Стандарт 10Base-f
Стандарт 10Base-F использует в качестве среды передачи данных оптоволокно. Функционально сеть стандарта 10Base-F состоит из тех же элементов, что и сеть стандарта 10Base-T - сетевых адаптеров, многопортового повторителя и отрезков кабеля, соединяющих адаптер с портом повторителя. Как и при использовании витой пары, для соединения адаптера с повторителем используется два оптоволокна - одно соединяет выход Tx адаптера со входом Rx повторителя, а другое - вход Rx адаптера с выходом Tx повторителя.
Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) - это первый стандарт комитета 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet. Он гарантирует длину оптоволоконной связи между повторителями до 1 км при общей длине сети не более 2500 м. Максимальное число повторителей - 4.
Стандарт 10Base-FL предназначен для соединения конечных узлов с концентратором и работает с сегментами оптоволокна длиной не более 2000 м при общей длине сети не более 2500 м. Максимальное число повторителей - 4.
Стандарт 10Base-FB предназначен для магистрального соединения повторителей. Он позволяет иметь в сети до 5 повторителей при максимальной длине одного сегмента 2000 м и максимальной длине сети 2740 м. Повторители, соединенные по стандарту 10Base-FB постоянно обмениваются специальными последовательностями сигналов, отличающимися от сигналов кадров данных, для обнаружения отказов своих портов. Поэтому, концентраторы стандарта 10Base-FB могут поддерживать резервные связи, переходя на резервный порт при обнаружении отказа основного с помощью тестовых специальных сигналов. Концентраторы этого стандарта передают как данные, так и сигналы простоя линии синхронно, поэтому биты синхронизации кадра не нужны и не передаются. Стандарт 10Base-FB поэтому называют также синхронный Ethernet.
Стандарты 10Base-FL и 10Base-FB не совместимы между собой.
Мосты
Довольно часто в организации возникает несколько ЛВС, которые надо объединить между собой. Этой цели служат специальные устройства, называемые мостами, которые функционируют на уровне канала данных. Это означает, что это устройство не анализирует заголовков пакетов уровня сетевого и выше и, таким образом, может просто копировать IP, IPX, OSI пакеты, в то время как маршрутизаторы могут работать только с определенными пакетами.
Далее мы рассмотри устройство мостов, особенно для соединения сетей в стандарте 802.3, 802.4, 802.5. Но прежде, давайте типичные ситуации, где применяются мосты. Их как минимум шесть. Вот они:
Многие подразделения в организации имеют свои собственные локальные сети. Например, сети факультетов в университетах, отделы в институтах и т.п. В силу различий, стоящих перед ним задач, они используют разные приложения и, что естественно, сети, отличные от сетей других подразделений. Рано или поздно, но обязательно наступает момент, когда необходимо интегрировать информационные потоки всей организации, тогда надо объединять сети между собой.
Организация может занимать несколько зданий и возможно будет целесообразно в каждом здании иметь свою сеть, объединив их через мосты.
Иногда, при высоких рабочих нагрузках, приходится разбивать сеть на более мелкие сети, с целью локализации трафика в каждой подсети. Например, ясно, что класс рабочих станций для студентов нужно оформлять как самостоятельную сеть, локализовав трафик в этой сети.
В некоторых случаях причиной для использования моста может служить большое расстояние между объединяемыми сетями. Дело в том, что , используя мост, можно увеличить длину как бы сегмента.
Мост может увеличить надежность сети. В локальной сети один узел может нарушить работоспособность сети в целом. Мосты, размещенные в критических точках сети , подобно запасным пожарным выходам, могут заблокировать такой узел и предотвратить нарушение работы системы в целом.
Мост может повысить безопасность сети. Большинство интерфейсов в ЛВС имеют специальный режим, при котором компьютер получает все пакеты, проходящие в сети, а не только адресованные ему. Всякого рода шпионы и просто любопытствующая публика просто обожают эту возможность. С помощью правильно расставленных мостов можно добиться, чтобы определенный трафик проходил лишь по определенным маршрутам, где он бы не мог попасть в чужие руки.
Рассмотрим как они работают
Первая опасность заключается в том, что сеть, в которую передают сильно перегружена и мост не успевает пропихивать свои кадры. Есть опасность переполнения буфера у моста и тогда мост начнет сбрасывать кадры. Такая проблема потенциально всегда есть и мы о ней здесь более упоминать не будем. По отношению к двум другим стандартам все проще так, как мост обязательно получит маркер, и получит свой временной слот на передачу кадров.
