Низкоуровневые протоколы

Сетевая архитектура (network architecture) — это комбинация стандартов, топологий и про­токолов, необходимых для создания работоспособной сети.

Ethernet. Происхождение

В середине 60-х годов Гавайский университет разработал глобальную вычислительную сеть (ГВС) под названием ALOHA. Как Вы, вероятно, помните из материала предыдущих занятий, ГВС охва­тывает большие пространства, чем ЛВС. Университет, располагавший обширной территорией, ре­шил объединить в сеть все имеющиеся в его распоряжении компьютеры. Одним из ключевых ас­пектов созданной сети явилось использование метода доступа CSMA/CD.

Эта сеть и послужила основой для современных сетей Ethernet. В 1972 году Роберт Меткалф и Дэвид Боггс (Исследовательский центр Пало Альто фирмы Xerox) разра­сти кабельную систему и схему пе­редачи сигналов, а в 1975 году — первый продукт Ethernet. Первоначальная версия Ethernet пред­ставляла собой систему со скоростью передачи - ( 2.94 Мбит/с и объединяла более 100 компьютеров с помощью кабеля длиной в 1 км. Сеть Ethernet фирмы Xerox имела такой успех, что компании Xerox, Intel Соporation и Digital Equipment Corporation разработали стандарт для Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с. Сегодня ее рассматривают как спецификацию, описывающую метод ка­бельного соединения и совместного использования компьютеров информационных систем. Специ­фикация Ethernet выполняет те же функции, что Физический и Канальный уровни модели OSI. Эта разработка лежит в основе спецификации IEEE 802.3.

Основные характеристики

Ethernet — самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она используй узкополосную передачу со скоростью 10 Мбит/с, топологию «шина», а для регулирования трафика в основном сегменте кабеля — CSMA/CD. I Среда (кабель) Ethernet является пассивной, т. е. получает питание от компьтера. Следовательно, она прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора,

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:

- традиционная топология — линейная шина;

- другие топологии— звезда-шина;

-тип передачи — узкополосная;

-метод доступа — CSMA/CD;

-спецификации — IEEE 802.3;

-скорость передачи данных — 10 и 100 Мбит/с;

-кабельная система — толстый и тонкий коаксиальный, UTP.

Формат кадра

Ethernet разбивает данные на пакеты (кадры), формат которых отличается от формата пакетов, используемого в других сетях. Кадры представляют собой блоки информации, пере­даваемые как единое целое. Кадр Ethernet может иметь длину от 64 до 1518 байтов, но сама структура кадра Ethernet использует, по крайней мере, 18 байтов, поэтому размер блока данных в Ethernet— от 46 до 1500 байтов. Каждый кадр содержит управляющую информацию и имеет общую с другими кадрами организацию.

Например, передаваемый по сети кадр Ethernet II используется для протокола TCP/IP. Кадр состоит из частей, которые перечислены в таблице.

Рис. 4.3 Кадр данных Ethernet II

Поле кадра	Описание
Преамбула	Отмечает начало кадра
Местоназначение и источник	Указывает адрес источника и адрес приемника
Тип	Используется для идентификации протокола Сетевого уровня (IP или IPX)
Циклический избыточный код (CRC)	Поле информации для проверки ошибок

Сети Ethernet используют различные варианты кабелей и топологий. Далее будут представлены ва­рианты, основанные на спецификации IEEE.

Стандарты IEEE на 10 Мбит/с

Здесь будут рассмотрены четыре топологии Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с:

- lOBaseT; - 10Base2; - 10Base5; - lOBaseFL. lOBaseT

В 1990 году IEEE опубликовал спецификацию 802.3 для построения сети Ethernet на основе витой пары. lOBaseT (10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная, Т — витая пара) — сеть Ethernet, которая для соединения компьютеров обычно ис­пользует неэкранированную витую пару (UTP). Тем не менее и экранированная витая вара (STP) также может применяться в топологии lOBaseT без изменения каких-либо параметров.

Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представ­ляют собой шину, как и другие конфигурации Ethernet. Обычно коцентратор сети lOBaseT высту­пает как многопортовый (multiport) репитер и часто располагается в распределительной стойке зда­ния. Каждый компьютер подключается к другому концу кабеля, соединенного с концентратором, и использует две пары прово­за: одну — для приема, другую — для передачи.

Максимальная длина сегмента lOBaseT — 100 м (328 футов). Минимальная длина кабеля — 2,5 м (около 8 футов). ЛВС lOBaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.

