Протоколы сетей

Локальная сеть типа Ethernet

Сеть Ethernet является наиболее распространенной при построении сетей. Стандарт Ethernet принят в 1980г. число сетей, построенных на основе этой технологии, примерно 5 млн., а число ПК, работающих в этих сетях – около 50 млн.

Основной принцип, положенный в основу Ethernet – это случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды (канала связи) может использоваться тонкий и толстый коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно и радиоволны.

Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (т.е. сетевых адаптеров, драйверов, кабелей, разъемов, и т.д.), достаточный для построения ВС.

В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология электрических связей. ПК подключаются к разделяемой среде в соответствии с типовой структурой общая шина.

Разделяемыми называются такие линии связи, в которых одна линия связи попеременно используется несколькими ПК. С помощью разделяемой во времени шины любые два ПК могут обмениваться данными. Управление доступом к линии связи осуществляется с помощью сетевых адаптеров типа Ethernet. Каждый сетевой адаптер имеет уникальный адрес. Передача данных в сетях Ethernet осуществляется со скоростью 10 Мбит/сек. Эта величина является пропускной способностью сети Ethernet.

Суть случайного метода доступа состоит в следующем: любой ПК в сети Ethernet может передавать данные по сети только если сеть свободна, т.е. если никакой другой ПК в сети не занимается обменом. После того, как ПК убедился, что сеть свободна, он начинает передачу, при этом захватывая канал связи (среду).Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом, ограничивается временем передачи одного кадра. Кадр – это единица данных, которыми обмениваются ПК в сети Ethernet. Сеть Ethernet устроена таким образом, что при попадании кадра в разделяемую среду все сетевые адаптеры начинают одновременно принимать этот кадр. Все они анализируют адрес назначения, и если этот адрес совпадает с их собственным адресом, кадр помещается во внутренний буфер сетевого адаптера. Таким образом компьютер-адресат получает данные, предназначенные только ему. Иногда бывают ситуации, когда два или более ПК решают, что сеть свободна и начинают передавать данные. Такая ситуация называется коллизия и в технологии Ethernet предусмотрен алгоритм обнаружения и корректной обработки коллизий. Основным достоинством технологии Ethernet является экономичность, т.к. для построения такой сети достаточно иметь по одному сетевому адаптеру для каждого ПК и одному физическому сегменту коаксиального кабеля нужной длины. На обоих концах устанавливаются заглушки (терминаторы) – для топологии общая шина.

К тому же в сетях Ethernet организованы достаточно простые алгоритмы доступа к среде адресации и передачи данных. Для адресации узлов сети используются три типа адресов.

Замечательным свойством сети Ethernet является ее хорошая расширяемость. Технология Ethernet на тонком коаксиальном кабеле позволяет использовать кабель длиной не более 180м, к которому подключается не более 30 ПК. Если ПК в такой сети интенсивно обмениваются информацией, то число их снижается до 20, а иногда даже до 10.

Для Ethernet применяют коаксиальный кабель с волновым сопротивлением не более 50 Ом.

Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабеле (тонкий и толстый Ethernet). Для Ethernet на тонком кабеле используется кабель RG-58A или ГОСТ’овский кабель РК-50 с диаметром 0,2”.

Для толстого Ethernet применяется кабель диаметром 0,4” с защитой от электромагнитных излучений, желтого цвета, максимальная его длина между двумя ПК – 500м, а общая длина кабелей сети при использовании специальных усилителей может составлять 2500м. Этот кабель обычно очень дорогой.

Оптоволоконный кабель обычно состоит из двух проводов, каждый из которых может передавать данные только в одном направлении. На данные не влияют электрические поля. Скорость передачи несколько Гбит/сек. Длина кабеля относительно неограниченна (проблемы начинаются начиная с длины 50 км). Это дорогой кабель, он выгоден для телеконференции.