3. Формат протокола Gigabit Ethernet и назначение основных его составляющих. Порядок доступа к среде передачи.

1000Base-T или Gigabit Ethernet позволяет передавать информацию со скоростью до гигабита в секунду. Основная идея Gigabit Ethernet сохранить механизмы технологий Ethernet при скорости 1000 Мбит/с. Высокоскоростные сети Gigabit Ethernet определены стандартом IEEE 802.3z.

В данной технологии:

-сохраняются все форматы кадров Ethernet;

-поддерживается метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD);

-применяются все основные виды кабелей, используемых в технологии Ethernet (волоконно оптический, витая пара, экранированная витая пара);

-производительность 1Гбит/с;

-максимальная длина сегмента 25м;

- минимальный размер кадра 4096 бит;

Характеристики производительности Gigabit Ethernet зависят от того, использует ли коммутатор режим передачи кадров с расширением или же предает их в режиме пульсаций. В режиме пульсаций характеристики в 10 раз отличаются от характеристик Fast Ethernet.

Стандарт IEEE 802.3z имеет несколько версий:

-1000BaseSX. Работа по многомодовому волокну на длине волны 850 нм. Максимальная длина сегмента в полудуплексном режиме – 100м; в дуплексном – до 800м.

-1000BaseLX. Работа по многомодовому или одномодовому волокну на длине волны 1310 нм. Максимальная длина сегмента для одномодового волокна – 5км, многомодового -550м.

-1000BaseCX. Использует для передачи твинаксиальный кабель, которые представляет собой два коаксиальных кабеля в общей оплетке. Возможен по такому кабею только полудуплексный режим. Максимальная длина сегмента – 25м.

Порядок доступа:

1) Узел, желающий, передать информацию прослушивает среду передачи (дожидаясь освобождения, если она занята) т.е. прослушивается чужая несущая, это и есть контроль несущей.

2) Дождавшись освобождения канала, узел передает свой информационный пакет (в нем содержится адрес получателя и адрес отправителя) продолжая одновременно с передачей прослушивание передающей среды своим приемником.

3) Если приемник слышит только свой собственный пакет, то процесс передачи считается нормально завершенным

4) Все другие узлы сети одновременно получают отправленный пакет, но принимает его только тот узел, которому он адресован. После этого с помощью другого специального пакета получатель извещает отправителя о приеме пакета.

5) Если приемник начинает слышать не только свой собственный пакет, но и чей-то чужой, он воспринимает это как коллизию передачи. Все станции при этом слышат шум, происходит разрыв связи и обе станции прекращают прием и передачу. Точно также прекращает передачу и тот узел, который пытался передавать

6) Узлы, участвующие в коллизии выдерживают технологическую паузу и пытаются повторно передать сообщения до тех пор, пока не пройдет успешная передача.

В раздатке 10Gbase Ethernet – 10-гигабитный Ethernet.

1.4 Назначение коммутаторов используемых в сетях передачи данных, их функции, принципы построения и способы передачи.

См.раздатку

Коммутатор – выглядит как высокоскоростной многопортовый мост в который встроен механизм коммутации и позволяет осуществить широковещательное сегментирование локальной сети и обеспечивает выделение полосы пропускания к рабочим станциям. Коммутаторы устраняют физические ограничение, возникающие вследствие совместного использования концентратора, поскольку они логически группируют ползователей и порты всего предприятия.

Основным назначением коммутаторов является прием, анализ и отправка данных по выбранному направлению.

1. Коммутатор на центральном процессоре общего назначения.

Для связи с интерфейсными портами I/O используется внутренняя скоростная шина.

Основным недостатком таких коммутаторов была их низкая скорость. Универсальный процессор никак не мог справиться с большим объемом специализированных операций по пересылке кадров между интерфейсными модулями.

2. Коммутатор на основе коммутационной матрицы.

Коммутационная матрица обеспечивает быстрый способ взаимодействия процессоров портов. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора.

Базовая архитектура на основе коммутационной матрицы обеспечивает соединение входных портов с выходными портами в виде матрицы. В местах пересечения проводников, соединяющих входные порты с выходными, находятся коммутирующие устройства, которыми управляет специальный контроллер. В каждый момент времени, анализируя адресную информацию контроллер сообщает коммутирующим устройствам, какой входной порт должен быть подключен к какому выходному порту. Если два пакета будут переданы на один и тот же выходной порт, то он будет заблокирован.

Недостатки: 1. Отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы - если составной канал невозможно построить из-за занятости выходного порта или промежуточного коммутационного элемента, то дан­ные должны накапливаться в их источнике, в данном случае - во входном блоке порта, принявшего кадр. 2. Сложность наращивания числа коммутируемых портов.

Достоинства - высокая скорость коммутации и регулярная структура, которую удобно реализовывать в интегральных микросхемах

3. Коммутаторы с общей шиной.

В коммутаторах с общей шиной процессоры портов связывают высокоскоростной шиной, используемой в режиме разделения времени. Чтобы шина не блокировала работу коммутатора, ее производительность должна равняться по крайней мере сумме производительности всех портов коммутатора.

Кадр должен передаваться по шине небольшими частями, по нескольку байт, чтобы передача кадров между несколькими портами происходила в псевдопараллельном режиме, не внося задержек в передачу кадра в целом. Размер такой ячейки данных определяется производителем коммутатора. Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине, тэг, в котором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тэгов, который выбирает тэги, предназначенные данному порту.

Шина, так же как и коммутационная матрица, не может осуществлять промежуточную буферизацию, но так как данные кадра разбиваются на небольшие ячейки, то задержек с начальным ожиданием доступности выходного порта в такой схеме нет - здесь работает принцип коммутации пакетов, а не каналов.

Коммутатору используются в основном для трансляции локальных сетей в протокол АТМ.

4. Коммутаторы с разделяемой памятью.

Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров соединяются с переключаемым выходом этой памяти. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных портов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной для каждого выходного порта. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения пакета. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков процессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора.

Память должна быть достаточно быстродействующей для поддержания скорости переписи данных между N портами коммутатора. Применение общей буферной памяти, гибко распределяемой менеджером между отдельными портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта.