T
Используя несколько концентраторов,
можно построить сеть достаточно
сложной конфигурации. Например, объединив
два концентратора с помощью
коаксиального кабеля, можно получить
локальную сеть, представленную
на рис.3.
Концентраторы 10BASE - T
Рис.3. Структура сети Ethernet с двумя
концентраторами
Для соединения витых пар проводников
с концентратором и сетевым
адаптером используются стандартные
телефонные разъемы RJ-45. По своей
структуре и функциональным характеристикам
адаптер станции совместим с
адаптерами для коаксиального
кабеля. В связи с этим в
настоящее время с целью унификации
выпускаются преимущественно универсальные
сетевые адаптеры
Ethernet 10BASE5/2/T, оснащенные разъемами
DB-15, BNC и RJ-45.
Дальнейшее повышение эффективности
сетей Ethernet связывается с использованием
коммутирующих концентраторов (switching
hub), которые в отличие от обычных
(ретранслирующих) концентраторов позволяют
рассматривать сегменты сети в качестве
отдельных сетей, связанных вместе через
интерфейс коммутации пакетов. Коммутирующий
концентратор снабжен двумя буферами
на каждый подключаемый порт: для принимаемых
и передаваемых пакетов. Благодаря этому
коммутируемый концентратор работает
аналогично узлу коммутации пакетов, принимая
и передавая пакеты одновременно между
различными парами абонентов. Это, наряду
с увеличением производительности, позволяет
избежать столкновений пакетов. Компьютерные
сети, использующие подобную технологию,
получили Switch Ethernet.
Также новым технологическим
направлением развития сетей
Ethernet является оптоволоконная сеть
Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи
10
Мбит/с. В качестве передающей
среды используется 50- или 100-микронный
оптоволоконный кабель. Сеть характеризуется
звездообразной топологией, которая
поддерживается с помощью оптоволоконных
концентраторов.
Максимальная длина одного луча
(сегмента) составляет 2100 метров.
Подводя итог, следует отметить,
что в настоящее время имеется
широкий выбор сетевых адаптеров,
повторителей и концентраторов,
позволяющих создавать сети различного
состава и конфигурации. В частности,
практически все концентраторы,
например IBM 8224, IBM 8271, имеют по несколько
входов для подключения сегментов
сетей 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F.
FAST ETHERNET
Сеть Fast Ethernet представляет собой
дальнейшее различие сети
Ethernet за счет увеличения в 10
раз тактовой частоты. При этом
основные аспекты построения
сети Ethernet остались неизменными.
В первую очередь это касается
метода доступа, формата кадра
и др. Основные отличия касаются
физического уровня и связаны
используемой передающей средой.
В соответствии со стандартом
IEEE 802.3u для технологии Fast Ethernet в зависимости
от применяемого кабеля определены
следующие три наименования:
100Base-TX и 100Base-T4 – для витой пары
проводников и 100 Base-FX – для
оптоволоконного кабеля.
Система 100Base-FT использует две
ары проводов: одну для передачи,
другую – для приема данных.
Спецификация стандарта на физическую
среду передачи данных ANSI TP-PMD, на
котором основано применение
витой пары в
100Base-TX, допускает использование
неэкранированной (UTP) категории 5 и
экранированной (STP) витых пар.
Наиболее распространенной средой
является неэкранированная витая
пара.
В этом кабеле пары проводников
должны быть завиты по всей
длине, за исключением его концов,
где кабель подключается к
разъемам. Длина невитого участка
не должна превышать 1-1,5 см. протяженность
сегментов в сети
100Base-TX на кабеле UTP категории 5 с
волновым сопротивлением 100 Ом не
должна превышать 100 м. Это ограничение
диктуется допустимым временем
задержки распространения сигнала
в передающей среде и является
достаточно жестким. С целью
снижения влияния помех используется
биполярная передача: по одному
из проводов передается положительный,
а другому – отрицательный
потенциал. В отличие от стандарта
ANSI TP-PMD в 100Base-TX используется такая
же распайка, как и в 100Base-T. Это
позволяет заменять соответствующие
интерфейсные платы без перепайки
или замены кабеля.
