Локальні мережі Комп\'ютерні мережі



Скачати 330.1 Kb.
Дата конвертації11.09.2017
Розмір330.1 Kb.
Локальні мережі

Комп\'ютерні мережі

Способів і засобів обміну інформацією за останнім часом запропонована безліч: від найпростішого переносу файлів за допомогою дискети до всесвітньої комп'ютерної мережі Інтернет, здатної об'єднати всі комп'ютери миру. Яке ж місце в цій ієрархії приділяється локальним мережам?

Найчастіше термін "локальні мережі" або "локальні обчислювальні мережі" (LAN, Local Area Network) розуміють буквально, тобто це такі мережі, які мають невеликі, локальні розміри, з'єднують близько розташовані комп'ютери. Однак досить подивитися на характеристики деяких сучасних локальних мереж, щоб зрозуміти, що таке визначення не точне. Наприклад, деякі локальні мережі легко забезпечують зв'язок на відстані декількох десятків кілометрів. Це вже розміри не кімнати, не будинку, не близько розташованих будинків, а, може бути, навіть цілого міста. З іншого боку, по глобальній мережі (WAN, Wide Area Network або GAN, Global Area Network) цілком можуть зв'язуватися комп'ютери, що перебувають на сусідніх столах в одній кімнаті, але її чомусь ніхто не називає локальною мережею. Близько розташовані комп'ютери можуть також зв'язуватися за допомогою кабелю, що з'єднує рознімання зовнішніх інтерфейсів (RS232-C, Centronics) або навіть без кабелю по інфрачервоному каналу (IrDA). Але такий зв'язок теж чомусь не називається локальним.

Невірно й визначення локальної мережі як малої мережі, що поєднує невелику кількість комп'ютерів. Дійсно, як правило, локальна мережа зв'язує від двох до декількох десятків комп'ютерів. Але граничні можливості сучасних локальних мереж набагато вище: максимальне число абонентів може досягати тисяч. Називати таку мережу малою неправильно.

Деякі автори визначають локальну мережу як "систему для безпосереднього з'єднання багатьох комп'ютерів". При цьому мається на увазі, що інформація передається від комп'ютера до комп'ютера без яких-небудь посередників і по єдиному середовищу передачі. Однак говорити про єдине середовище передачі в сучасній локальній мережі не доводиться. Наприклад, у межах однієї мережі можуть використатися як електричні кабелі різних типів (кручена пари, коаксіальний кабель), так й оптоволоконні кабелі. Визначення передачі "без посередників" також не коректно, адже в сучасних локальних мережах використаються репітери, трансівери, концентратори, комутатори, маршрутизатори, мости, які часом роблять досить складну обробку переданої інформації. Не зовсім зрозуміло, чи можна вважати їх посередниками чи ні, чи можна вважати подібну мережу локальною.

Напевно, найбільш точно було б визначити як локальну таку мережу, що дозволяє користувачам не відчувати зв'язки. Ще можна сказати, що локальна мережа повинна забезпечувати прозорий зв'язок. По суті, комп'ютери, зв'язані локальною мережею, поєднуються в один віртуальний комп'ютер, ресурси якого можуть бути доступні всім користувачам, причому цей доступ не менш зручний, чим до ресурсів, що входять безпосередньо в кожен окремий комп'ютер. Під зручністю в цьому випадку розуміється висока реальна швидкість доступу, швидкість обміну інформацією між додатками, практично непомітна для користувача. При такому визначенні стає зрозуміло, що ні повільні глобальні мережі, ні повільний зв'язок через послідовний або паралельний порти не попадають під поняття локальної мережі.

З даного визначення видно, що швидкість передачі по локальній мережі обов'язково повинна рости в міру росту швидкодії найпоширеніших комп'ютерів. Саме це й спостерігається: якщо ще десять років тому цілком прийнятною вважалася швидкість обміну в 10 Мбіт/с, то зараз уже средньошвидкісною вважається мережа, що має пропускну здатність 100 Мбіт/с, активно розробляються, а подекуди використовуються засоби для швидкості 1000 Мбіт/с і навіть більше. Без цього вже не можна, інакше зв'язок стане занадто вузьким місцем, буде надмірно сповільнювати роботу об'єднаного мережею віртуального комп'ютера, знижувати зручність доступу до мережних ресурсів.

Таким чином, головна відмінність локальної мережі від будь-який іншої - висока швидкість передачі інформації з мережі. Але це ще не все, не менш важливі й інші фактори.

Зокрема, принципово необхідний низький рівень помилок передачі, викликаних як внутрішніми, так і зовнішніми факторами. Адже навіть дуже швидко передана інформація, що перекручена помилками, просто не має змісту, її доведеться передавати ще раз. Тому локальні мережі обов'язково використовують прокладення спеціальних високоякісних й добре захищених від перешкод ліній зв'язку.

