Історія розвитку та становлення сучасних комп’ютерних мереж

За конструктивною реалізацією мережеві плати поділяються  на:

• Внутрішні - окремі плати, вставляються в ISA, PCI або PCI-E слот;
• Зовнішні, що підключаються через USB або PCMCIA інтерфейс, переважно використовуються в ноутбуках;
• Вбудовані в материнську плату.

На 10-мегабітних мережевих платах для підключення до локальної мережі використовуються 4 типи роз'ємів:

• 8P8C для витої пари;
• BNC-коннектор для тонкого коаксіального кабелю;
• 15-контактний роз'єм AUI трансівера для товстого коаксіального кабелю.
• Оптичний роз'єм ( en: 10BASE-FL та інші стандарти 10 Мбіт Ethernet)

Ці роз'єми  можуть бути присутніми в різних комбінаціях, іноді навіть всі три відразу, але в будь-який даний момент працює тільки один з них.

На 100-мегабітних платах встановлюють або роз'єм для витої пари (8P8C, помилково званий RJ-45 ^[1]), або оптичний роз'єм (SC, ST, MIC ^[2]).

Поряд з роз'ємом для витої пари встановлюють один або кілька інформаційних світлодіодів, що повідомляють про наявність підключення і передачі інформації.

Однією з  перших масових мережевих карт стала  серія NE1000/NE2000 фірми Novell з роз'ємом BNC.

Як приклад класифікації адаптерів використаємо підхід фірми 3Com. Фірма 3Com вважає, що мережеві адаптери Ethernet пройшли у своєму розвитку три покоління.

Перше покоління

Адаптери першого покоління  були виконані на дискретних логічних мікросхемах, у результаті чого мали низьку надійність. Вони мали буферну  пам'ять тільки на один кадр, що призводило до низької продуктивності адаптера, тому що всі кадри передавалися з комп'ютера в мережу або з мережі в комп'ютер послідовно. Крім цього, завдання конфігурації адаптера першого покоління відбувалося вручну, за допомогою перемичок. Для кожного типу адаптерів використався свій драйвер, причому інтерфейс між драйвером і мережевоюопераційної системою не був стандартизований.

Друге покоління

У мережевих адаптерах  другого покоління для підвищення продуктивності стали застосовувати  метод багатокадрової буферизації. При цьому наступний кадр завантажується з пам'яті комп'ютера в буфер адаптера одночасно з передачею попереднього кадру в мережу. У режимі прийому, після того як адаптер повністю прийняв один кадр, він може почати передавати цей кадр із буфера в пам'ять комп'ютера одночасно з прийняттям іншого кадру з мережі.

У мережевих адаптерах  другого покоління широко використовуються мікросхеми з високим ступенем інтеграції, що підвищує надійність адаптерів. Крім того, драйвери цих адаптерів засновані  на стандартних специфікаціях. Адаптери другого покоління звичайно поставляються з драйверами, що працюють як у стандарті NDIS (специфікація інтерфейсу мережного драйвера), розробленого фірмами 3Com й Microsoft і схваленому IBM, так і в стандарті ODI (інтерфейс відкритого драйвера ), розробленого фірмою Novell.

Третє покоління

У мережевих адаптерах  третього покоління (до них фірма 3Com відносить свої адаптери сімейства EtherLink III) здійснюється конвеєрна схема  обробки кадрів. Вона полягає в тому, що процеси прийому кадру з оперативної пам'яті комп'ютера й передачі його в мережу сполучаються в часі. Таким чином, після прийому декількох перших байт кадру починається їхня передача. Це істотно (на 25-55%) підвищує продуктивність ланцюжка «оперативна пам'ять - адаптер - фізичний канал - адаптер - оперативна пам'ять». Така схема дуже чутлива до порога початку передачі, тобто до кількості байт кадру, що завантажується в буфер адаптера перед початком передачі в мережу. Мережевий адаптер третього покоління здійснює самонастроювання цього параметра шляхом аналізу робочого середовища, а також методом розрахунку, без участі адміністратора мережі. Самонастроювання забезпечує максимально можливу продуктивність для конкретного сполучення продуктивності внутрішньої шини комп'ютера, його системи переривань і системи прямого доступу до пам'яті.

Адаптери третього покоління  базуються на спеціалізованих інтегральних схемах (ASIC), що підвищує продуктивність і надійність адаптера при одночасному зниженні його вартості. Компанія 3Com назвала свою технологію конвеєрної обробки кадрів Parallel Tasking, інші компанії також реалізували схожі схеми у своїх адаптерах. Підвищення продуктивності каналу «адаптер-пам'ять» дуже важливо для підвищення продуктивності мережі в цілому, тому що продуктивність складного маршруту обробки кадрів, що включає, наприклад, концентратори,комутатори, маршрутизатори, глобальні канали зв'язку і т. п., завжди визначається продуктивністю найповільнішого елемента цього маршруту. Отже, якщо мережевий адаптер сервера або клієнтського комп'ютера працює повільно, ніякі швидкі комутатори не зможуть підвищити швидкість роботи мережі.