При скорости передачи выше 10 Мбит/с коммутационные панели перед использованием необхо­димо тестировать. Новейшие концентраторы обеспечивают соединение как для толстого, так и для тонкого коаксиального кабеля Ethernet. При так реализации сети, присоединив мини-трансивер lOBaseT к порту AUI платы сетевого адаптера, несложно перейти от толстого 77 к витой паре (lOBaseT).

Резюме

Категория	Примечания
Кабель	Категория 3,4 или 5 UTP
Соединители	RJ-45 на концах кабеля
Трансивер	Нужен каждому компьютеру (некоторые платы имеют встроенные трансиверы)
Расстояние от трансивера до концентратора	100 м максимум
Магистраль для соединения концентраторов	Коаксиальный или оптоволоконный кабель для объединения в крупные ЛВС.
Общее число компьютеров в ЛВСбез применения специальных компонентов, увеличивающих это количество	По спецификации — до 1024

10Base2

В соответствии со спецификацией IEEE 802.3 эта топология называется 10Base2 [10 -скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, 2 — передача на расстояние при­мерно в два раза превышающее 100 м (фактическое расстояние 185м)].

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель, или тонкий Ethernet, с максималь­ной длиной сегмента 185 м. Минимальная длина кабеля 0,5 м. Кроме того, существует ограничение на максимальное количество компьютеров, которое может быть размещено на 185-метровом сег­менте кабеля, — 30 штук. Компоненты кабеля «тонкий Ethernet»:

BNC баррел-коннекторы;

BNC Т-коннекторы;

ВМС-терминаторы.

Сети на тонком Ethernet обычно имеют топологию «шина». Стандарты IEEE для «тонкого» Ethernet не предусматривают использования кабеля трансивера между Т-коннктором и компьютером. Вместо этого Т-коннектор располагают непосредственно на ^плате сетевого адаптера.

BNC баррел-коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволяет увеличить его общую длину. Напри­мер, Вам нужен кабель длиной 30 м, а у Вас есть сегменты тонкого кабеля по 20 и 5 м. Соедините двумя баррел-коннекторами эти сегменты, чтобы получить ­кабель нужной длины. Однако использо­вание баррел-коннекторов, желательно свести к минимуму, поскольку они ухудшают качество сиг­нала. Сеть на тонком Ethernet — экономичный способ реализации сетей для небольших отделений и рабочих групп. Используемый в такого типа сетях кабель:

- относительно недорогой;

- прост в установке;

- легко конфигурируется.

По спецификации IEEE 802.3, сеть на тонком Ethernet может поддерживать до 30 узлов (компью­теров и репитеров) на один кабельный сегмент.

Правило 5-4-3

Сеть на тонком Ethernet может состоять максимум из пяти сегментов кабеля, соединенных четырьмя репитерами, но только к трем сегментам при этом могут быть подключены рабочие станции. Таким образом, два сегмента остаются зарезервированными для репитеров, их называют межрепитерными связями. Такая конфигурация известна как правило 5-4-3. На рис. 4.5 Вы видите пять магистральных сегментов, четыре репитера. К магистральным сегментам 1, 2, 5 подключены компьютеры. Магистральные сегменты 3 и 4 предназначены только для увеличения общей длины сети.

Поскольку для сетей на тонком Ethernet ограничения слишком жесткие, большие предприятия, чтобы соединить сегменты и увеличить общую длину сети до используют репитеры.

Резюме

Категория	Примечания
Максимальная длина сегмента	185 м (607 футов)
Соединение с платой сетевого адаптера	BNC Т-коннектор
Количество магистральных сег-ментов и репитеров	Используя четыре репитера, можно со-единить пять сегментов
Максимальное количество компью-теров на сегмент	По спецификации — 30
Количество сегментов, к которым могут быть подключены компью-теры	Три сегмента из пяти
Максимальная общая длина сети	925 м (3035 футов)
Общее число компьютеров в ЛВС без применения специальных компонентов, увеличивающих это количество	По спецификации — до 1024

10Base5

В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5 [10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, 5 — сегменты по 500 м (5 раз по 100 м). Известно и другое ее название - стандартный Ethernet Сети на толстом коаксиальном кабеле (толстый Ethernet) обычно используют топологию «шина» Толстый Ethernet может поддерживать до 100 узлов (рабочих станций репитеров и т д.) на магистральный сегмент Магистраль, или магистральный сегмент. — главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенны­ми к ним рабочими станциями и репитерами Сегмент толстого Ethernet может иметь длину 500 м при общей длине сети 2500 м (8200 футов)

Расстояния и допуски для толстого Ethernet больше, чем для тонкого Ethernet.

