Сетевые технологии

Сетевая технология – совокупность требований и стандартов к каналам связи, протоколам передачи и интерфейсам компьютерной сети.

Ethernet/IEEE 802.3

Ethernet был разработан в корпорации Xerox в 1970-м году. На сегодняшний день Ethernet и IEEE 802.3 являются наиболее распространенными протоколами локальных вычислительных сетей. Сегодня термин Ethernet чаще всего используется для описания всех ЛВС работающих по принципу множественный доступ с обнаружением несущей (carrier sense multiple access/collision detection (CSMA/CD)), которые соотвествуют Ethernet, включая IEEE 802.3. Ethernet хорошо подходит для приложений, где локальные коммуникации должны выдерживать высокие нагрузки при высоких скоростях в пиках.

Станции, подключённые по технологии Ethernet, использующие метод CSMA/CD могут получить доступ к несущей в любое время. Перед тем как послать данные, станция «прослушивает» сеть, чтобы удостовериться, что никто больше не использует её. Если среда передачи используется, то станция задерживает передачу. Если же – нет, то начинает передавать. Коллизия происходит, когда две станции, прослушав сетевой трафик и обнаружив «тишину», начинают передачу одновременно. В этом случае обе передачи прерываются, и станции должны повторить передачу спустя некоторое время. Специальный алгоритм «задержки» определяет, когда конфликтующие станции повторят передачу. Станции, использующие метод CSMA/CD могут обнаружить коллизии в сети и, следовательно, они знают, когда надо повторять передачу.

Стандарт определяет сеть, как сети с широковещательными сообщениями. Другими словами, все станции видят все кадры. Каждая станция должна проверить принятый пакет, чтобы определить является ли она станцией назначения. Если это так, пакет пропускается к протоколу верхнего уровня для соответствующей обработки.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель и используется топология шина. Скорость передачи данных для коаксиального кабеля составляет 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала 10BASE2 может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала 10BASE5 – не более 100,). Однако сеть, построенная на одном сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.

По мере развития технологии в качестве физической среды стали использовать витую пару и оптическое волокно, компьютеры стали соединяться по топологии звезда.

При использовании топологии звезда требуется специальное устройство, к которому подключаются компьютеры. Сегодня, как правило, в качестве такого устройства выступают коммутаторы. При подключении двух компьютеров достаточно только одного кабеля.

В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet (100BASE-T, 100BASE-SX, 100BASE-FX) со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet (1000BASE-T, 1000BASE-SX и др.) со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре. Существуют стандарты и для скорости в 10 Гб. 10 Гигабит / секунду – это ещё не предел. Уже ведутся разработки 100 Gigabit Ethernet и выше.

Token ring

Token ring – «маркерное кольцо», технология кольцевой сети с маркерным (эстафетным) доступом в сеть. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени (по умолчанию – 10 мс).

Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит (в результате чего маркер превращается в последовательность «начало блока данных»), дополняет информацией, которую он хочет передать и, наконец, отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутствует, поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий.

Информационный блок циркулирует по кольцу. Станция назначения, получив блок, копирует информацию для дальнейшей обработки, а сам блок продолжает циркулировать по кольцу; он удаляется после достижения станции-отправителя. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.

Существуют 2 модификации по скоростям передачи: 4 Мб/с и 16 Мб/с.

В прошлом Token Ring обеспечивала высокую надёжность передачи. В настоящее время по надежности Ethernet не уступает Token Ring и существенно выше по производительности.

FDDI

FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — распределённый волоконный интерфейс данных) — стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

В качестве среды передачи данных в FDDI рекомендуется использовать оптоволоконный кабель, однако можно использовать и медный кабель, в таком случае используется сокращение CDDI (Copper Distributed Data Interface). В качестве топологии используется схема двойного кольца, при этом данные в кольцах циркулируют в разных направлениях. Одно кольцо считается основным, по нему передаётся информация в обычном состоянии; второе — вспомогательным, по нему данные передаются в случае обрыва на первом кольце. Для контроля за состоянием кольца используется сетевой маркер, как и в технологии Token Ring.

Поскольку такое дублирование повышает надёжность системы, данный стандарт с успехом применяется в магистральных каналах связи.