Четверте покоління

Виготовлені сьогодні мережеві адаптери можна віднести до четвертого покоління. У ці адаптери обов'язково входить ASIC, що виконує функції MAC-рівня (англ. MAC-PHY), швидкість розвинена до 1 Гбіт / сек, а також є велика кількість високорівневих функцій. У набір таких функцій може входити підтримка агента вилученого моніторингу RMON, схема пріоритезації кадрів, функції дистанційного керування комп'ютером і т. п. У серверних варіантах адаптерів майже обов'язкова наявність потужного процесора, що розвантажує центральний процесор. Прикладом мережевого адаптера четвертого покоління може служити адаптер компанії 3Com Fast EtherLink XL 10/100.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №1.

Розрахувати корисну  пропускну здатність мережі при  використанні кадрів Ethernet II, Ethernet 802.2 та Ethernet SNAP. Довжину поля даних вибрати як 500+20*(Номер варіанту студента - 1) байтів.

1. Для Ethernet ІІ :

D_дата = 500+20х1= 520 байтів =>520х8= 4160 бітів

Бітовий інтервал Бі=0,1 мкс.

IPG = 9,6 мкс.

Довжина службових  полів = P+DA+SA+Type+FCS= 8+6+6+2+4=26 байтів

26х8= 208 бітів.

1. Визначаємо час передачі одного кадру:

Ч_п= (D_дата + D_{сл.полів}) х Б_і + IPG = (4160+208)х 0,1х10⁶+9,6х10^-6=( 436,8+9,6)х10^-6= =446,4х10^-6с.

2. Визначаємо частоту передачі кадрів:

Ч_пк = 1/ Ч_п= 1/446,4х10^-6 =10⁶/446,4= 2240,14 2240 кадр/с

3. Знаходимо корисну пропускну здатність:

К_{пз =} Ч_{пк х} D_дата = 2240 х 4160= 9318400 біт/с 9,31 Мбіт/с= 10 Мбіт/с.

 

2. Для Ethernet 802.2 :

D_дата = 500+20х4= 520 байтів =>520х8= 4160 бітів

Бітовий інтервал Бі=0,1 мкс.

IPG = 9,6 мкс.

Довжина службових  полів = P + DA + SA + Type + DSAP + SSAP + Control + FSC = 8+6+6+2+1+1+2+4=30 байтів

30х8= 240 бітів.

1. Визначаємо час передачі одного кадру:

Ч_п= (D_дата + D_{сл.полів}) х Б_і + IPG = (4160+240)х 0,1х10⁶+9,6х10^-6=( 440+9,6)х10^-6= =449,6х10^-6с.

2)  Визначаємо  частоту передачі кадрів:

Ч_пк = 1/ Ч_п= 1/449,6х10^-6 =10⁶/449,6= 2224,19 2224 кадр/с

3)Знаходимо корисну пропускну здатність:

К_{пз =} Ч_{пк х} D_дата = 2224 х 4160= 9251840 біт/с 9,25 Мбіт/с= 10 Мбіт/с.

 

3. Для Ethernet SNAP :

D_дата = 500+20х1= 520 байтів =>520х8= 4160 бітів

Бітовий інтервал Бі=0,1 мкс.

IPG = 9,6 мкс.

Довжина службових  полів = P+DA+SA+Type+DSAP+SSAP+Control+OUI+T+ FSC = 8+6+6+2+1+1+1+3+2+4=34 байтів

34х8= 272 бітів.

1. Визначаємо час передачі одного кадру:

Ч_п= (D_дата + D_{сл.полів}) х Б_і + IPG = (4160+272)х 0,1х10⁶+9,6х10^-6=( 443,2+9,6)х10^-6= =452,8х10^-6с.

2)  Визначаємо  частоту передачі кадрів:

Ч_пк = 1/ Ч_п= 1/452,8х10^-6 =10⁶/452,8= 2208,48 2209 кадр/с

3)Знаходимо  корисну пропускну здатність:

К_{пз =} Ч_{пк х} D_дата = 2209 х 4160= 9189440 біт/с 9,18 Мбіт/с= 10 Мбіт/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №2.

Для заданої ІР-адреси та префіксу мережі визначити клас ІР-адреси; ІР-адресу мережі; маску під мережі; інверсну маску під мережі; мінімальну і максимальну ІР-адреси діапазону, що можуть використовуватися для адресації вузлів; широкомовну адресу; кількість вузлів, які можуть входити в мережу.

ІР-адреса: 133.92.231.10, префікс мережі 18

Розвязання:

Крок 0.

Клас ІР-адреси за таблицею – клас В.

Крок 1.

Перевели ІР-адресу з десяткової форми запису в двійкову.

10000101.01011101.11100111.00001010

Записали маску  підмережі як послідовність одиниць та нулів.

11111111.11111111.11000000.00000000

Отримали номер  мережі

10000001.01100001.11000000.00000000

Результат у  десятковій системі числення:

133.92.192.0

255.255.192.0

Крок 2.

Інверсія маски

00000000.00000000.00111111.11111111

Десяткова інверсія маски

0.0.63.255

Крок 3.

Мінімальна  адреса для нумерації вузлів

10000101.01011100.11000000.00000001

133.92.191.1

Крок 4.

Максимальна адреса для нумерації вузлів

10000101.01011100.11111111.11111110

133.92.255.254

Крок 5.

Широкомовна адреса

10000101.01011100.11111111.11111111

133.92.255.254

Крок 6.

Кількість вузлів розрахували за формулою

.

.

Крок 7.

Кількість підмереж розрахували за формулою:

.

.