Кабель «толстый Ethernet»

Компоненты кабельной системы:

- Трансиверы

Трансиверы, обеспечивая связь между компьютером и главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира», соединенным с кабелем

-Кабели трансиверов

-Кабель трансивера (ответвляющийся кабель) соединяет трансивер с платой сетевого адаптера

-DlX-коннектор, или АШ-коннектор. Этот коннектор расположен на кабеле трансивера.

-Коннекторы N-серии (в том числе баррел-коннекторы) и терминаторы N-серии

Компоненты толстого Ethernet работают так же, как компоненты тонкого Ethernet на рис показан кабель «толстый Ethernet» с подключенным трансивером и кабелем трансивера, на котором Вы видите DIX-, или AUI-коннектор.

Правило 5-4-3

Сеть на толстом Ethernet может состоять максимум из пяти магистральных сегментов соединенных репитерами (то спецификации IEEE S02 3), но только к трем сегментам при этом могут быть подключены компьютеры. При вычислении общей длины «толстый Ethernet» длина кабеля трансивера не учитывается, т.е. в расчет принимают только длину сегмента кабеля «толстый Ethernet».

Минимальное расстояние между соседними подключениями — 2,5 м (с футов). В это расстояние не входит длина кабеля трансивера .Толстый Ethernet: разработан для построения ЛВС в рамках большого отдела или всего здания.

Резюме

Категория	Примечания
Максимальная длина сегмента	500м (1650 футов)
Трансиверы	Трансиверы, обеспечивая связь между компьютером и главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира», соединенным с кабелем
Максимальное расстояние между компьютером и трансивером	Соединены с сегментом 50 м (164 фута)
Минимальное расстояние между трансиверами	2,5 м (8 футов)
Количество магистральных сегментов и репитеров	Используя четыре репитера, можно соединить пять сегментов
Количество сегментов, к которым могут быть подключены компьютеры	Три сегмента из пяти
Максимальная общая длина сети	2500 м (8200 футов)
Максимальное количество компьютеров на сегмент	По спецификации — 100

Комбинирование толстого и тонкого Ethernet

Обычно в крупных сетях совместно используют толстый и тонкий Ethernet Толстый Ethernet хорошо подходит в качестве магистрали, а для ответвляющихся сегментов применяют тонкий Ethernet Вероятно, Вы помните, что толстый Ethernet имеет мед­ную жилу большего сечения и может передавать сигналы на большие расстояния, чем тонкий Ethernet Трансивер соединяется с кабелем «толстый Ethernet», AUI-коннектор кабеля трансивера включается в репитер Ответвляющиеся сегменты тонкого Ethernet соединяются с репитером, а к ним уже подключаются компьютеры

lOBaseFL

lOBaseFL (10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, FL — оптоволоконный кабель) представляет собой сеть Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соединены оптоволоконным кабелем

Основная причина популярности lOBaseFL - возможность прокладывать кабель между репитерами на большие расстояния (например, между зданиями) Максималь­ная длина сегмента lOBaseFL - 2000 м

Стандарты IEEE на 100 Мбит/с

Новые стандарты Ethernet позволяют преодолеть скорость передачи в 10 Мбит/с. Эти новые возможности разрабатываются для таких приложений, порождающих интен­сивный трафик, как:

CAD (системы автоматического проектирования);

САМ (системы автоматического производства);

видео;

отображение и хранение документов.

Известны два стандарта Ethernet, которые могут удовлетворить возросшие тре­бования:

lOOBaseVG-AnyLAN Ethernet;

lOOBaseX Ethernet (Fast Ethernet).

И Fast Ethernet, и lOOBaseVG-Any LAN работают примерно в пять-десять раз бы­стрее, чем стандартный Ethernet. Кроме того, они совместимы с существующей ка­бельной системой lOBaseT. Это означает, что перейти от lOBaseT к этим стандартам достаточно просто и быстро.

100VG-AnyLAN

100VG (Voice Grade) AnyLAN — новая сетевая технология, которая сочетает в себе эле­менты Ethernet и Token Ring. Эта технология, разработанная фирмой Hewlett-Packard, в настоящее время совершенствуется стандартом IEEE 802.12. Спецификация 802.12 — стандарт передачи кадров Ethernet 802.3 и пакетов Token Ring 802.5.

Эта технология имеет несколько названий:

100VG-AnyLAN;

lOOBaseVG;

• VG;

минимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с;

• поддержка каскадируемой топологии «звезда» на основе витой пары категории 3, 4 или 5 и оптоволоконного кабеля;

метод доступа по приоритету запроса (различаются два уровня приоритета: низкий и высокий);

поддержка средств фильтрации персонально адресованных кадров в концентраторе (для повышения степени конфиденциальности);

поддержка передачи кадров Ethernet и Token Ring.I

AnyLAN.

Спецификации

Перечислим возможности некоторых из существующих в настоящее время специфи­каций 100VG-AnyLAN:

Топология

Сеть lOOVG-AnyLAN строится по топологии «звезда», где все компьютеры сое с концентратором. Сеть можно расширять, добавляя «дочерние» (child) концентраторы к центральному, «родительскому» (parent), который относится к ним так же, как и к компьютерам, т.е. родительские концентраторы управляют передачей компьютеры соединенных со своими «детьми».

Некоторые соображения

Представленная технология требует использования специальных концентрате плат. Кроме того, длина кабеля lOOBaseVG, по сравнению с lOBaseT и другими {реализациями Ethernet, ограничена: общая длина пары кабелей от концентратора lOOBasе до компьютеров не может превышать 250 м. Чтобы преодолеть это ограничение, q использовать специальное оборудование. Ограничения длины кабеля приведут к тому, что для lOOBaseVG потребуется больше кабельных стоек, чем для lOBaseT.

lOOBaseX Ethernet

Этот стандарт, иногда называемый Fast Ethernet, является расширением существующего стандарта Ethernet. Он строится на UTP категории 5, использует метод доступа CSMA/CD и топологию «звезда-шина» (подобно lOBaseT), где все кабели подключен к концентратору.

Спецификации среды

- lOOBaseX включает три спецификации среды передачи:

- 100BaseT4 (UTP категории 3, 4 или 5 с четырьмя парами проводов);

-100BaseTX (UTP или STP категории 5 с двумя парами проводов);

- 100BaseFX (двухжильный оптоволоконный кабель).

В следующей таблице приведена расшифровка их названий.

Элемент	Представление	Фактическое значение
100	Скорость передачи	100 Мбит/с
Base	Тип передачи сигнала	Узкополосная передача
Т4	Тип кабеля	Витая пара с использованием четырех пар обыкновенных телефонных проводов
ТХ	Тип кабеля	Витая пара с использованием двух пар проводов для передачи данных
FX	Тип кабеля	Двухжильный оптоволоконный кабель

Некоторые соображения

Ethernet может использовать несколько протоколов связи, в том числе и TCP/IP, ко­торый хорошо работает в операционной среде UNIX®. Поэтому Ethernet так популя­рен в научных и образовательных системах.

Сегментация

Производительность Ethernet можно повысить, разделите перегруженный сегмент на два, соединенные мостом или маршрутизатором. Трафик в каждом сегменте при этом уменьшается, так как меньшее число компьютеров в сегменте пытается осуществить передачу, и время доступа к кабелю сокращается. Разделение сегмента - удачный ход при подсоединении к сети новых пользовате­лей или установке новых приложений, интенсивно работающих с сетью (например, баз данных и видеоприложений).

Таблица 4.1 Обзор типов кабелей и характеристик

Тип кабеля	Коаксиал	Витая пара	Оптоволокно	Комбинированный
Спецификация	10Base5 10Base2	10BaseT 100BaseT 100BaseTX 100BaseT2 100BaseT4 100BaseVG/100VG- AnyLAN 1000BaseCX 1000BaseTX	10BaseF 100BaseFX 1000BaseLX 1000BaseSX 10GBaseER 10GBaseEW 10GBaseLR 10GBaseLW 10GBaseLX4 10GBaseSR 10GBaseSW	Отсутствуют
Физическая топология	Шина	Звезда Кольцо	Звезда Кольцо	Шина Звезда Кольцо
Скорость	10 Мбит/с	10 Мбит/с 100 Мбит/с 1 Гбит/с	От 10 Мбит/с до нескольких Гбит/с	10 Мбит/с и выше в зависимости от структуры и сетевых приложений
Эксплуатационная гибкость	Средняя	Высокая	Низкая	От высокой до низкой

Домен коллизий

В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий.

Домен коллизий – это часть сети, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла. Сеть Ethernet, построенная на повторителях, всегда образует один домен коллизий. Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Мосты, маршрутизаторы и коммутаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий.

Если в одном из концентраторов сети Ethernet произошло столкновение кадров, то в соответствии с логикой работы сигнал коллизии распространится по всем портам всех концентраторов. Если же вместо одного из концентраторов поставить мост, то его порт воспримет сигнал коллизии, но не передаст его на свои остальные порты. Мост просто отработает коллизию средствами того порта, который подключен к общей среде.

