Сети эвм (для группы 1191)

4. Сетевая архитектура

Сетевая архитектура - это комбинация стандартов, прото­колов и топологий, необходимых для создания работоспособной сети.

1. 4.1. Ethernet

Первая версия Ethernet была разработана в фирме Xerox в США в 1975 году. Первоначально версия Ethernet имела скорость передачи около 3Мбит/сек, объединяла порядка 100 компьютеров с общей длинной кабеля около 1 км. Проект был успешным, по­сле чего Xerox, Intel и DEC разработали стандарт Ethernet, со ско­ростью 10Мбит/сек.

Основные характеристики:

• Спецификация Ethernet выполняет функции физического и канального уровня модели OSI. Описывается стандартом IEEE 802.3.

• Традиционная топология – линейная шина.

• Другие топологии – звезда/шина.

• Тип передачи – немодулированная.

• Метод доступа – множественный доступ с контролем несу­щей и обнаружением коллизий (CMSA/CD).

• Скорость передачи данных- 10, 100 и 1000Мбит/сек.

• Кабельная система – тонкий и толстый коаксиальный ка­бель, UTP (неэкранированная витая пара) и оптоволокно.

Рис.4.1. Формат кадра Ethernet

Кадры представляют собой блоки информации с длинной от 64 до 1518 байтов, но сама структура использует как минимум 18 байтов, поэтому размер блока данных от 46 до 1500 байтов.

1 - преамбула отмечает начало кадра;

2,3 - адреса приёмника и источника;

4 - тип, используется для идентификации протокола сете­вого уровня (IP или IPX);

5- данные;

6 - контрольная сумма (содержит информацию для проверки ошибок).

Стандарты Ethernet

10BaseT (10- скорость передачи, в Мбит/сек; Base- немоду­лированная передача; Т - витая пара). Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по способу передачи представляют собой шину. Обычно концентра­тор в этой сети выступает как многопортовый повторитель и рас­полагается в распределительной стойке. Каждый компьютер под­ключается к другому концу кабеля, соединенного с концентрато­ром, и использует две пары проводов: одну для передачи, другую для приёма. Максимальная длина сегмента в этой сети 100м.

10Base2: (2- длина сегмента 200м). Сеть этого типа ориентирована на тонкий коаксиальный ка­бель («тонкий Ethernet») с максимальной длиной сегмента 200м. На одном двухсотметровом сегменте максимальное число ком­пьютеров - 30. Сети на тонком Ethernet имеют топологию «шина». Т-коннектор подключается прямо к плате сетевого адап­тера.

10Base5 («толстый» или «стандартный» Ethernet): 5- длина сегмента 500м. Толстый Ethernet может поддерживать до 100 узлов на ма­гистральный сегмент. Магистраль- это главный кабель, к кото­рому подсоединяются трансиверы с подключёнными к ним рабо­чими станциями и повторителями.

В крупных сетях тонкий и толстый Ethernet использовали совместно: толстый - как магистральный, а для ответвления тон­кий Ethernet.

10BaseFL: FL - оптоволоконный кабель. Популярность 10BaseFL обусловлена возможностью про­кладки кабеля между повторителями на большие расстояния. Максимальная длина сегмента 2000м.

Стандарты на 100Мбит/сек

100BaseX: может быть реализована в нескольких вариантах:

1. на 4^х неэкранированных витых парах;

2. на 2^х экранированных и 2^х неэкранированных витых парах;

3. на двужильном оптоволоконном кабеле.

100VG-Any LAN: это топология, которая сочетает в себе элементы Ethernet и Token Ring. Разработана фирмой Hewlett Packard (HP). Входит в спецификацию IEEE 802.12.

Метод передачи - по приоритету запроса. Поддерживает пе­редачу кадров Ethernet и Token Ring. Строится по топологии «звезда», где все компьютеры соединены с концентратором. Общая длина кабеля от концентратора до компьютера не более 250м.

1000BaseT (или «гигабит» Ethernet):

Предназначен в основном для локальных сетей, но с помо­щью оптоволоконных кабелей его можно реализовать в город­ской сети.

2. 4.2. Token Ring

Версия Token Ring была представлена фирмой IBM в 1984 году. Способна включать в свой состав персональные компью­теры, средние ЭВМ и мэйнфреймы (большие ЭВМ, к которым можно подключить множество терминалов).

