Медведская ТМ / Теория по Инф.сетям / Технология Ethernet

Технология Ethernet

Разработана в 1975 году компаниями Digital, Intel и Xerox (фирменное название Ethernet DIX), эта технология составила основу стандарта IEEE 802.3. В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet (описан в стандарте 802.3u), 1998 году стандарт Gigabit Ethernet (802.3z).

Для данной технологии характерна организация локальных сетей с топологией «общая шина» или «звезда».

Основные принципы работы таковы: на логическом уровне в Ethernet применяется топология шина; все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна). Этот метод доступа к среде называется CSMA/CD.

Сети стандарта Ethernet делятся на технологические классы. Данные классы различаются, прежде всего, пропускной способностью, типом используемого кабеля, топологией и некоторыми характеристиками. Каждый из классов сетей Ethernet имеет собственное обозначение, отражающее его технические характеристики. Такое обозначение имеет вид: XBase/BroadY, где X- пропускная способность сети, слова: Base или Broad говорят о методе передачи сигнала. Base – метод передачи на одной базовой частоте (base band - основополосный), Broad – метод, использующий несколько несущих частот (broadband – широкополосный). Число Y отображает максимальную длину сегмента в сотнях метров, либо обозначает тип используемого кабеля (Т – означает использование кабеля «витая пара» (twisted pair), F – использование оптоволокна (Fiber Optic)).

Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0,5 дюйма. Класс 10Base5, который также иногда называют «толстым Ethernet», – это один из наиболее старых стандартов локальных сетей. Топология данного класса сети общая шина.

Затем был создан класс 10Base2 основанный на тонком коаксиальном кабеле.

Сети класса 10BaseТ, как и стандарт 10Base2, обес­печивают передачу данных со скоростью 10 Мбит/с, однако используют в своей архитектуре топологию «звезда» и строятся с применением специ­ального кабеля, называемого twisted pair, или «витая пара». Фактически витая пара представляет собой восьмижильный провод, в ко­тором для обмена информации по сети используется лишь две пары про­водников: одна – для приема сигнала, и одна – для передачи.

Максимально допустимое расстояние между узлами сети 10BaseТ состав­ляет 100 м.

К классу 10BaseF (другое название – Fiber Optic) принято относить распределенные вычислительные сети, сегменты которых соединены по­средством магистрального оптоволоконного кабеля, длина которого может достигать 2 км.

Сеть 10BaseF имеет звездообразную топологию, которая, однако, несколь­ко отличается от архитектуры, принятой для сетей 10BaseT .

Рис.1 Конфигурация локальной сети класса 10 BaseF

Компьютеры каждого сегмента такой сети подключаются к хабу или свичу, который, в свою очередь, соединяется с внешним трансивером сети 10BaseF посред­ством специального коммуникационного шнура, подключаемого к 15-кон­тактному разъему AUI (Attachment Unit Interface). Задача трансивера со­стоит в том, чтобы, получив из своего сегмента сети электрический сигнал, трансформировать его в оптический и передать в оптоволоконный кабель.

На смену 10-мегабитных стандартов Ethernet постепенно пришли 100-мегабитные стандарты. Большинство современных сетей строится по 100-мегабитной технологии Fast Ethernet, а так же все большую популярность приобретает Gigabit Ethernet. Технология Fast Ethernet основана на использовании кабеля «витая пара» и оптоволокна. Коаксиальный кабель в число разрешенных сред передачи данных новой технологии не попал.

Класс локальных сетей 100BaseТ, называемый также Fast Ethernet, появился относительно недавно: он был создан в 1992 году группой разработчиков, называемой Fast Ethernet Alliance (FEA).

. В 1995 году данный стандарт был одобрен Институтом инженеров по радиотехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) и вошел в спецификацию IЕЕЕ 802.3 (это рас­ширение спецификации получило обозначение IЕЕЕ 802.3u), обретя тем самым официальный статус.

Было создано несколько модификаций стандарта Fast Ethernet: 100BaseТХ, 100BaseТ4, 100BaseFX.

Технология 100BaseТХ подразумевает использование стандартной «витой пары» 5 категории или 5Е, в которой задействовано только четыре проводника из восьми имеющихся: два – для приема данных, и два – для передачи.

В сетях 100BaseТ4 также используется «витая пара», однако в ней задействованы все восемь жил проводника: одна пара работает только на прием данных, одна – только на передачу, а оставшиеся две обеспечивают двунаправленный обмен инфор­мацией. Поскольку технология 100BaseТ4 подразумевает разделение всех транслируемых по сети данных на три независимых логических канала (прием, передача, прием-передача), пропорционально уменьшается частота сигнала, что позволяет прокладывать такие сети с использованием менее качествен­ного и, следовательно, более дешевого кабеля 3 или 4 категории.

И, наконец, последний стандарт в семействе Fast Ethernet; носит наимено­вание 100BaseFX. Предназначен он для работы с оптоволоконными линия­ми связи, здесь используются два волокна - на прием и на передачу.

В архитектуре сетей 1000BaseТ используется топология «звезда» на базе высококачественного кабеля «витая пара» категории 5, в котором задей­ствованы все восемь жил, причем каждая из четырех пар проводников ис­пользуется как для приема, так и для передачи информации.

По сравнению с технологией 100BaseT, несущая частота в сетях 1000BaseТ увеличена вдвое, благодаря чему достигается десятикратное увеличение пропускной способности линии связи. При переходе от стандарта 10BaseT или 100BaseT к 1000BaseТ особые требования предъявляются к качеству монтажа сетевых розеток и разъемов. Если сеть проложена в полном соответствии с существующими стандартами, она, скорее всего, сможет обеспечить требуемую скорость передачи данных.

Как и в более ранних классах сетей ХBaseТ, длина одного сегмента Gigabit Ethernet не должна превышать 100 м.

Стандарт 1000BaseТ был официально подтвержден Институтом инженеров по радиотехнике и электронике в 1999 году, и включен в спецификацию IЕЕЕ 802.3z.

Стандарт 1000BaseF подразумевает использование одномодового и многомодового оптоволокна. Стандарт определил две спецификации 1000BaseSX (на короткой длине волны 850нм), 1000BaseLX (на длинной волне 1300нм).

Максимальная длина кабеля на одномодовом волокне 5000м, на многомодовом 550м для стандарта 1000BaseLX..

Для стандарта 1000BaseSX предельная длина сегмента составляет 220м (для 62,5\125), для кабеля 50/125 – 500м. При использовании кабеля с лучшими характеристиками можно увеличить длину до 800м.

3