Gigabit Ethernet

Технология Gigabit Ethernet представляет собой дальнейшее развитие стандарта 802.3 для сетей Ethernet. Основная цель Gigabit Ethernet состоит в значительном повышении скорости передачи данных с сохранением совместимости с уже установленными сетями на базе Ethernet. Необходимо обеспечить возможность пересылки данных между сегментами, работающими на разных скоростях, что позволило бы упростить архитектуру мостов и коммутаторов.

Вскоре после появления на рынке продуктов Fast Ethernet появились некоторые проблемы при построении корпоративных сетей. Часто серверы подключенные по 100-мегабитному каналу, перегружали магистрали сетей, работающих также на скорости 100 Мбит/с. Появилась потребность в более высоком уровне иерархии скоростей. Поэтому в 1995г. исследовательской группе по изучению высокоскоростных технологий IEEE было предписано заняться выработкой стандарта Ethernet с более высокой скоростью. Разработка технологии Gigabit Ethernet началась в ноябре 1995г., когда была сформирована рабочая группа (IEEE 802.3z), рассматривающая возможность развития Fast Ethernet до гигабитных скоростей.

Эта технология представляет собой "истинный" Ethernet, т. к. в ней применяется метод доступа CSMA/CD и она разработана как непосредственное обновление для практи­чески любых Ethernet-сетей lOOBaseX, которые соответствуют всем установ­ленным стандартам Gigabit Ethernet. Также проектировщики технологии Gi­gabit Ethernet стремились сделать ее притягательной для пользователей сетей с маркерным кольцом в звездообразных физических топологиях, которые могут быть преобразованы в комбинацию сетей Fast Ethernet и Gigabit Eth­ernet, обеспечивающую дополнительную полосу пропускания для разви­вающихся клиент-серверных, мультимедиа- и VPN-приложений. Технология Gigabit Ethernet одобрена ассоциацией Gigabit Ethernet Alliance, в которую входят свыше 120 компаний-участников.

В особенности технология Gigabit Ethernet ориентирована на конфигурации, которые используют маршрутизируемую передачу⁷ данных на Сетевом уровне (Уровне 3). Первым принятым стандартом Gigabit Ethernet был стандарт IEEE 802.3z на оптоволоконные многомодовые и одномодовые кабели. Вслед за ним был принят стандарт IEEE 802.ЗаЬ на витую пару. Существующие в на­стоящее время стандарты Gigabit Ethernet перечислены в Таблица 4.2

Таблица 4.2 Спецификации Gigabit Ethernet

Реализация технологии	Описание Gigabit Ethernet
1000BaseCX (короткие со единения между коммутаторами)	Для соединения двух коммутаторов на расстоянии до25м используется экранированный медный двухпроводный кабель
1000BaseLX	Используется многомодовый оптоволоконный 62,5/ (длинноволновый лазер) 125 мкм кабель на расстоянии до 550 м; многомодо вый 50/125 мкм кабель на расстоянии до 550 м и одномодовый 10 мкм кабель на расстоянии до 5000 м
1000BaseSX	Используется Многомодовый оптоволоконный 62,5/1 (коротковолновый лазер) 125 мкм кабель на расстоянии до 220 или 275м (расстояние зависит от частоты в кабеле) и многомодовый 50/125 мкм кабель на расстоянии до 500 или 550 м (расстояние зависит от частоты в кабеле)
1 0OOBaseTX (витая пара)	Применяется витая пара категории 5, состоящая из 4-х пар проводников; длина кабельных сегментов — до 100м

10 Gigabit Ethernet

С ноября 2002 г. группа IEEE работает над стандартом, принятие которого позволит передавать трафик 10 Gigabit Ethernet по медным проводам. Технология 10 Gigabit Ethernet, одобренная стандартом IEEE 802., пред­ставляет собой высокоскоростной сетевой протокол, конкурирующий с другими скоростными технологиями региональных и глобальных сетей, в частности, с сетями SONET. Кроме то­го, она предназначена для реализации быстрых магистралей в локальных сетях. Эта технология соответствует "истинному" стандарту Ethernet, однако функционирует только в полнодуплексном режиме (одновременная двуна­правленная передача данных в одной коммуникационной среде), из-за чего отпадает необходимость в использовании метода CSMA/CD в силу принци­пиального отсутствия конфликтов пакетов. а момент стандарт был определен только для оптоволоконного кабеля.