Основные характеристики:

• топология - «звезда-кольцо»: компьютеры соединяются с цен­тральным концентратором, а маркер передаётся по логиче­скому кольцу.

• Метод доступа - передача маркера.

• Кабельная система - экранированная и неэкранированная ви­тая пара.

• Скорость передачи- 4 и 16 Мбит/сек.

• Спецификация- IEEE 802.5.

Рис.4.2. Формат кадра Token Ring

1- стартовый разделитель, синхронизирует о начале кадра;

2- управление доступом, указывает на приоритет кадра и на то, что передаётся – маркер или данные;

3- управление кадром, содержит информацию управления доступом в среде (либо широковещательная рассылка, либо только одному компьютеру);

4- адрес приёмника;

5- адрес источника;

6- данные;

7- контрольная последовательность кадра;

8- конечный разделитель, сигнализирует о конце кадра;

9- статус кадра, который сообщает, был ли распознан и ско­пирован кадр.

Как только в Token Ring начинает работать первый компью­тер, он генерирует маркер. Маркер проходит по кольцу пока один из компьютеров не сообщит о готовности передавать данные. Он берёт управление маркером на себя. В течение всего времени, пока маркер захвачен, другие компьютеры передавать данные не могут. Захватив маркер, компьютер отправляет кадр данных в сеть. Кадр проходит по кольцу, пока не достигнет приёмника. Компьютер-приёмник копирует кадр в буфер и делает пометку в поле статуса кадра о получении информации. Маркер возвраща­ется в сеть, пока не достигнет отправившего его компьютера, ко­торый удостоверяет, что передача прошла успешно. После этого передатчик изымает кадр из кольца и возвращает туда маркер. В сети одновременно может передаваться только один маркер и только в одном направлении. Компьютер, который первым начал работу, наделяется сис­темой Token Ring особыми функциями. Он осуществляет теку­щий контроль за работой всей сети, проверяет корректность от­правки и получения кадров, отслеживает кадры, проходящие по кольцу более одного раза и следит, чтобы в сети был только один маркер. После появления нового компьютера в сети, Token Ring инициализирует его, чтобы он стал частью кольца. Этот процесс включает проверку уникальности адреса и уведомление всех уз­лов сети о появлении нового узла.

Концентратор в сети Token Ring называется MSAU (Multistation Access Unit модуль множественного доступа). Ка­бель соединяет клиенты и серверы сети и MSAU, которые рабо­тают по принципу пассивного концентратора. Стандартный IBM MSAU имеет 10 портов соединений, к нему можно подключить до 8-ми компьютеров. Каждое кольцо может насчитывать до 33-х концентраторов. Если кольцо заполнено, сеть можно расширить за счёт добавления ещё одного кольца. MSAU разработан таким образом, чтобы обнаруживать вышедшую из строя плату сете­вого адаптера и вовремя отключить её. Это позволяет обойти от­казавший компьютер, и маркер продолжает циркулировать по сети.

Существуют две модели плат сетевого адаптера, со скоро­стью 4 и 16Мбит/сек. Если сеть работает на скорости 4Мбит/сек, в ней можно использовать платы на 16Мбит/сек, но не наоборот.

3. Сети FDDI (Fiber Distributed Data Interface Распределён­ный интерфейс передачи данных по оптоволоконным каналам)

Архитектура FDDI причисляется к типу Token Ring, но её реали­зация и топология отличается. Пропускная способность FDDI=100 Мбит/сек. Топология сети представляет собой двойное кольцо. Внешнее кольцо называется первичным, внутреннее - вторичным.

В нормальном режиме данные передаются по первичному кольцу, но если это кольцо выходит из строя, данные автомати­чески переходят на второе кольцо и передаются в обратном на­правлении. При этом говорят, что сеть находится в свёрнутом со­стоянии. Этим обеспечивается высокая устойчивость соединения к ошибкам. По кольцу FDDI одновременно может циркулировать несколько кадров, и соответственно несколько компьютеров мо­гут одновременно передавать информацию. Это называется раз­деляемой сетевой топологией. В архитектуре FDDI объединяется преимущество метода передачи маркера с высокой пропускной способностью оптоволоконных кабелей.

Рис.4.3. Архитектура FDDI