Базові технології локальних мереж.
Мережева технологія – це узгоджений набір стандартних протоколів і реалізуючих їх програмно-апаратних засобів (мережевих адаптерів, драйверів, кабелів та роз’ємів), що є достатнім для побудови обчислювальної мережі. Інколи мережеві технології називають базовими технологіями, маючи на увазі те, що на їх основі будується базис будь-якої мережі. Прикладами базових технологій можуть слугувати такі як: Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VGAny-Lan. Для побудови якоїсь із цих мереж достатньо придбати програмні та апаратні засоби, що відносяться до цієї базової технології – мережеві адаптери із драйверами, концентратори, комутатори, кабельну систему тощо, – і з’єднати їх у відповідності з вимогами стандарту на дану технологію.
1.2.1. Технологія Ethernet.
В мережах Ethernet використовується метод доступу до середовища передавання даних, відомий під назвою множинний доступ із прослуховуванням несучої і виявленням колізій (CSMA/CD – carrier-sense-multiply-access-with-collision-detection).
Даний метод застосовується виключно в мережах із логічною спільною шиною. Усі комп’ютери такої мережі мають безпосередній доступ до спільної шини, тому вона може бути використана для передавання даних між будь-якими двома комп’ютерами мережі.
Основний принцип, покладений в основу Ethernet, – випадковий метод доступудо розподіленого середовища передавання даних. В якості такого середовища може використовуватись товстий (10Base-5) чи тонкий (10Base-2) коаксіальний кабель, вита пара (10Base-T), оптоволокно (10Base-FL, 10Base-FB). В даній технології чітко зафіксована топологія логічного зв’язку (“спільна шина”), хоча комп’ютери можуть підключаються до розподіленого середовища у відповідності з типовою структурою електричних зв’язків “спільна шина” (рис.2.) або “зірка” (рис.3).
Рис 2. Мережа Ethernet. Фізична топологія “спільна шина”.
Рис. 3 Мережа Ethernet. Фізична топологія “зірка”.
За допомогою розподіленої у часі шини будь-які два комп’ютери можуть обмінюватись даними. Час монопольного використання розподіленого середовища одним комп’ютером обмежується часом передавання одного кадру.Кадр– одиниця даних, якими обмінюються комп’ютери в мережі Ethernet. Кадр має фіксований формат і містить такі поля як: поле даних, поле адреси відправника, поле адреси одержувача, і т.д. Управління доступом до лінії зв’язку здійснюється мережевими адаптерами Ethernet, кожен із яких має унікальну адресу. Передавання даних здійснюється зі швидкістю 10 Мбіт/с. Ця величина і є перепускною здатністю мережі Ethernet. Важливою частиною технології Ethernet є процедура визначення доступу до середовища передавання. Щоб дістати можливість передати кадр, станція повинна переконатись, що розподілене середовище є вільним. Це досягається прослуховуванням основної гармоніки сигналу. Ознака незайнятості середовища – відсутність на ній несучої частоти. Якщо середовище вільне, то станція має право розпочати передавання кадру. При попаданні кадру в розподілене середовище передавання даних усі мережеві адаптери одночасно починають приймати цей кадр. Всі вони аналізують адресу одержувача, і, якщо ця адреса співпадає з їх, власною адресою, то кадр поміщається у внутрішній буфер відповідного мережевого адаптера.
Коли одночасно два чи більше комп’ютерів вирішують, що мережа вільна, і починають передавати дані, то зміст цих кадрів “зіштовхується” у спільному кабелі і відбувається спотворення інформації. Така ситуація називаєтьсяколізією. У стандарті Ethernet передбачений алгоритмвиявлення й опрацювання колізії – станції, які пробували передати свої кадри, припиняють передавання і після паузи випадкової тривалості пробують знову дістати доступ до середовища і передати той кадр, який визвав колізію. Імовірність виникнення колізії залежить від інтенсивності мережевого трафіку.
Метод доступу CSMA/CD залишається тим самим для будь-якої специфікації фізичного середовища технології Ethernet. В таблиці 1 наведені специфікації фізичного середовища Ethernet.
У стандартах 10Base-5 і 10Base-2 дозволяється використовувати в мережі не більше 5 сегментів кабелю. Тільки 3 сегменти із 5 можуть бути навантаженими (правило 5-4-3), тобто такими, до яких під’єднуються кінцеві мережеві пристрої.
У стандарті 10Base-Т дозволяється використовувати не більше 4 повторювачів. Обмежене число повторювачів пояснюється додатковими затримками розповсюдження сигналу, яке вони вносять. Застосування повторювачів збільшує час подвійного розповсюдження сигналу, який для надійного розпізнавання колізій не повинен перевищувати час передавання кадру мінімальної довжини (576 біт).
Таблиця 1
Специфікації фізичного середовища Ethernet
|
|
10Base-5 |
10Base-2 |
10Base-T |
10Base-F |
|
Кабель |
“Товстий” коаксіальний кабель RG-8 чи RG-11 |
“Тонкий” коаксіальний кабель RG-58 |
Неекранована вита пара категорії 3, 4, 5 |
Волоконно-оптичний кабель |
|
Максимальна довжина сегмента, м |
500 |
185 |
100 |
2000 |
|
Максимальна віддаль між комп’ютерами мережі (при використанні повторювачів), м |
2500 |
925 |
500 |
2500 (2740 для 10Base-FB) |
|
Максимальне число станцій у сегменті |
100 |
30 |
1024 |
1024 |
|
Максимальне число повторювачів між будь-якими станціями мережі. |
4 |
4 |
4 |
4 (5 для 10Base-FB) |