Стандартом 100Base-TX предусмотрено использование
экранированной витой пары с
волновым сопротивлением 150 Ом и
стандартных девяти штырьковых
коннекторов D-типа.
Специализацией 100Base-T также определена
длина кабеля до 100 м. При этом
допускается использование кабелей
UTP категорий 3, 4 и 5, однако рекомендуется
использование кабеля категории
5. Из четырех используемых пар
две предназначены для однонаправленной
передачи, а две другие – для
двунаправленной передачи. Пары
обозначаются следующим образом:
TX – для однонаправленной передачи
данных; RX – для однонаправленного
приема; BI – две остальные пары
для обмена данными в обоих
направлениях. С целью снабжения
уровня помех при подключении
кабеля 100Base-T4 необходимо придерживаться
правила перекрестного соединения
пар проводников.
Обе спецификации ограничивают
диаметр сети (максимальное расстояние
между любыми двумя абонентами)
величиной в 200 м.
Спецификация не оптоволоконный
интерфейс 100Base-FX определяет длину
сегмента до 100 м, однако, допустимый
диаметр сети равен 412 м. По
спецификации 100Base-FX для каждого
соединения требуется двухжильный
многомодовый волоконно-оптический
кабель, в котором по одному
волокну передается, а по –
другому принимается сигнал. Эти
волокна имеют перекрестное соединение
и поэтому обозначаются как
RX и TX. Существует много видов
волоконно-оптических кабелей, от
простых двух волоконных до
специальных многоволоконных кабелей.
Наиболее часто в сегментах
100Base-FX используется многомодовый
кабель MMF с оптоволокном толщиной
62,5 микрона и внешней изоляцией
толщиной 125 микрон (обозначается как
62,5/125).
Для подключения может использоваться
один из трех типов коннекторов:
o рекомендуемый стандартом дуплексный
коннектор SC, достаточно простой
в применении; o FDDI-коннектор, заимствованный
из сетей FDDI; o штыковой ST-коннектор,
используемый в сетях 10Base-FL.
2.Сети с маркерным методом
доступа
(стандарт IEEE 802.4)
Одной из первых локальных
сетей с маркерным методом
доступа является сеть
ArcNet фирмы Datapoint. Скорость передачи
информации по современным понятиям
относительно невысокая – 2,5 Мбит/с,
однако последняя разработка
сети - ArcNet Plus работает на скорости
20 Мбит/с. Считается, что на
основе ArcNet был разработан стандарт
IEEE 802.3, однако между ними существует
достаточно много отличий. В
связи с этим остановимся на
рассмотрении сетей стандарта
IEEE 802.4. Эти сети, как и ArcNet, используют
маркерный метод доступа в
рамках шинной топологии. Доступ
осуществляется с помощью непрерывно
передаваемого кадра маркера
определенного формата.
Передача маркера происходит
от одной станции к другой
в порядке убывания их логических
адресов. Станция с наибольшим
адресом циклически передает
кадр маркера станции с наибольшим
адресом, тем самым, замыкая
логическое кольцо передачи маркера.
Станция, которая получает маркер
от другой станции, относительно
нее называется преемником. Соответственно,
станция, о которой поступает
маркер, называется предшественников.
Так для станции Ст2 предшественником
является станция Ст3, а преемников – станция
Ст1.
Логическое кольцо передачи маркера
Терминатор
Для Ст2
Преемник
Предшественник
Рис.4. Организация логического кольца
в шине с маркерным доступом.
Следует заметить, что последовательности
расположения станций в логическом
кольце не обязательно должна
соответствовать последовательность
их физического размещения на
шине. Более того, некоторые станции
могут быть вообще не включены
в логическое кольцо. Так, представленные
на рис.4 станции с номерами
с первого по пятый принадлежат
логическому кольцу, а шестая
– нет. Основное различие между
ними заключается в том, что
станция, не входящая в логическое
кольцо, не получает кадр маркера
и, соответственно, она не может
передавать кадры данных. Такая
станция считается пассивной
и может только принимать адресованные
ей кадры данных.