Особливе значення має й така характеристика мережі, як можливість роботи з великими навантаженнями, тобто з високою інтенсивністю обміну (або, як ще говорять, з великим трафіком). Адже якщо механізм керування обміном, використовуваний у мережі, не занадто ефективний, то комп'ютери можуть подовгу чекати своєї черги на передачу. І навіть якщо ця передача буде проводитися потім на найвищій швидкості й безпомилково, для користувача мережі така затримка доступу до всіх мережних ресурсів неприйнятна. Адже йому не важливо, чому доводиться чекати.

Механізм керування обміном може гарантовано успішно працювати тільки в тому випадку, коли заздалегідь відомо, скільки комп'ютерів (або, як ще говорять, абонентів, вузлів) припустимо підключити до мережі. Інакше завжди можна включити стільки абонентів, що внаслідок перевантаження забуксує будь-який механізм керування. Нарешті, мережею можна назвати тільки таку систему передачі даних, що дозволяє поєднувати до декількох десятків комп'ютерів, але ніяк не два, як у випадку зв'язку через стандартні порти.

Таким чином, сформулювати відмітні ознаки локальної мережі можна в такий спосіб:

Висока швидкість передачі інформації, велика пропускна здатність мережі. Прийнятна швидкість зараз - не менш 10 Мбіт/с.

Низький рівень помилок передачі (або, що теж саме, високоякісні канали зв'язку). Припустима ймовірність помилок передачі даних повинна бути порядку 10-8 — 10-12.

Ефективний, швидкодіючий механізм керування обміном по мережі.

Заздалегідь чітко обмежена кількість комп'ютерів, що підключаються до мережі.

При такому визначенні зрозуміло, що глобальні мережі відрізняються від локальних насамперед тим, що вони розраховані на необмежене число абонентів. Крім того, вони використовують (або можуть використати) не занадто якісні канали зв'язку й порівняно низьку швидкість передачі. А механізм керування обміном у них не може бути гарантовано швидким. У глобальних мережах набагато важливіша не якість зв'язку, а сам факт її існування.

Нерідко виділяють ще один клас комп'ютерних мереж - міські, регіональні мережі (MAN, Metropolitan Area Network), які звичайно по своїм характеристиках ближче до глобальних мереж, хоча іноді все-таки мають деякі риси локальних мереж, наприклад, високоякісні канали зв'язку й порівняно високі швидкості передачі. У принципі міська мережа може бути локальною з усіма її перевагами.

Правда, зараз уже не можна провести чітку границю між локальними й глобальними мережами. Більшість локальних мереж має вихід у глобальну. Але характер переданої інформації, принципи організації обміну, режими доступу до ресурсів усередині локальної мережі, як правило, сильно відрізняються від тих, що прийнято в глобальній мережі. І хоча всі комп'ютери локальної мережі в цьому випадку включені також й у глобальну мережу, специфіки локальної мережі це не скасовує. Можливість виходу в глобальну мережу залишається всього лише одним з ресурсів, які використовують користувачи локальної мережі.

По локальній мережі може передаватися сама різна цифрова інформація: дані, зображення, телефонні розмови, електронні листи й т.ін. До речі, саме завдання передачі зображень, особливо повнокольорових, пред'являє найвищі вимоги до швидкодії мережі. Найчастіше локальні мережі використаються для поділу (спільного використання) таких ресурсів, як дисковий простір, принтери й вихід у глобальну мережу, але це всього лише незначна частина тих можливостей, які надають локальні мережі. Наприклад, вони дозволяють здійснювати обмін інформацією між комп'ютерами різних типів. Повноцінними абонентами (вузлами) мережі можуть бути не тільки комп'ютери, але й інші пристрої, наприклад, принтери, плотери, сканери. Локальні мережі дають також можливість організувати систему паралельних обчислень на всіх комп'ютерах мережі, що багаторазово прискорює рішення складних математичних завдань. З їхньою допомогою, як уже згадувалося, можна управляти роботою технологічної системи або дослідницької установки з декількох комп'ютерів одночасно.

Однак мережі мають і досить істотні недоліки, про які завжди варто пам'ятати:

Мережа вимагає додаткових, іноді значних матеріальних витрат на покупку мережного устаткування, програмного забезпечення, на прокладку сполучних кабелів і навчання персоналу.

Мережа вимагає прийому на роботу фахівця (адміністратора мережі), що буде займатися контролем роботи мережі, її модернізацією, керуванням доступу до ресурсів, усуненням можливих несправностей, захистом інформації й резервним копіюванням. Для великих мереж може знадобитися ціла бригада адміністраторів.

Мережа обмежує можливості переміщення комп'ютерів, підключених до неї, тому що при цьому може знадобитися перекладка сполучних кабелів.

Мережі являють собою прекрасне середовище для поширення комп'ютерних вірусів, тому питанням захисту від них потрібно приділяти набагато більше уваги, чим у випадку автономного використання комп'ютерів. Адже досить інфікувати один, і всі комп'ютери мережі будуть уражені.

Мережа різко підвищує небезпеку несанкціонованого доступу до інформації з метою її крадіжки або знищення. Інформаційний захист вимагає проведення цілого комплексу технічних й організаційних заходів.

