18. Подуровень управления доступом к среде. Сеть Ethernet. Кабели 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 является технология Ethernet. Кабель подключается параллельно к вычислительным машинам. 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. Но компьютеры прослушивают линию и во время собственной передачи и при обнаружении интерференции с чужими данными блокируют 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.

В сетях Ethernet обычно используются четыре типа кабеля:

1. Кабель 10Base5 («толстый Ethernet») стал первым носителем данных в сетях 802.3. Он внешне напоминал желтый садовый шланг для поливки растений, и через каждые 2,5 м имелась маркировка мест подсоединения отводов. Соединения обычно делаются на основе ветвителей «зуб вампира». Зуб ответвителя чрезвычайно аккуратно вводится на половину толщины внутренней жилы кабеля. Обозначение 10Base5 говорит о следующем: скорость работы — 10 Мбит/с, сигнал смодулированный(передается на базовой частоте, BASEband signaling), максимальная длина сегмента — 500 м. Узлов на сегмент – 100. Когда-то был разработан широкополосный вариант 10Broad36, но он так и не появился на мировом рынке и практически исчез.

2. Кабель типа 10Base2 («тонкий Ethernet») пришел на смену толстому Ethernet, который, в отличие от шлангоподобного 10Base5, замечательно сгибается. В системе 10Base2 соединение с кабелем представляет собой обычный Т-образный пассивный BNC-коннектор. Электроника приемопередатчика располагается на плате контроллера, и у каждой станции обычно имеется свой приемопередатчик. BNC-коннекторы проще в использовании и надежнее. Кроме того, они гораздо дешевле, и их удобнее монтировать. Недостатком является меньшая, чем у 10Base5, максимальная длина сегмента — 185 м, то есть на сегмент можно «посадить» не более 30 машин.

3. Кабель типа 10Base-T (витая пара). Используется метод - измерение отраженного сигнала, с помощью которого обнаруживаются обрывы кабеля. Основная идея такова: по каналу передается импульс определенной формы. Если он встречает на своем пути какую-либо преграду или конец кабеля, образуется эхо, которое приходит обратно к отправителю. Тщательно измерив временной интервал между отправкой импульса и приходом эха, можно локализовать неисправность. В системе 10Base-T никакого общего кабеля нет, есть только концентратор, к которому каждая машина подсоединена при помощи своего собственного кабеля. В такой конфигурации добавление и удаление станции осуществляются проще, а обрыв кабеля обнаруживается довольно легко. Недостатком системы 10Base-T является ограничение максимальной длины кабеля длиной 100 м, в лучшем случае 200 м. Тем не менее системы 10Base-T быстро стали доминировать в сетях Ethernet благодаря легкости их установки и возможности использования уже существующей стандартной телефонной проводки. Узлов на сегмент – 1024.

4. Кабель типа 10Base-F (оптоволоконный кабель). Такой кабель довольно дорог вследствие высокой цены соединителей и терминаторов, однако он обладает отличным отношением сигнал/шум и к тому же позволяет соединять сильно удаленные друг от друга концентраторы. Максимальная длина сегмента – 2000 м. Узлов на сегмент – 1024. Лучший вариант при прокладке между зданиями.