Физический уровень

Физический уровень определяет электрические, механические, процедурные и функ­циональные спецификации для активации, поддержки и деактивации физических кана­лов между конечными системами. Спецификациями физического уровня определяются такие характеристики как уровни напряжений, синхронизация изменений напряжения, скорости физической передачи, максимальная дальность передачи, физические разъемы и другие аналогичные параметры.

Стандартами физического уровня являются:

• 10BASE-T;

• 100BASE-TX;

• V.35;

• RS-232.

Применение мостов и коммутаторов

В настоящем обзоре коммутации в LAN-сетях следует прежде всего отметить, что одним из способов уменьшить вероятность возникновения переполнения в сети явля­ется использование, если это возможно, коммутаторов вместо концентраторов. Кроме того, для повышения эффективности работы коммутатора, вероятно, потребуется ис­пользование:

• портов Fast Ethernet (100 Мбит/с) коммутатора и соответствующих карт сете­вого интерфейса;

• дуплексного режима;

• сквозной коммутации.

Дуплексный и полудуплексный режимы Ethernet

Существуют два режима работы в сети Ethernet:

• полудуплексный;

• дуплексный.

В полудуплексном режиме два или более устройств обмениваются данными друг с другом, однако в каждый конкретный момент передачу ведет только одно устрой­ство (см. рис. 20.1). Если несколько устройств пытаются вести передачу одновре­менно, то возникает коллизия. В этом случае эти устройства прекращают передачу, а после этого выбор устройства, которое первым возобновит передачу, определяется случайным алгоритмом, встроенным в карту сетевого интерфейса.

Станции, подключенные к концентратору, могут работать только в полудуплекс­ном режиме, поскольку они должны обнаруживать возникновение коллизий (для пре­кращения передачи). Дуплексный режим позволяет двум устройствам посылать дан­ные друг другу одновременно (см. рис. 20.2). Одним из ограничений дуплексного ре­жима является то, что к каждому порту коммутатора должно быть подключено только одно устройство. Этим устройством может быть компьютер, принтер, маршрутизатор или другой коммутатор. Если к каждому порту коммутатора подсоединены отдельные устройства, то для них целесообразно установить дуплексный режим.

Дуплексный режим удваивает пропускную способность канала, в котором он ус­тановлен. Для стандартного канала Ethernet 10 Мбит/с, например, пропускная спо­собность составляет 20 Мбит/с — 10 Мбит/с для приема и 10 Мбит/с для передачи. В дуплексном соединении не происходит коллизий, поскольку в коллизионном до­мене находятся только два устройства.

Различия между сквозной коммутацией в сети lan и коммутацией с промежуточным хранением

Двумя основными типами коммутации являются сквозная коммутация и комму­тация с промежуточным хранением. В зависимости от коммутатора выбор типа коммутации может производиться для всех портов или отдельно для каждого порта.

Коммутация с промежуточным хранением

Для большинства типов коммутаторов коммутация с промежуточным хранением является стандартным типом коммутации. В таком режиме перед отправкой фрейма Ethernet на другой интерфейс (определяемый коммутатором в результате поиска МАС- адреса получателя в своей адресной таблице), коммутатор копирует весь фрейм в свой буфер и сравнивает контрольную сумму фрейма (Frame Check Sequence — FCS) со значением, которое коммутатор вычислил сам. Если значение FCS не соответствует его собственным вычислениям, то коммутатор отбрасывает фрейм, а в случае совпаде­ния пересылает фрейм на соответствующий порт. Вычисление FCS требует времени, т.е. вызывает дополнительную задержку на коммутаторе, однако при этом отфильтро­вываются все ошибки.

Сквозная коммутация

Большинство коммутаторов Cisco могут использовать два типа сквозной коммутации:

• быстрая пересылка;

• коммутация без фрагментации.

В режиме быстрой коммутации пересылка фрейма на соответствующий порт на­чинается сразу после чтения адреса получателя 2-го уровня и проверки того, что этот адрес присутствует в таблице коммутации. Отправка фрейма с этого порта начинает­ся еще до того, как весь фрейм будет скопирован на коммутатор. В режиме быстрой коммутации контрольная сумма не вычисляется, поэтому проверка наличия ошибок не выполняется.

Режим коммутации без фрагментации аналогичен сквозной коммутации, однако церед отправкой фрейма на выходной порт коммутатор ожидает получения первых 64 байтов фрейма. Согласно спецификациям Ethernet и 802.3, коллизии должны быть обнаружены уже в первых 64 байтах фрейма. Как и при быстрой коммутации, контрольная сумма FCS не вычисляется и, соответственно. Контроль ошибок отсут­ствует. Коммутация без фрагментации осуществляется быстрее (с меньшей задерж­кой), чем при коммутации с промежуточным хранением, однако медленнее (с боль­шей задержкой), чем при быстрой коммутации.