Протоколом функционирования сети
предусмотрена возможность включения
пассивных станций в логическое
кольцо, после чего они получат
право передавать кадры данных.
Управление сетью, в том числе
и реконфигурация логического
кольца, осуществляется децентрализованным
способом. В каждым момент времени
функция управления берет на
себя станция, владеющая маркером.
В том числе она осуществляет:
o генерацию (реконфигурацию) логического
кольца; o контроль за передачей
маркера; o изменение параметров
управляющих алгоритмов; o прием
и обработку запросов на подключение
пассивных станций к логическому
кольцу.
Для передачи данных и управления
сетью определены кадры: данных,
управления и прерывания. Кадры
данных управления имеют одинаковую
структуру и различают между
собой только содержимым поля
управления кадром, а также полем
данных.
Каждому кадру предшествует преамбула,
включающая от одного до нескольких
символов заполнителей – в
зависимости от скорости передачи
и применяемого метода модуляции
сигналов. За преамбулой следует
начальный ограничитель кадра
длиной в один байт. Следующий
за ним байт содержит управляющую
информацию, с помощью которой
определяется тип кадра. За
полем управления кадром следует
двух - или шестибайтовые поля
адресов получателя и отправителя
информации. Последующее за ним
поле данных содержит информацию,
поступающую с подуровня управления
логическим каналом либо формируемую
диспетчером. Под значение контрольной
последовательности кадра отведены
следующие шесть байтов. Кадр
завершается однобайтовым полем
конечного ограничителя. Два младших
разряда поля управления кадром
указывают на тип кадра. Кроме
того, существуют семь типов управляющих
кадров, которые кодируются с
помощью четырех старших разрядов
поля управления кадром.
В процессе работы компьютерной
сети может динамически меняться
ее логическое кольцо, то есть
станции могут, как отключаться,
так и подключаться к ней.
В качестве дополнительных (факультативных)
возможностей обеспечивается механизм
приоритетного доступа к передающей
среде. Определены четыре класса
обслуживания номерами 6, 4, 2, 0 и приоритетом
в порядке убывания номера
класса.
В зависимости от используемых
сетевых средств может быть
реализована различная топология
сети: линейная, звездообразная или
древовидная.
Основной областью применения
сетей стандарта IEEE 802.4 является
сфера производственных сетей,
где представляются жесткие требования
к сетевому трафику. В первую
очередь сюда относятся компьютерные
сети крупных машиностроительных
заводов.
3.Token Ring.
Из кольцевых сетей с маркерным
методом доступа наиболее распространенной
является сеть Token Ring. Эта сеть
разработана фирмой IBM.
По своей популярности Token Ring, пожалуй,
не уступает сети Ethernet. Фирма
IBM провела большую работу по
стандартизации сети Token Ring, в результате
чего она была принята сначала
в качестве стандарта IEEE 802.5, а
затем и международного стандарта
ISO/DIS 8802/5. Стандартом определена
скорость передачи 4 Мбит/с. В настоящее
время используются сети со
скоростью 16
Мбит/с.
Являясь одной из первых кольцевых
сетей с маркерным методом
доступа, сеть Token Ring оказала существенное
влияние на идеологию построения
локальных сетей. Следует заметить,
что сеть Token Ring является кольцевой
по способу организации передающей
среды, ноне по топологии, которая
может быть достаточно сложной
и больше напоминает звездообразную
структуру, чем кольцевую. Внешне
ее бывает трудно отличить
от таких сетей, как Ethernet,
ArcNet и им подобным.
Сравнивая маркерный метод доступа
в сетях с шинной и кольцевой
топологией, необходимо отметить
два основных отличия. Во-первых,
в направлении по кольцу, независимо
от месторасположения станций.
Во-вторых, протокол IEEE 802.5 предусматривает
полный цикл вращения кадра
данных, то есть кадр должен
возвращаться его отправителю.
При этом получатель дополняет
кадр информацией о его приеме.
Только после этого маркер