Ніщо не дається даром. І треба добре подумати, чи варто підключати до мережі всі комп'ютери компанії, або частину з них краще залишити автономними. Можливо, що мережа взагалі не потрібна, тому що породить набагато більше проблем, чим дозволить вирішити.

Тут же варто згадати про таких найважливіших поняттях теорії мереж, як абонент, сервер, клієнт.

Абонент (вузол, хост, станція) — це пристрій, підключений до мережі, який приймає активну участь в інформаційному обміні. Найчастіше абонентом (вузлом) мережі є комп'ютер, але абонентом також може бути, наприклад, мережний принтер або інший периферійний пристрій, що має можливість прямо підключатися до мережі.

Сервером називається абонент (вузол) мережі, що надає свої ресурси іншим абонентам, але сам не використовує їхні ресурси. Таким чином, він обслуговує мережу. Серверів у мережі може бути небагато, і зовсім не обов'язково, що сервер — самий потужний комп'ютер. Виділений (dedicated) сервер — це сервер, що займається тільки мережними завданнями. Невиділений сервер може крім обслуговування мережі виконувати й інші завдання. Специфічний тип сервера - це мережний принтер.

Клієнтом називається абонент мережі, що тільки використовує мережні ресурси, але сам свої ресурси в мережу не віддає, тобто мережа його обслуговує, а він їй тільки користується. Комп'ютер-клієнт також часто називають робочою станцією. У принципі кожен комп'ютер може бути одночасно як клієнтом, так і сервером.

Під сервером і клієнтом часто розуміють також не самі комп'ютери, а працюючі на них програмні додатки. У цьому випадку той додаток, що тільки віддає ресурс у мережу, є сервером, а той додаток, що тільки користується мережними ресурсами - клієнтом.

Мережі Ethernet й Fast Ethernet

Найбільше поширення серед стандартних мереж одержала мережа Ethernet. Уперше вона з'явилася в 1972 році (розроблювачем виступила відома фірма Xerox). Мережа виявилася досить вдалою, і внаслідок цього її в 1980 році підтримали такі найбільші компанії, як DEC й Intel (об'єднання цих компаній назвали DIX по перших буквах їхніх назв). Їхніми стараннями в 1985 році мережа Ethernet стала міжнародним стандартом, її прийняли найбільші міжнародні організації по стандартах: комітет 802 IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) і ECMA (European Computer Manufacturers Association).

Стандарт одержав назву IEEE 802.3 (по-англійському читається як "eight oh two dot three"). Він визначає множинний доступ до моноканалу типу шина з виявленням конфліктів і контролем передачі. Цьому стандарту задовольняли й деякі інші мережі, тому що рівень його деталізації невисокий. У результаті мережі стандарту IEEE 802.3 нерідко були несумісні між собою як по конструктивним, так і по електричних характеристиках. Однак останнім часом стандарт IEEE 802.3 уважається стандартом саме мережі Ethernet.

Основні характеристики первісного стандарту IEEE 802.3:

топологія - шина;

середовище передачі - коаксіальний кабель;

швидкість передачі - 10 Мбіт/с;

максимальна довжина мережі - 5 км;

максимальна кількість абонентів - до 1024;

довжина сегмента мережі - до 500 м;

кількість абонентів на одному сегменті - до 100;

метод доступу - CSMA/CD;

передача вузькополосна, тобто без модуляції (моноканал).

Строго говорячи, між стандартами IEEE 802.3 й Ethernet існують незначні відмінності, але про їх звичайно воліють не згадувати.

Мережа Ethernet зараз найбільш популярна у світі (більше 90% ринку), приблизно такою вона й залишиться в найближчі роки. Цьому в чималому ступені сприяло те, що із самого початку характеристики, параметри, протоколи мережі були відкриті, у результаті чого величезне число виробників в усьому світі стали випускати апаратуру Ethernet, повністю сумісну між собою.

У класичній мережі Ethernet застосовувався 50-омный коаксіальний кабель двох видів (товстий і тонкий). Однак останнім часом (з початку 90-х років) найбільше поширення одержала версія Ethernet, що використовує як середовище передачі кручені пари. Визначений також стандарт для застосування в мережі оптоволоконного кабелю. Для обліку цих змін у споконвічний стандарт IEEE 802.3 були зроблені відповідні додавання. В 1995 році з'явився додатковий стандарт на більш швидку версію Ethernet, що працює на швидкості 100 Мбіт/с (так званий Fast Ethernet, стандарт IEEE 802.3u), що використовує як середовище передачі кручену пару або оптоволоконний кабель. В 1997 році з'явилася й версія на швидкості 1000 Мбіт/с (Gigabit Ethernet, стандарт IEEE 802.3z).

Крім стандартної топології шина усе ширше застосовуються топології типу пасивна зірка й пасивне дерево. При цьому передбачається використання репітерів і репітерних концентраторів, що з'єднують між собою різні частини (сегменти) мережі. У результаті може сформуватися деревоподібна структура на сегментах різних типів.

