Объединение удаленных сегментов сети Ethernet 10 BaseT
Структура сети Ethernet 10 BaseT
Сеть Ethernet 10 BaseT представляет собой пирамидальную схему из станций и концентраторов (рис.5.33).
Рис.5.86. Пример построения сети Ethernet 10 BaseT: а – топология связей между устройствами; б – логическая структура сети
В данном примере сеть объединяет 12 станций – персональных компьютеров с сетевыми картами (платами сопряжения с четырехпроводными кабелями сети). Все станции равноправны, хотя и находятся на разных уровнях пирамидальной структуры (рис.5.33,а). Логически все станции подключены к общей шине; в этом смысле концентраторы можно было бы исключить из рассмотрения и считать, что структура сети соответствует приведенной на рис.5.33,б.
Каждая станция имеет индивидуальный физический адрес (так называемый МАС-адрес, МАС – Media Access Control – управление доступом к разделяемой среде передачи сигналов). Адрес – это уникальное 48-разрядное число, обычно присваиваемое сетевому адаптеру фирмой-изготовителем. Одна из частей адреса отражает уникальный код фирмы, другая – заводской номер адаптера из диапазона 0 – 16 млн.
Обмен данными по сети происходит в полудуплексном режиме, при котором одна станция является источником адреса, данных и других параметров, заключенных в единый кадр, а другая, распознавшая свой адрес, – приемником. Принимающих станций может быть несколько при передаче широковещательных и многоадресных кадров, а может и не быть вовсе, когда адрес не распознан ни одной из станций (нужная станция, например, просто выключена).
Концентратор (рис.5.34) содержит несколько портов. Логика его работы такова: при получении сигнала на вход одного из портов концентратор транслирует его на выходы всех остальных портов, т.е. размножает сигнал. Таким образом, каждая станция передает сигнал всем остальным, как в структуре с общей шиной (см. рис.5.33,б).
Рис.5.87. Упрощенная схема одного из концентраторов (см. рис.5.33,а). Все порты равноправны
Прежде чем начать передачу кадра, станция должна убедиться, что общая шина (точнее, эквивалентная ей пирамидальная структура, см. рис.5.33,а) свободна. Об этом можно судить по отсутствию сигнала на выходе кабельного приемника станции. Если шина была свободна или только что освободилась, то станция начинает ею пользоваться.
Однако при этом не исключена возможность того, что одна или несколько станций также пытаются передать в общую шину свои кадры, так что возникает конфликт, называемый коллизией. Как видно из схемы, приведенной на рис.5.34, при бесконфликтной передаче кадра сигнал на выходе кабельного приемника передающей станции отсутствует, а при коллизии на этом выходе формируется логическая сумма сигналов от конкурирующих станций. При обнаружении коллизии станция сначала “усугубляет” ее выдачей специальной 32-битовой jam-последовательности (jam – загромождение, заедание, помеха), а затем освобождает общую шину. Повторная попытка передачи кадра предпринимается после небольшой случайной паузы.
Применение концентраторов позволяет электрически разделить общую шину на отдельные фрагменты и тем самым решить ряд проблем:
уменьшить нагрузку на кабельный передатчик станции;
повысить качество линии благодаря исключению неоднородностей, вносимых ответвлениями от общего кабеля;
обеспечить оперативное обнаружение и отключение отказавшей ветви концентратор – станция; для этого через каждые 16 мс каждая ветвь проверяется тестом связности (link test). Аппаратура отключения ветвей на рисунке не показана.
Более подробное описание принципов построения сети Ethernet 10 BaseT можно найти в [15, 16].