Технология 10 Gigabit Ethernet продвигается ассоциацией 10 Gigabit Alliance, основанной компаниями 3Com, Cisco, Extreme Networks, Intel, Nortel, Sun Microsystems и World Wide Packets и имеющей в своем составе свыше 120 компаний-участии ков. В табл. 4.2 перечислены существующие на дан­ный момент стандарты 10 Gigabit Ethernet. Для некоторых стандартов (например, для lOGBaseSR и lOGbaseSW) указаны одинаковые предельные расстояния и тип кабеля; однако это разные спецификации, поскольку они отличаются типом'интерфейсов и коммуникационными параметрами.

Таблица 4.3 Спецификации 10 Gigabit Ethernet

Реализация технологии	Описание Gigabit Ethernet
lOGBaseEW	Одномодовый оптоволоконный 9/125 мкм кабель для расстояний не более 40 000 м
10GBaseER	Одномодовый оптоволоконный 9/1 25 мкм кабель для расстояний не более 40 000 м
10GBaseLR	Одномодовый оптоволоконный 9/1 25 мкм кабель для расстояний не более 10 000 м
10GBaseLW	Одномодовый оптоволоконный 9/125 мкм кабель для расстояний не более 10 000 м
lOGBaseLX4	Многомодовый оптоволоконный 62, 5/125 мкм кабель для расстояний не более 300 м
lOGBaseSR	Многомодовый оптоволоконный 50/125 мкм кабель для расстояний не более 65 м
10GBaseSW	Многомодовый оптоволоконный 62, 5/125 мкм кабель для расстояний не более 65 м

Еще несколько лет назад большинство экспертов даже не рассматривали медную проводку в качестве среды передачи для 10 Gigabit Ethernet. Но технология уже реализуется по недорогой медной проводке, пока, правда, дальность передачи невелика — всего около 4,5 м. Нормирующие органы при утверждении первоначального варианта стандарта исходили из того, что в случае медных проводов требуемая дальность передачи недостижима. Однако в настоящее время имеется два подхода к использованию 10 Gigabit Ethernet по медным проводам протяженностью до 100 м. «Первый подход называется 10GBaseCX4, а второй 10GBaseT», — поясняет Брэдли Бут, архитектор коммуникационной группы компании Intel и председатель рабочей группы 10GBaseT 802.3 IEEE.

Группа 10GBaseCX4, а точнее, IEEE P802.3ak (параметры физического уровня и управления для обеспечения скорости до 10 Гбит/с, тип 10GBaseCX4), определяет технологию передачи со скоростью 10 Гбит/с по восьми твинаксиальным жилам на расстояние до 15 м. Таким образом при помощи медных проводов можно объединить в сеть несколько стоек. Эта технология использует определенный в стандарте IEEE 802.3ае интерфейс подключения устройств со скоростью 10 Гбит/с (10 Gigabit Attachment Unit Interface, XAUI). Как и прочие стандарты Ethernet, XAUI поддерживает существующие физические подключения прочих сетей, в данном случае Infiniband со скоростью 10 Гбит/с и Fibre Channel, которые могут работать по коротким медным проводам. Типичными областями применения являются каскадируемые коммутаторы или серверные фермы.

10GBaseT возник благодаря желанию получить скорость 10 Гбит/с по традиционным витым парам. Сейчас в стадии обсуждения находится передача в частотном диапазоне до 400 и 600 МГц на расстояние до 100 м, но не исключено, что в итоге выбор будет сделан в пользу меньших расстояний. Заботясь о максимально широком охвате рынка, группа намерена разработать стандарт для медной проводки Категории 5 (и лучше). В конце концов, стандарты имеет смысл принимать только тогда, когда они технически реализуемы и применимы на практике. В мире доминирует Категория 5, поэтому производители хотели бы, чтобы стандарт был рассчитан именно на эту проводку. Между тем у европейских производителей наибольший интерес вызывает Категория 6, ввиду ее повсеместного распространения в Европе.

Неважно, какая проводка используется: технические проблемы очень велики, поскольку в любом случае необходимо подавить электрические и магнитные помехи. «Выбранная для 10GBaseT модель соответствует Gigabit Ethernet. Она предусматривает передачу по четырем парам, и в ней идентифицируются девять источников шума. Первые три представляют собой перекрестные помехи на ближнем конце, еще три — перекрестные помехи на дальнем конце, а последние три — это внешние помехи, помехи от оборудования и эхо». «Максимальная скорость передачи определяется соотношением между сигналом и шумом, поэтому идет работа над устранением помех. Эхоподавление — один из самых известных методов. Но одного его недостаточно, необходимо подавление и других помех». Хотя требуемая вычислительная мощность довольно высока, организация считает проблему решаемой. Впрочем, первые продукты стандарта 10GBaseT появятся на рынке не раньше 2006 г.