Як сегмент (частина мережі) може виступати класична шина або одиничний абонент. Для шинних сегментів використовується коаксіальний кабель, а для променів пасивної зірки (для приєднання до концентратора одиночних комп'ютерів) - кручена пара й оптоволоконний кабель. Головна вимога до отриманої в результаті топології - щоб у ній не було замкнутих шляхів (петель). Фактично виходить, що всі абоненти з'єднані у фізичну шину, тому що сигнал від кожного з них поширюється відразу в усі сторони й не повертається назад (як у кільці).

Максимальна довжина кабелю мережі в цілому (максимальний шлях сигналу) теоретично може досягати 6,5 кілометрів, але практично не перевищує 3,5 кілометрів.

У мережі Fast Ethernet не передбачена фізична топологія шина, використовується тільки пасивна зірка або пасивне дерево. До того ж в Fast Ethernet набагато більш жорсткі вимоги до граничної довжини мережі. Адже при збільшенні в 10 разів швидкості передачі й збереженні формату пакета його мінімальна довжина стає в десять разів коротше. У такий спосіб в 10 разів зменшується припустима величина подвійного часу проходження сигналу по мережі (5,12 мкс проти 51,2 мкс в Ethernet). Для передачі інформації в мережі Ethernet застосовується стандартний манчестерський код. Доступ до мережі Ethernet здійснюється по випадковому методу CSMA/CD, що забезпечує рівноправність абонентів. Довжина кадру Ethernet (тобто пакета без преамбули) повинна бути не менш 512 бітових інтервалів або 51,2 мкс (саме така гранична величина подвійного часу проходження в мережі). Передбачено індивідуальну, групову й широкомовну адресацію.

У пакет Ethernet входять наступні поля:

Преамбула складається з 8 байт, перші сім являють собою код 10101010, а останній байт - код 10101011. У стандарті IEEE 802.3 восьмий байт називається ознакою початку кадру (SFD - Start of Frame Delimiter) і утворює окреме поле пакета. Адреси одержувача (приймача) і відправника (передавача) включають по 6 байт. Ці адресні поля обробляються апаратурами абонентів.

Поле керування (L/T - Length/Type) містить інформацію про довжину поля даних. Воно може також визначати тип використовуваного протоколу. Прийнято вважати, що якщо значення цього поля не більше 1500, то воно вказує на довжину поля даних. Якщо ж його значення більше 1500, то воно визначає тип кадру. Поле керування обробляється програмно.

Поле даних повинне містити в собі від 46 до 1500 байт даних. Якщо пакет повинен містити менш 46 байт даних, то поле даних доповнюється байтами заповнення. Відповідно до стандарту IEEE 802.3, у структурі пакета виділяється спеціальне поле заповнення (pad data - незначні дані), що може мати нульову довжину, коли даних досить (більше 46 байт).

Поле контрольної суми (FCS - Frame Check Sequence) містить 32-розрядну циклічну контрольну суму пакета (CRC) і служить для перевірки правильності передачі пакета.

Таким чином, мінімальна довжина кадру (пакета без преамбули) становить 64 байти (512 біт). Саме ця величина визначає максимально припустиму подвійну затримку поширення сигналу по мережі в 512 бітових інтервалів (51,2 мкс для Ethernet або 5,12 мкс для Fast Ethernet). Стандарт припускає, що преамбула може зменшуватися при проходженні пакета через різні мережні пристрої, тому вона не враховується. Максимальна довжина кадру дорівнює 1518 байтам (12144 біта, тобто 1214,4 мкс для Ethernet, 121,44 мкс для Fast Ethernet). Це важливо для вибору розміру буферної пам'яті мережного встаткування й для оцінки загальної завантаженості мережі.

Для мережі Ethernet, що працює на швидкості 10 Мбіт/с, стандарт визначає чотири основних типи сегментів мережі, орієнтованих на різні середовища передачі інформації:

10BASE5 (товстий коаксіальний кабель);

10BASE2 (тонкий коаксіальний кабель);

10BASE-T (кручена пара);

10BASE-FL (оптоволоконний кабель).

Найменування сегмента містить у собі три елементи: цифра "10" означає швидкість передачі 10 Мбіт/с, слово BASE - передачу в основній смузі частот (тобто без модуляції високочастотного сигналу), а останній елемент - припустиму довжину сегмента: "5" - 500 метрів, "2" - 200 метрів (точніше, 185 метрів) або тип лінії зв'язку: "Т" - кручена пари (від англійського "twisted-pair"), "F" - оптоволоконний кабель (від англійського "fiber optic").

Точно так само для мережі Ethernet, що працює на швидкості 100 Мбіт/с (Fast Ethernet) стандарт визначає три типи сегментів, що відрізняються типами середовища передачі:

100BASE-T4 (зчетверена кручена пари);

100BASE-TX (здвоєна кручена пари);

100BASE-FX (оптоволоконний кабель).

Тут цифра "100" означає швидкість передачі 100 Мбіт/с, буква "Т" - кручену пару, буква "F" - оптоволоконний кабель. Типи 100BASE-TX й 100BASE-FX іноді поєднують під ім'ям 100BASE-X, а 100BASE-T4 й 100BASE-TX - під ім'ям 100BASE-T.

