15. Подуровень управления доступом к среде. Сети Ethernet.

Главной проблемой любых широковещательных сетей является вопрос о том, как определить, кому предоставить канал, если пользоваться им одновременно хотят несколько компьютеров. Протоколы, применяющиеся для определения очередности предоставления канала относятся к подуровню передачи данных, называемому управление доступом к среде (MAC). Этот подуровень особенно важен в локальных сетях, так как почти все они используют канал множественного доступа. Центральная проблема – распределение одного широковещательного канала между многочисленными пользователями, претендующими на него.

Наиболее популярной технологией ЛВС ясвляется технология Ethernet. Исследования начались с обычной телефонной сети исследователем Норманом Абрамсоном и его коллегами из Гавайского университета, которые пытались соединить пользователей, разбросанных по островам, с центральным компьютером в Гонолулу, используя радиосвязь. Чуть позднее, используя исследование Абрамсона и разработки Xerox (персональный компьютер), Боб Меткаф, со своим коллегой Дэвидом Боггсом разработал и реализовал первую локальную вычислительную сеть (1976). Система была названа Ethernet. (От luminiferous ether, что означает «люминесцентный эфир» — вещество, в котором, как когда-то предполагалось, распространяется электромагнитное излучение. Ученые того времени предположили, что такая среда должна быть заполнена специальным эфиром. Только известный эксперимент, проведенный Михельсоном и Морли (Michelson — Morley) в 1887 году, убедил физиков в том, что электромагнитное излучение может распространяться в вакууме.) Тем не менее средой передачи данных в Ethernet был не вакуум, не эфир, а толстый коаксиальный кабель, длина которого могла достигать 2,5 км (с повторителями через каждые 500 м.) К системе с помощью приемопередатчиков(трансиверов), прикрученных к кабелю, можно было подключать до 256 машин.

Кабель с вычислительными машинами, параллельно подключенными к нему, называется моноканалом. Скорость системы составляла 2,94 Мбит/с.

Перед началом обмена данными каждый компьютер прослушивает линию, определяя ее состояние. Если по линии уже передаются данные, значит, она занята и собственную передачу следует отложить. Такой метод обеспечивает исключение наложения данных и является довольно эффективным.

Есть одна проблема, связанная с тем, что компьютеры прослушивают линию, — непонятно, как действовать, если два или более компьютера после определения свободного состояния линии захотят начать передачу? Решение было найдено в том, чтобы компьютеры прослушивали линию и во время собственной передачи и при обнаружении интерференции с чужими данными блокировали бы линию для всех отправителей. При этом тот, кто обнаружил коллизию, должен снять свои данные с линии и в течение случайного интервала времени ожидать повторной попытки. Если и после этого возникнет коллизия, время ожидания удваивается, и т. д. Это позволяет более свободно распределить во времени попытки передачи, чтобы один из компьютеров все-таки смог начать первым.

Xerox Ethernet был настолько популярен, что фирмы DEC, Intel и Xerox в 1978 году совместно разработали стандарт DIX, описывающий Ethernet, работающий со скоростью 10 Мбит/с. С двумя небольшими изменениями DIX превратился в 1983 году в стандарт IEEE 802.3. Меткаф организовал собственную фирму 3Com и стал производить сетевые адаптеры Ethernet для ПК. Было продано более 100 миллионов экземпляров этих устройств.

Технология Ethernet продолжала развиваться, она развивается и сейчас. Уже вышли новые версии, работающие на 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с и выше. Улучшилось качество кабелей и коммутаторов, были добавлены новые возможности.