Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Апреля 2012 в 10:17, курсовая работа
В настоящее время наиболее популярными стандартами локальных сетей являются Ethernet, Token Ring, FDDI. Дадим им сравнительную характеристику.
В настоящее время наиболее популярными стандартами локальных сетей являются Ethernet, Token Ring, FDDI. Дадим им сравнительную характеристику.
Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля, который стал последней версией фирменного стандарта Ethernet. Поэтому фирменную версию стандарта Ethernet называют стандартом Ethernet DIX или Ethernet II. В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet, который во многом не является самостоятельным стандартом, о чем говорит и тот факт, что его описание просто является дополнительным разделом к основному стандарту 802.3. Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet, обеспечивающих пропускную способность 10 Мбит/с, используется манчестерский код. Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:
10Base5 – коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента – 500 метров (без повторителей).
10Base-2 – коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемый «тонким» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента – 185 метров (без повторителей).
10Base-T – кабель на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Образует звездообразную топологию с концентратором. Расстояние между концентратором и конечным узлом – не более 100 м.
10Base-F – оптоволоконный кабель. Топология аналогична стандарту на витой паре. Имеется несколько вариантов этой спецификации – FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.
Число
10 означает битовую скорость передачи
данных этих стандартов – 10 Мб/с, а слово
Base – метод передачи на одной базовой
частоте 10 МГц.
Сети стандарта Token Ring, также как и сети Ethernet, используют разделяемую среду передачи данных, которая состоит из обрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном. Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 Мб/с и 16 Мб/с. Первая скорость определена в стандарте 802.5, а вторая является новым стандартом де-факто, появившимся в результате развития технологии Token Ring. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мб/с, имеют и некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мб/с.
Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя её основные идеи. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или "транзитным". Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется. В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным, образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть "свертывание" или "сворачивание" колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному - по часовой. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключёнными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.
Результаты сравнения вышеназванных технологий представлены в таблице 1.
Для проектируемой сети предварительно была выбрана технология Fast Ethernet, так как она полностью соответствует целям технического задания. Как уже было отмечено, технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Она сохранила метод доступа CSMA/CD. Также она использует скорость обмена информацией, равную 100 Мб/с. Таким образом, технология Fast Ethernet обеспечивает преемственность и согласованность сетей 10Base-T и 100Base-T, что немаловажно. Отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используется три варианта кабельных систем - оптоволокно, 2-х парная витая пара категории 5 и 4-х парная витая пара категории 3, причем по сравнению с вариантами физической реализации Ethernet (а их насчитывается шесть), здесь отличия каждого варианта от других глубже - меняется и количество проводников, и методы кодирования. А так как физические варианты Fast Ethernet создавались одновременно, а не эволюционно, как для сетей Ethernet, то имелась возможность детально определить те подуровни физического уровня, которые не изменяются от варианта к варианту, и остальные подуровни, специфические для каждого варианта. Основными достоинствами технологии Fast Ethernet являются:
Указанные свойства позволяют осуществлять переход от сетей 10Base-T к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети.
Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:
Наиболее
подходящей для проектируемой сети
спецификацией видится 100Base-FX/TX, а в
качестве топологии – древовидная.
|
В качестве базовой технологии окончательно была выбрана Fast Ethernet. В качестве спецификации - 100 Base-FX/TX.
Спецификация 100Base-FX (многомодовое оптоволокно, два волокна) определяет работу протокола Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну в полудуплексном и полнодуплексном режимах на основе хорошо проверенной схемы кодирования FDDI. Как и в стандарте FDDI, каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, идущими от приемника (Rx) и от передатчика (Тх). Между спецификациями 100Base-FX и 100Base-TX есть много общего. В стандарте Fast Ethernet в отличие от стандарта Ethernet определен другой метод кодирования — 4В/5В. Этот метод уже показал свою эффективность в стандарте FDDI и без изменений перенесен в спецификацию 100Base-FX/TX.
В качестве среды передачи данных спецификация 100Base-TX (витая пара UTP Cat 5 или STP Туре 1, две пары) использует кабель UTP категории 5 или кабель STP Туре 1. Максимальная длина кабеля в обоих случаях — 100 м. Основные отличия от спецификации 100Base-FX — использование метода MLT-3 для передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5В по витой паре, а также наличие функции автопереговоров (Auto-negotiation) для выбора режима работы порта.
Таким образом, в данной сети в качестве среды передачи данных используются витая пара UTP категории 5 (две пары) и многомодовый оптоволоконный кабель (две волокна).
Использование оптоволокна вызвано тем, что данный тип кабеля обладает исключительными характеристиками по помехозащищённости и секретности передаваемой информации. Внешние электромагнитные помехи существенным образом не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не способен порождать внешних электромагнитных излучений. Подключиться к данному типу кабеля для несанкционированного доступа практически невозможно, так как в этом случае нарушится целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, то есть 1000 ГГц, что является более высоким значением, чем у электрических кабелей. При росте частоты передаваемого сигнала, в случае оптоволоконного кабеля, затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы. Недостатками оптоволоконных кабелей являются следующие. Сложность монтажа - при установке разъёмов необходима высокая точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъёме. Для установки разъёмов используют сварку или склеивание с помощью специального геля, который имеет такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В данной сети используется многомодовый оптоволоконный кабель. Его отличие от одномодового следующее. В
многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют значительный разброс, в результате чего форма сигнала на приёмном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мКм, а диаметр внешней оболочки — 125 мКм. Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приёмопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мКм, при этом наблюдается разброс длин волн около 30—50 нм. Допустимая длина кабеля составляет 2—5 км. Многомодовый кабель — это основной тип оптоволоконного кабеля в настоящее время, так как он дешевле и доступнее. Затухание в многомодовом кабеле больше, чем в одномодовом, и составляет 5—20 дБ/км. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4—5 нс/м, что близко к величине задержки в электрических кабелях.
Среди описанных выше преимуществ оптоволоконных кабелей перед электрическими, необходимо отметить допустимую длину кабеля. В данной сети используется полнодуплексный режим, что позволяет использовать длину сегмента до 2 км (от одного коммутатора до другого).
Здание склада находится в 180 м от здания офиса, а здание цеха находится в 170 м от здания склада и в 290 м от здания офиса. Использование между зданиями, например, витой пары является нецелесообразным, так как максимальная длина сегмента витой паты составляет 100 м. Данный факт вместе с необходимостью защиты кабеля не позволяет использовать витую пару для соединения узлов сети, находящихся в отдельных зданиях.
Для построения данной локальной сети была выбрана топология дерево (tree). Эта топология представляет собой комбинацию звёзд. Как уже было отмечено, топология звезда является характерной для семейства Ethernet. Преимущества топологии дерево: легко расширяется; легко обнаруживается неисправность. Недостатки: выход из строя корневого узла означает выход из строя всей системы, выход из строя, например, концентратора - выход из строя его ветвей; если сеть очень большая, то доступ к ней затруднен. Преимущество топологии дерево, которое заключается в её простом расширении, является существенным для данной сети, в которой всего 18 рабочих станций и 2 сервера. Таким образом, увеличение числа узлов сети не вызовет существенных сбоев. Выход из строя периферийного узла не отразится на функционировании оставшейся части сети. В связи с этим надо отметить, что работа сети легко контролируется, неисправности локализуются путём отключения от центра периферийных абонентов. Однако нельзя забывать, что выход из строя именно корневого узла означает крах всей сети. Топология дерево в данной работе представляет собой совокупность активных звёзд, в центре которых находятся коммутаторы.