Мережа Ethernet не відрізняється ні рекордними характеристиками, ні оптимальними алгоритмами, вона уступає по ряду параметрів іншим стандартним мережам. Але завдяки потужній підтримці, найвищому рівню стандартизації, величезним обсягам випуску технічних засобів, Ethernet вигідно виділяється серед інших стандартних мереж, і тому будь-яку іншу мережну технологію прийнято порівнювати саме з Ethernet.

Розвиток технології Ethernet іде по шляху все більшого відходу від первісного стандарту. Застосування нових середовищ передачі й комутаторів дозволяє істотно збільшити розмір мережі. Відмова від манчестерського коду (у мережі Fast Ethernet й Gigabit Ethernet) забезпечує збільшення швидкості передачі даних і зниження вимог до кабелю. Відмова від методу керування CSMA/CD (при повнодуплексному режимі обміну) дає можливість різко підвищити ефективність роботи й зняти обмеження з довжини мережі. Проте, всі нові різновиди мережі також називаються мережею Ethernet.

Мережа Token-Ring

Мережа Token-Ring (маркерне кільце) була запропонована компанією IBM в 1985 році (перший варіант з'явився в 1980 році). Вона призначалася для об'єднання в мережу всіх типів комп'ютерів, що випускають IBM. Уже той факт, що її підтримує компанія IBM, найбільший виробник комп'ютерної техніки, говорить про те, що їй необхідно приділити особливу увагу. Але не менш важливо й те, що Token-Ring є в цей час міжнародним стандартом IEEE 802.5 (хоча між Token-Ring й IEEE 802.5 є незначні відмінності). Це ставить дану мережу на один рівень по статусі з Ethernet.

Розроблялася Token-Ring як надійна альтернатива Ethernet. І хоча зараз Ethernet витісняє всі інші мережі, Token-Ring не можна вважати безнадійно застарілою. Більше 10 мільйонів комп'ютерів в усьому світі об'єднані цією мережею.

Компанія IBM зробила все для максимально широкого поширення своєї мережі: була випущена докладна документація аж до принципових схем адаптерів. У результаті багато компаній, наприклад, 3СOM, Novell, Western Digital, Proteon й інші приступилися до виробництва адаптерів. До речі, спеціально для цієї мережі, а також для іншої мережі IBM PC Network була розроблена концепція NetBIOS. Якщо в створеній раніше мережі PC Network програми NetBIOS зберігалися в убудованій в адаптер постійній пам'яті, то в мережі Token-Ring уже застосовувалася емулююча NetBIOS програма. Це дозволило більш гнучко реагувати на особливості апаратури і підтримувати сумісність із програмами більш високого рівня.

Мережа Token-Ring має топологію кільце, хоча зовні вона більше нагадує зірку. Це пов'язано з тим, що окремі абоненти (комп'ютери) приєднуються до мережі не прямо, а через спеціальні концентратори або багатостанційні пристрої доступу (MSAU або MAU - Multistation Access Unit). Фізично мережа утворює зірково-кільцеву топологію. У дійсності ж абоненти поєднуються все-таки в кільце, тобто кожний з них передає інформацію одному сусідньому абонентові, а приймає інформацію від іншого.

Концентратор (MAU) при цьому дозволяє централізувати завдання конфігурації, відключення несправних абонентів, контроль роботи мережі й т.д.. Ніякої обробки інформації він не робить.

Для кожного абонента в складі концентратора застосовується спеціальний блок підключення до магістралі (TCU - Trunk Coupling Unit), що забезпечує автоматичне включення абонента в кільце, якщо він підключений до концентратора й справний. Якщо абонент відключається від концентратора або ж він несправний, то блок TCU автоматично відновлює цілісність кільця без участі даного абонента. Спрацьовує TCU по сигналу постійного струму (так званий "фантомний" струм), що приходить від абонента, що бажає включитися в кільце. Абонент може також відключитися від кільця й провести процедуру самотестування. "Фантомний" струм ніяк не впливає на інформаційний сигнал, тому що сигнал у кільці не має постійної складової.

Конструктивно концентратор являє собою автономний блок з десятьма розніманнями на передній панелі.

Вісім центральних рознімань (1...8) призначені для підключення абонентів (комп'ютерів) за допомогою адаптерних (Adapter cable) або радіальних кабелів. Два крайніх рознімання: вхідний RI (Ring In) і вихідний RO (Ring Out) служать для підключення до інших концентраторів за допомогою спеціальних магістральних кабелів (Path cable). Пропонуються настінний і настільний варіанти концентратора.Існують як пасивні, так й активні концентратори MAU. Активний концентратор відновлює сигнал, що приходить від абонента (тобто працює, як концентратор Ethernet). Пасивний концентратор не виконує відновлення сигналу, тільки перекомутує лінії зв'язку.