СЛЕДУЮЩИЕ ШАГИ

За скоростью 10 Гбит/с следует очередная ступень — 40 Гбит/с. Следующей оптической спецификацией в области телекоммуникаций станет спецификация SONET ОС-768 на 40 Гбит/с. Пока это самая быстрая спецификация SONET, определенная американским комитетом Т1 (она эквивалентна STM-256 в европейской спецификации SDH). Соответствующие подходы уже рассматриваются, и через год-два стандарт может появиться, причем некоторые производители выпустят на рынок соответствующую продукцию даже раньше.

Переход к передаче со скоростью 40 Гбит/с станет завершающим этапом развития Ethernet, в результате которого появились Fast Ethernet (100 Мбит/с), Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet. Скорость в 100 Гбит/с хотя и возможна, но бессмысленна и сложно реализуема, поскольку стандарт физического интерфейса для нее отсутствует.

Чтобы вывести Ethernet на уровень 100 Гбит/с, потребовалась бы новая оптическая спецификация первого уровня модели взаимодействия открытых систем. Ее появление означало бы, что цель IEEE, т. е. господство Ethernet в области телекоммуникаций, достигнута.

Появление стандарта Ethernet

До того как организация по стандартизации IEEE примет новый стандарт Ethernet, необходимо определить область его применения. В рамках пленарных заседаний, проходящих трижды в год, делегаты предлагают тему, обсуждают ее и проводят голосование в комитетах «по интересам». Если предложение получает большинство голосов присутствующих, то в IEEE создается соответствующая группа для изучения вопроса. Она проверяет, насколько целесообразна разработка стандарта и возможна ли его техническая реализация в принципе.

Результаты обобщаются в так называемом «запросе на авторизацию проекта» (Project Authorization Request, PAR). Позднее PAR рассматривается и проверяется различными организациями (к ним относятся руководящие органы группы 802, комитет новых стандартов Nescom и совет по стандартам ассоциации IEEE) с разных точек зрения. Лишь после того, как все высказали свое мнение, создается рабочая группа по разработке стандарта.

Эта рабочая группа подготавливает проекты, т. е. общие схемы стандартов, и они, в свою очередь, опять выдвигаются на голосование. Члены группы могут вносить свои замечания, которые включаются в документ. Лишь после обсуждения всех поступивших замечаний результаты передаются в «комитет по рассмотрению стандартов» (Standards Review Committee, Revcom). Этот комитет и решает вопрос об утверждении стандарта.

Apple Talk и ArcNet .

Среда Apple Talk

Сетевое обеспечение Apple включает следующие компоненты:

1. Apple Talk - это сетевая архитектура Apple, которая входит в операционную систему Macintosh. Т.е. сетевые возможности встроены в каждую машину Macintosh. Архитектура представляет собой набор протоколов , соответствующих модели OSI

2. LokalTalk . Под сетью Apple Talk обычно подразумевают сеть LokalTalk. Она имеет следующие характеристики:

• Метод доступа - CSMA/CA;

• Топология – шина или дерево;

• Кабельная система – экранированная витая пара, но можно использовать оптоволоконный кабель или UTP.

LokalTalk это дешевый вариант, т.к. сеть встроена в аппаратные средства .Широкого распространения не имеет из-за низкой произвожительности.

Сеть LokalTalk может поддерживать до 32 устройств.

3. Apple Share. Это файловый сервер в сети Apple Talk. Клиентское программное обеспечение входит в состав ОС Apple. Существует также принт-сервер Apple Share, который представляет собой принтер печати на базе сервера.

4. Зоны. Отдельные сети LokalTalk объединяются в одну большую сеть с помощью зон. Каждая присоединенная подсеть идентифицируется именем какой-либо зоны. Пользователи одной подсети LokalTalk могут иметь доступ к услугам другой подсети просто выбрав нужную зону. Так сеть расширяется. Сети иной архитектуры, например Token Ring также могут таким образом присоединяться к Apple Talk. Рабочие группы в одной сети тоже могут делиться на зоны, чтобы снизить нагрузку на сеть. Каждая зона может иметь свой принт-сервер.

5. Ether Talk. Плата Ether Talk позволяет сетевым протоколам Apple Talk работать с коаксиальным кабелем Ethernet. С платой поставляется программное обеспечение, совместимое с последней версией Apple Talk

6. Token Talk. Плата расширения, позволяющая присоединиться к сети Token Ring. Apple Talk могут использовать также IBM –совместимые ПК, мэйнфреймы IBM, компьютеры VAX фирмы Digital, некоторые UNIX – компьютеры.

