Vlan на базе портов.

При использовании VLAN на базе портов, каждый порт назначается в определенную VLAN, независимо от того, какой пользователь или компьютер подключен к этому порту. Это означает, что все пользователи, подключенные к этому порту, будут членами одной VLAN.

Конфигурация портов статическая и может быть изменена только вручную.

VLAN на базе портов.

Vlan на базе mac-адресов.

Следующий способ для образования виртуальных сетей использует группировку МАС-адресов. При существовании в сети большого количества узлов этот способ требует выполнения большого количества ручных операций от администратора.

VLAN на базе МАС-адресов.

Vlan на базе меток – стандарт 802.1q.

Первые два подхода основаны только на добавлении дополнительной информации к адресным таблицам моста и не используют возможности встраивания информации о принадлежности кадра к виртуальной сети в передаваемый кадр. Метод организации VLAN на основе меток – тэгов, использует дополнительные поля кадра для хранения информации о принадлежности кадра при его перемещениях между коммутаторами сети. К кадру Ethernet добавляется метка (Tag) длиной 4 байта:

Добавляемая метка кадра включает в себя двухбайтовое поле TPID (Tag Protocol Identifier) и двухбайтовое поле TCI (Tag Control Information). Первые 2 байта с фиксированным значением 0х8100 определяют, что кадр содержит тег протокола 802.1q/802.1p. Поле TCI состоит из полей Priority, CFI и VID. Поле Priotity длиной 3 бита задает восемь возможных уровней приоритета кадра. Поле VID (VLAN ID) длиной 12 бит является идентификатором виртуальной сети. Эти 12 бит позволяют определить 4096 различных виртуальных сетей, однако идентификаторы 0 и 4095 зарезервированы для специального использования, поэтому всего в стандарте 802.1Q возможно определить 4094 виртуальные сети. Поле CFI (Canonical Format Indicator) длиной 1 бит зарезервировано для обозначения кадров сетей других типов (Token Ring, FDDI), для кадров же Ethernet оно равно 0.

После того, как кадр принят входным портом коммутатора, решение об его дальнейшей обработке принимается на основании правил входного порта (Ingress rules). Возможны следующие варианты:

• прием только кадров типа Tagged;

• прием только кадров типа Untagged;

• по умолчанию для всех коммутаторов прием кадров обоих типов.

После обработки кадра принимается решение об его передаче к выходному порту на основании предопределенных правил продвижения кадров. Правило продвижения кадров внутри коммутатора заключается в том, что они могут передаваться только между портами, ассоциированными с одной виртуальной сетью.

1000Base Ethernet

1000Base Ethernet или Gigabit Ethernet, как и технология Fast Ethernet, использует тот же формат кадра, метод доступа CSMA/CD, топологию звезда и управление соединением (LLC – подуровень), что и стандарт IEEE 802.3 и 10Base-T Ethernet. Принципиальная разница технологий опять заключается в реализации физического уровня ЭМВОС – реализации устройств PHY. Для реализации трансиверов PHY, подключаемых к оптоволокну, использовались разработки IEEE 802.3 и ANSI X3T11 Fibre Channel. В 1998 году был опубликован стандарт 802.3z для оптоволокна и 802.3ab для витой пары.

Если отличия между Ethernet и Fast Ethernet минимальны и не затрагивают MAC-уровня, то при разработке стандарта Gigabit Ethernet 1000Base-T разработчикам пришлось не только внести изменения в физический уровень, но и затронуть MAC-подуровень.

Физический уровень Gigabit Ethernet использует несколько интерфейсов, включая традиционную витую пару категории 5, а также многомодовое и одномодовое волокно. Всего определяются 4 различных типа физических интерфейсов среды, которые отражены в спецификациях стандарта 802.3z (1000Base-X) и 802.3ab (1000Base-T).

Поддерживаемые расстояния для стандартов 1000Base-X приведены в таблице ниже.

Стандарт	Тип волокна	Максимальное расстояние*, м
1000Base-LX (лазерный диод 1300 нм)	Одномодовое волокно (9 мкм)	5000**
	Многомодовое волокно (50 мкм)***	550
	Многомодовое волокно (62,5 мкм)***	400
Стандарт	Тип волокна/витой пары	Максимальное расстояние*, м
1000Base-SX (лазерный диод 850 нм)	Многомодовое волокно (50 мкм)	500
	Многомодовое волокно (62,5 мкм)	275
	Многомодовое волокно (62,5 мкм)	220
1000Base-CX	Экранированная витая пара: STP 150 Ом	25

Характеристики оптических приемопередатчиков могут быть значительно выше, указанных в таблице. Например, компания NBase выпускает коммутаторы с портами Gigabit Ethernet, обеспечивающими передачу на расстояния до 40 км по одномодовому волокну без ретрансляций (используются узкоспектральные DFB лазеры, работающие на длине волны 1550 нм).

Интерфейс 1000Base-T

1000Base-T - это стандартный интерфейс Gigabit Ethernet передачи по неэкранированной витой паре категории 5e и выше на расстояния до 100 метров. Для передачи используются все четыре пары медного кабеля, скорость передачи по одной паре 250 Мбит/c.

Подуровень MAC

Подуровень MAC стандарта Gigabit Ethernet использует тот же самый метод доступа к среде передачи CSMA/CD что и его предшественники Ethernet и Fast Ethernet. Основные ограничения на максимальную длину сегмента (или коллизионного домена) определяются именно этим протоколом.

Одной из проблем реализации скорости 1 Гбит/с стало обеспечение приемлемого диаметра сети при работе в полудуплексном режиме работы. Как известно, минимальный размер кадра в сетях Ethernet и Fast Ethernet составляет 64 байта. При скорости передачи 1 Гбит/с и размере кадра 64 байта для надежного распознавания коллизий необходимо, чтобы расстояние между двумя наиболее удаленными компьютерами составляло не более 25 метров. Напомним, что успешное распознавание коллизий возможно, если время передачи кадра минимальной длины больше, чем двойное время распространения сигнала между двумя максимально удаленными узлами в сети. Поэтому, чтобы обеспечить максимальный диаметр сети в 200 м (два кабеля по 100 м и коммутатор), минимальная длина кадра в стандарте Gigabit Ethernet была увеличена до 512 байт. Чтобы увеличить длину кадра до требуемого значения, сетевой адаптер дополняет поле данных до длины 448 байт так называемым расширением (carrier extention). Поле расширения — это поле, заполненное запрещенными символами, которые невозможно принять за коды данных. При этом поле контрольной суммы вычисляется только для оригинального кадра и не распространяется на поле расширения. При приеме кадра поле расширения отбрасывается. Поэтому уровень LLC даже и не знает о наличии поля расширения. Если размер кадра равен или превосходит 512 байт, то поле расширения носителя отсутствует.

Кадр Gigabit Ethernet с полем расширения носителя