Концентратор у мережі може бути єдиним, у цьому випадку в кільце замикаються тільки абоненти, підключені до нього. Зовні така топологія виглядає, як зірка. Якщо ж потрібно підключити до мережі більше восьми абонентів, то кілька концентраторів з'єднуються магістральними кабелями й утворюють зірково-кільцеву топологію.

Кільцева топологія дуже чутлива до обривів кабелю кільця. Для підвищення живучості мережі, в Token-Ring передбачений режим так званого згортання кільця, що дозволяє обійти місце обриву.

У нормальному режимі концентратори з'єднані в кільце двома паралельними кабелями, але передача інформації виконується при цьому тільки по одному з них.

У випадку одиночного ушкодження (обриву) кабелю мережа здійснює передачу по обох кабелях, обходячи тим самим ушкоджену ділянку. При цьому навіть зберігається порядок обходу абонентів, підключених до концентраторів. Правда, збільшується сумарна довжина кільця.

У випадку множинних ушкоджень кабелю мережа розпадається на кілька частин (сегментів), не зв'язаних між собою, але зберігаючих повну працездатність. Максимальна частина мережі залишається при цьому зв'язаної, як і колись. Звичайно, це вже не рятує мережу в цілому, але дозволяє при правильному розподілі абонентів по концентраторах зберігати значну частину функцій ушкодженої мережі.

Кілька концентраторів можуть конструктивно поєднуватися в групу, кластер (cluster), усередині якого абоненти також з'єднані в кільце. Застосування кластерів дозволяє збільшувати кількість абонентів, підключених до одного центра, наприклад, до 16 (якщо в кластер входить два концентратори).

Як середовище передачі в мережі IBM Token-Ring спочатку застосовувалася кручена пара, як неекранована (UTP), так й екранована (STP), але потім з'явилися варіанти апаратури для коаксіального кабелю, а також для оптоволоконного кабелю в стандарті FDDI.

Основні технічні характеристики класичного варіанта мережі Token-Ring:

максимальна кількість концентраторів типу IBM 8228 MAU - 12;

максимальна кількість абонентів у мережі - 96;

максимальна довжина кабелю між абонентом і концентратором - 45 метрів;

максимальна довжина кабелю між концентраторами - 45 метрів;

максимальна довжина кабелю, що з'єднує всі концентратори - 120 метрів;

швидкість передачі даних - 4 Мбіт/с й 16 Мбіт/с.

Всі наведені характеристики відносяться до випадку використання неекранованої крученої пари. Якщо застосовується інше середовище передачі, характеристики мережі можуть відрізнятися. Наприклад, при використанні екранованої кручений пари (STP) кількість абонентів може бути збільшена до 260 (замість 96), довжина кабелю - до 100 метрів (замість 45), кількість концентраторів - до 33, а повна довжина кільця, що з'єднує концентратори - до 200 метрів. Оптоволоконний кабель дозволяє збільшувати довжину кабелю до двох кілометрів.

Мережа Arcnet

Мережа Arcnet (або ARCnet від англійського Attached Resource Computer Net, комп'ютерна мережа з'єднаних ресурсів) - це одна з найстарших мереж. Вона була розроблена компанією Datapoint Corporation ще в 1977 році. Міжнародні стандарти на цю мережу відсутні, хоча саме вона вважається родоначальницею методу маркерного доступу. Незважаючи на відсутність стандартів, мережа Arcnet донедавна (в 1980 - 1990 р.р.) користувалася популярністю, навіть серйозно конкурувала з Ethernet. Велика кількість компаній (наприклад, Datapoint, Standard Microsystems, Xircom й ін.) робили апаратуру для мережі цього типу. Але зараз виробництво апаратури Arcnet практично припинено.

Серед основних достоїнств мережі Arcnet у порівнянні з Ethernet можна назвати обмежену величину часу доступу, високу надійність зв'язку, простоту діагностики, а також порівняно низьку вартість адаптерів. До найбільш істотних недоліків мережі відносяться низька швидкість передачі інформації (2,5 Мбіт/с), система адресації й формат пакета.

Для передачі інформації в мережі Arcnet використовується досить рідкий код, у якому логічній одиниці відповідає два імпульси протягом бітового інтервалу, а логічному нулю - один імпульс. Очевидно, що це код, що самосинхронізується, що вимагає ще більшої пропускної здатності кабелю, чим навіть манчестерський.

Як середовище передачі в мережі використовується коаксіальний кабель із хвильовим опором 93 Ом, приміром, марки RG-62A/U. Варіанти із крученою парою (екранованою і неекранованою) не одержали широкого поширення. Були запропоновані й варіанти на оптоволоконому кабелі, але й вони також не врятували Arcnet.

Як топологія мережа Arcnet використає класичну шину (Arcnet-BUS), а також пасивну зірку (Arcnet-STAR). У зірці застосовуються концентратори (хабы). Можливе об'єднання за допомогою концентраторів шинних і зоряних сегментів у деревоподібну топологію (як й в Ethernet). Головне обмеження - у топології не повинно бути замкнутих шляхів (петель). Ще одне обмеження: кількість сегментів, з'єднаних послідовним ланцюжком за допомогою концентраторів, не повинна перевищувати трьох.