Следующая проблема - разные сети могут работать с разной скоростью. Если передача идет из скоростной сети в медленную, то мост должен обладать достаточным буфером. Эта проблема может усугубляться не постоянством скорости передачи, как например, в 802.3 из-за коллизий.
Рис. 1.10. Разделение сети на логические сегменты
При работе коммутатора среда передачи данных каждого логического сегмента остается общей только для тех компьютеров, которые подключены к этому сегменту непосредственно. Коммутатор осуществляет связь сред передачи данных различных логических сегментов. Он передает кадры между логическими сегментами только при необходимости, то есть только тогда, когда взаимодействующие компьютеры находятся в разных сегментах.
Деление сети на логические сегменты улучшает производительность сети, если в сети имеются группы компьютеров, преимущественно обменивающиеся информацией между собой. Если же таких групп нет, то введение в сеть коммутаторов может только ухудшить общую производительность сети, так как принятие решения о том, нужно ли передавать пакет из одного сегмента в другой, требует дополнительного времени.
Однако даже в сети средних размеров такие группы, как правило, имеются. Поэтому разделение ее на логические сегменты дает выигрыш в производительности - трафик локализуется в пределах групп, и нагрузка на их разделяемые кабельные системы существенно уменьшается.
Мосты принимают решение о том, на какой порт нужно передать кадр, анализируя адрес назначения, помещенный в кадре, а также на основании информации о принадлежности того или иного компьютера определенному сегменту, подключенному к одному из портов моста, то есть на основании информации о конфигурации сети. Для того, чтобы собрать и обработать информацию о конфигурации подключенных к нему сегментов, мост должен пройти стадию "обучения", то есть самостоятельно проделать некоторую предварительную работу по изучению проходящего через него трафика. Определение принадлежности компьютеров сегментам возможно за счет наличия в кадре не только адреса назначения, но и адреса источника, сгенерировавшего пакет. Используя информацию об адресе источника, мост устанавливает соответствие между номерами портов и адресами компьютеров. В процессе изучения сети мост просто передает появляющиеся на входах его портов кадры на все остальные порты, работая некоторое время повторителем. После того, как мост узнает о принадлежности адресов сегментам, он начинает передавать кадры между портами только в случае межсегментной передачи. Если, уже после завершения обучения, на входе моста вдруг появится кадр с неизвестным адресом назначения, то этот кадр будет повторен на всех портах.
Мосты, работающие описанным способом, обычно называются прозрачными(transparent), поскольку появление таких мостов в сети совершенно не заметно для ее конечных узлов. Это позволяет не изменять их программное обеспечение при переходе от простых конфигураций, использующих только концентраторы, к более сложным, сегментированным.
Существует и другой класс мостов, передающих кадры между сегментами на основе полной информации о межсегментном маршруте. Эту информацию записывает в кадр станция-источник кадра, поэтому говорят, что такие устройства реализуют алгоритм маршрутизации от источника(source routing). При использовании мостов с маршрутизацией от источника конечные узлы должны быть в курсе деления сети на сегменты и сетевые адаптеры, в этом случае должны в своем программном обеспечении иметь компонент, занимающийся выбором маршрута кадров.
За простоту принципа работы прозрачного моста приходится расплачиваться ограничениями на топологию сети, построенной с использованием устройств данного типа - такие сети не могут иметь замкнутых маршрутов - петель. Мост не может правильно работать в сети с петлями, при этом сеть засоряется зацикливающимися пакетами и ее производительность снижается.
Для автоматического распознавания петель в конфигурации сети разработан алгоритм покрывающего дерева(Spanning Tree Algorithm, STA). Этот алгоритм позволяет мостам адаптивно строить дерево связей, когда они изучают топологию связей сегментов с помощью специальных тестовых кадров. При обнаружении замкнутых контуров некоторые связи объявляются резервными. Мост может использовать резервную связь только при отказе какой-либо основной. В результате сети, построенные на основе мостов, поддерживающих алгоритм покрывающего дерева, обладают некоторым запасом надежности, но повысить производительность за счет использования нескольких параллельных связей в таких сетях нельзя.