Среда ArcNet

Это простая, гибкая, недорогая сетевая архитектура для сетей масштаба рабочей группы. Первые платы были выпущены в 1983г. Технология ArcNet соответствует категории 802.4. Использует метод доступа с передачей маркера, топологию “звезда – шина”, скорость 2,5 Мбит/сек. Более поздняя версия имеет скорость 20 Мбит/сек. Маркер переходит од одного компьютера к другому согласно назначенным им порядковым номерам, независимо от их физического расположения.

Стандартный пакет ArcNet содержит : адреса источника и приемника, размер данных 508 байт в раней версии и 4096 в новой.

Каждый ПК соединен с концентратором кабелем. Хабы могут быть пассивными, активными и интеллектуальными. Последние – это активные, обладающие диагностическими средствами (например, обнаружить изменения в конфигурации и удаленно управлять работой сетевых устройств.). Стандартным является коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 93 Ом. При использовании BNC- коннекторов макс. Длина кабеля 610м, при топологии «звезда» и 305м для «шины». При использовании UTP с соединителями RJ-45 макс. Длина кабеля 244 м при обоих топологиях.

ARCnet

ARCnet (Attacked f&source Computer Network) является самой старой из рассматриваемых в данной локальных сетей. Она была создана в Datapoint Corporation в 1977г. Топология ARCnet разработана jk до появления предложенных IBM стандартов с передачей маркера. Существует версия данной архитектуры от Novell под названием RX-Net и «турбо"-версия TRX-Net.

Принцип работы ARCnet

ARCnet комбинирует схемы с передачей маркера со звездообразной, шинной или древовидной топологией (вместо кольцевой топологии, как в IBM Token Ring). Пример сети ARCnet представлен на рис.

Кабельная система ARCnet

В ARCnet применяются три типа кабелей: коаксиальный, UTP и волоконно-оптический. Наибе распространен коаксиальный кабель RG-62/U. Он позволяет увеличить расстояние передачи сигнала и повысить стабильность работы сред с интенсивным трафиком.

Кабель UTP применяется со специальными платами и концентраторами UTP. UTP допускает д. кабеля до 121 м, хотя отдельные виды специализированного оборудования (такого, как Thomas-Con позволяют увеличить ее до 242 м. На каждом кабеле должно "сидеть" не более 32 станций. Кабель "неэкранированная витая пара" должен иметь не менее 2 оборотов на фут и полное сопротивление 105 ом. Во многих сетях ARCnet UTP применяется для простого и надежного соединения с клиент; а коаксиальный кабель используется на длинных участках сети.

Максимальное число узлов в сети ARCnet – 255

Максимальное расстояние между активным и пассивным концентратором – 30м.

Несколько узлов (не более 8) могут совместно работать с одним кабелем как с линейной шиной. При этом они подключаются с помощью Т-разъемов BNC. Такой кабель должен иметь длину более 303 м.

В некоторых более новых компонентах топологии ARCnet поддерживаются волоконно-оптические кабели. Такой кабель имеет максимальное расстояние 3485 м. К важным его преимуществам othoci поддержка рабочих станций, удаленных на большие расстояния.

Рис. 4.5 Сеть ARCnet

Платы и концентраторы ARCnet

К трем важным компонентам топологии ARCnet можно отнести:

• Платы с низким полным сопротивлением

• Активные концентраторы

• Пассивные концентраторы

Платы с низким полным сопротивлением (low-impedance) создают достаточно сильный сии чтобы он мог дойти до активного концентратора, удаленного на 606 м. Как уже говорилось выше, выполняют также функции фильтрации.

Активные концентраторы усиливают поступающие сигналы, что позволяет увеличить длину кабеля. Кроме того, они разделяют сигнал по нескольким портам. Если в сети более четырех узлов, то дл конфигурирования нужны активные концентраторы. К портам активного концентратора можно подключать пассивные концентраторы, сетевые платы (NIC) или другие активные концентраторы.

Серверы должны соединяться с активным концентратором. Активный концентратор занимает • в топологии ARCnet центральное место. Такие концентраторы обычно имеют 8 портов (хотя конкретное число портов зависит от производителя). К неиспользуемым портам активных концентраторов рекомендуется подключать нагрузку — 93-омные резисторы (но это необязательно).

Пассивные концентраторы нельзя соединять с другими пассивными концентраторами. Их можно подключать только к активным устройствам (таким, как активные концентраторы или сетевые платы), связано с тем, что пассивные концентраторы не усиливают сигнал. Обычно пассивные концентраторы имеют 4 порта. Любой неиспользуемый порт пассивного концентратора нагружается 93-омным терминатором.

Пример топологии ARCnet с активными и пассивными концентраторами показан на рис. 4.5.