Концентратори бувають двох видів:

Активні концентратори (відновлюють форму входячих сигналів і підсилюють їх). Кількість портів - від 4 до 64. Активні концентратори можуть з'єднуватися між собою (каскадуватися).

Пасивні концентратори (просто змішують входячі сигнали без посилення). Кількість портів - 4. Пасивні концентратори не можуть з'єднуватися між собою. Вони можуть зв'язувати тільки активні концентратори й/або мережні адаптери.

Шинні сегменти можуть підключатися тільки до активних концентраторів.

Мережні адаптери також бувають двох видів:

Високоімпедансні (Bus), призначені для використання в шинних сегментах:

Низькоімпедансні (Star), призначені для використання в пасивній зірці.

Низькоімпедансні адаптери відрізняються від високоімпедансних тим, що вони містять у своєму составі 93-омні термінатори. При їхньому застосуванні зовнішнє узгодження не потрібно. У шинних сегментах низькоімпедансні адаптери можуть використатися як оконечні для узгодження шини. Високоімпедансні адаптери вимагають застосування зовнішніх 93-омных термінаторів. Деякі мережні адаптери мають можливість перемикання з високоімпедансного стану в низькоімпедансний, вони можуть працювати й у шині, і в зірці.

Основні технічні характеристики мережі Arcnet наступні.

Середовище передачі - коаксіальний кабель, кручені пари.

Максимальна довжина мережі - 6 кілометрів.

Максимальна довжина кабелю від абонента до пасивного концентратора - 30 метрів.

Максимальна довжина кабелю від абонента до активного концентратора - 600 метрів.

Максимальна довжина кабелю між активним і пасивним концентраторами - 30 метрів.

Максимальна довжина кабелю між активними концентраторами - 600 метрів.

Максимальна кількість абонентів у мережі - 255.

Максимальна кількість абонентів на шинному сегменті - 8.

Мінімальна відстань між абонентами в шині - 1 метр.

Максимальна довжина шинного сегмента - 300 метрів.

Швидкість передачі даних - 2,5 Мбіт/с.

При створенні складних топологій необхідно стежити за тим, щоб затримка поширення сигналів у мережі між абонентами не перевищувала 30 мкс. Максимальне загасання сигналу в кабелі на частоті 5 Мгц не повинно перевищувати 11 дб.

У мережі Arcnet використається маркерний метод доступу (метод передачі права), але він трохи відрізняється від аналогічного в мережі Token-Ring. Ближче всього цей метод до того, що передбачений у стандарті IEEE 802.4. Послідовність дій абонентів при даному методі:

Абонент, що бажає передавати, чекає приходу маркера.

Одержавши маркер, він надсилає запит на передачу абонентові-приймачу інформації (запитує, чи готовий приймач прийняти його пакет).

Приймач, одержавши запит, посилає відповідь (підтверджує свою готовність).

Одержавши підтвердження готовності, абонент-передавач посилає свій пакет.

Одержавши пакет, приймач посилає підтвердження прийому пакета.

Передавач, одержавши підтвердження прийому пакета, закінчує свій сеанс зв'язку. Після цього маркер передається наступному абонентові один за одним по убуванню мережних адрес.

Таким чином, у цьому випадку пакет передається тільки тоді, коли є впевненість у готовності приймача прийняти його. Це істотно збільшує надійність передачі.

Так само, як й у випадку Token-Ring, конфлікти в Arcnet повністю виключені. Як і будь-яка маркерна мережа, Arcnet добре тримає навантаження й гарантує величину часу доступу до мережі (на відміну від Ethernet). Повний час обходу маркером всіх абонентів становить 840 мс. Відповідно, цей же інтервал визначає верхню межа часу доступу до мережі.

Маркер формується спеціальним абонентом - контролером мережі. Їм є абонент із мінімальною (нульовою) адресою.

Якщо абонент не одержує вільний маркер протягом 840 мс, то він посилає в мережу довгу бітову послідовність (для гарантованого знищення зіпсованого старого маркера). Після цього виробляється процедура контролю мережі й призначення (при необхідності) нового контролера.

Розмір пакета мережі Arcnet становить 0,5 Кбайта. Крім поля даних у нього входять також 8-бітні адреси приймача й передавача й 16-бітна циклічна контрольна сума (CRC). Такий невеликий розмір пакета виявляється не занадто зручним при високій інтенсивності обміну по мережі.

Адаптери мережі Arcnet відрізняються від адаптерів інших мереж тим, що в них необхідно за допомогою перемикачів або перемичок установити власну мережну адресу (усього їх може бути 255, тому що остання, 256-а адреса застосовується в мережі для режиму широкого віщання). Контроль унікальності кожної адреси мережі повністю покладається на користувачів мережі. Підключення нових абонентів стає при цьому досить складним, тому що необхідно задавати ту адресу, що ще не використовулася. Вибір 8-бітного формату адреси обмежує припустиму кількість абонентів у мережі - 255, що може бути недостатньо для великих компаній.

