). Hkrati ni mogoče zanemariti centraliziranega nadzora 100VG-AnyLAN, ki odpravlja konflikte in zagotavlja najdaljši dostopni čas (ki ni zagotovljen v omrežju Ethernet).

Primer strukture omrežja 100VG-AnyLAN je prikazan na sl. 8.8.

Omrežje 100VG-AnyLAN je sestavljeno iz osrednjega (glavnega, korenskega) zvezdišča Level 1, na katerega se lahko povežejo tako posamezni naročniki kot vozlišča Level 2, na katera se lahko povežejo naročniki in vozlišča Level 3 itd. V tem primeru ima omrežje lahko največ pet takšnih ravni (v prvotni različici ni bilo več kot tri). Največja velikost Omrežje je lahko 1000 metrov za neoklopljen kabel s sukanim parom.

riž. 8.8. Struktura omrežja 100VG-AnyLAN.

Za razliko od neinteligentnih vozlišč drugih omrežij (na primer Ethernet, Token-Ring, FDDI) so omrežna vozlišča 100VG-AnyLAN inteligentni krmilniki, ki nadzorujejo dostop do omrežja. Da bi to naredili, nenehno spremljajo zahteve, ki prihajajo na vsa vrata. Vozlišča sprejemajo dohodne pakete in jih pošiljajo samo tistim naročnikom, na katere so naslovljeni. Vendar pa ne izvajajo nobene obdelave informacij, to pomeni, da v tem primeru rezultat še vedno ni aktivna, vendar ne pasivna zvezda. Koncentratorjev ni mogoče imenovati polnopravni naročniki.

Vsako od vozlišč je mogoče konfigurirati za delo s formati paketov Ethernet ali Token-Ring. V tem primeru morajo vozlišča celotnega omrežja delovati s paketi samo enega formata. Za komunikacijo z omrežji Ethernet in Token-Ring so potrebni mostovi, vendar so mostovi precej preprosti.

Vozlišča imajo ena vrata najvišji nivo(za povezavo z vozliščem višjega nivoja) in več priključkov nižjega nivoja (za povezovanje naročnikov). Naročnik je lahko računalnik (delovna postaja), strežnik, most, usmerjevalnik, stikalo. Na vrata nižjega nivoja lahko priključite tudi drugo vozlišče.

Vsaka vrata zvezdišča je mogoče nastaviti na enega od dveh možnih načinov delovanja:

· Normalni način vključuje posredovanje naročniku, ki je povezan z vrati, samo paketov, naslovljenih nanj osebno.

· Način spremljanja vključuje posredovanje naročniku, ki je povezan z vrati, vseh paketov, ki prispejo v zvezdišče. Ta način omogoča enemu od naročnikov, da nadzoruje delovanje celotnega omrežja kot celote (izvaja funkcijo spremljanja).

Metoda dostopa do omrežja 100VG-AnyLAN je tipična za zvezdasta omrežja.

Pri uporabi kabla s štirimi paricami vsak od štirih kablov s sukanimi paricami prenaša s hitrostjo 30 Mb/s. Skupna hitrost prenosa je 120 Mbit/s. Koristne informacije pa se zaradi uporabe kode 5B/6B prenašajo le s hitrostjo 100 Mbit/s. Zato mora biti pasovna širina kabla vsaj 15 MHz. Kabel s prepletenimi paricami kategorije 3 (pasovna širina 16 MHz) izpolnjuje to zahtevo.

Tako omrežje 100VG-AnyLAN zagotavlja cenovno ugodno rešitev za povečanje hitrosti prenosa do 100 Mbps. Ni pa popolnoma združljiv z nobenim od standardnih omrežij, zato je njegova nadaljnja usoda problematična. Poleg tega za razliko od omrežja FDDI nima parametrov zapisa. Najverjetneje bo 100VG-AnyLAN kljub podpori uglednih podjetij in visoki stopnji standardizacije ostal le primer zanimivih tehničnih rešitev.

Ko gre za najpogostejše omrežje Fast Ethernet s hitrostjo 100 Mb/s, 100VG-AnyLAN zagotavlja dvakrat večjo dolžino kabla UTP kategorije 5 (do 200 metrov), kot tudi način upravljanja prometa brez sporov.