У результаті все це привело до практично повної відмови від мережі Arcnet. Існували варіанти мережі Arcnet, розраховані на швидкість передачі 20 Мбіт/с, але вони не одержали широкого поширення.

Мережа FDDI

Мережа FDDI (від англійського Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконий розподілений інтерфейс даних) - це одна з новітніх розробок стандартів локальних мереж. Стандарт FDDI був запропонований Американським національним інститутом стандартів ANSI (специфікація ANSI X3T9.5). Потім був прийнятий стандарт ISO 9314, що відповідає специфікаціям ANSI. Рівень стандартизації мережі досить високий.

На відміну від інших стандартних локальних мереж, стандарт FDDI споконвічно орієнтувався на високу швидкість передачі (100 Мбіт/с) і на застосування найбільш перспективного оптоволоконого кабелю. Тому в цьому випадку розроблювачі не були стиснуті рамками старих стандартів, що орієнтувалися на низькі швидкості й електричний кабель.

Вибір оптоволокна як середовища передачі визначив такі переваги нової мережі, як висока перешкодозахищеність, максимальна таємність передачі інформації й прекрасна гальванічна розв'язка абонентів. Висока швидкість передачі, що у випадку оптоволоконого кабелю досягається набагато простіше, дозволяє вирішувати багато завдань, недоступних менш швидкісним мережам, наприклад, передачу зображень у реальному масштабі часу. Крім того, оптоволоконий кабель легко вирішує проблему передачі даних на відстань декількох кілометрів без ретрансляції, що дозволяє будувати більші по розмірах мережі, що охоплюють навіть цілі міста й мають при цьому всі переваги локальних мереж (зокрема, низький рівень помилок). Все це визначило популярність мережі FDDI, хоча вона поширена ще не так широко, як Ethernet й Token-Ring.

За основу стандарту FDDI був узятий метод маркерного доступу, передбачений міжнародним стандартом IEEE 802.5 (Token-Ring). Несуттєві відмінності від цього стандарту визначаються необхідністю забезпечити високу швидкість передачі інформації на великі відстані. Топологія мережі FDDI - це кільце, найбільш підходяща топологія для оптоволоконого кабелю. У мережі застосовується два різнонаправлених оптоволоконих кабелі, один із яких звичайно перебуває в резерві, однак таке рішення дозволяє використати й повнодуплексну передачу інформації (одночасно у двох напрямках) з подвоєною ефективною швидкістю в 200 Мбіт/с (при цьому кожний із двох каналів працює на швидкості 100 Мбіт/с). Застосовується й зірково-кільцева топологія з концентраторами, включеними в кільце (як в Token-Ring).

Основні технічні характеристики мережі FDDI.

Максимальна кількість абонентів мережі - 1000.

Максимальна довжина кільця мережі - 20 кілометрів.

Максимальна відстань між абонентами мережі - 2 кілометри.

Середовище передачі - многомодовий оптоволоконий кабель (можливе застосування електричної крученої пари).

Метод доступу - маркерний.

Швидкість передачі інформації - 100 Мбіт/с (200 Мбіт/с для дуплексного режиму передачі).

Обмеження на загальну довжину мережі в 20 км зв'язане не із загасанням сигналів у кабелі, а з необхідністю обмеження часу повного проходження сигналу по кільцю для забезпечення гранично припустимого часу доступу. А максимальна відстань між абонентами ( 2 км при многомодовому кабелі) визначається саме загасанням сигналів у кабелі (воно не повинне перевищувати 11 дб). Передбачена також можливість застосування одномодового кабелю, і в цьому випадку відстань між абонентами може досягати 45 кілометрів, а повна довжина кільця - 200 кілометрів.

Є також реалізація FDDI на електричному кабелі (CDDI - Copper Distributed Data Interface або TPDDI - Twisted Pair Distributed Data Interface). При цьому використовується кабель категорії 5 з розніманнями RJ-45. Максимальна відстань між абонентами в цьому випадку повинна бути не більше 100 метрів. Вартість устаткування мережі на електричному кабелі в кілька разів менше. Але ця версія мережі вже не має настільки очевидних переваг перед конкурентами, як споконвічна оптоволокона FDDI. Електричні версії FDDI стандартизовані набагато гірше оптоволоконих, тому сумісність устаткування різних виробників не гарантується.

Стандарт FDDI для досягнення високої гнучкості мережі передбачає включення в кільце абонентів двох типів: Абоненти (станції) класу А (абоненти подвійного підключення, DAS - Dual-Attachment Stations) підключаються до обох (внутрішнього і зовнішнього) кілець мережі. При цьому реалізується можливість обміну зі швидкістю до 200 Мбіт/с або резервування кабелю мережі (при ушкодженні основного кабелю використовується резервний). Апаратура цього класу застосовується в самих критичних з погляду швидкодії частинах мережі.

Абоненти (станції) класу В (абоненти одинарного підключення, SAS - Single-Attachment Stations) підключаються тільки до одного (зовнішнього) кільця мережі. Вони більш прості й дешеві, у порівнянні з адаптерами класу А, але не мають їхніх можливостей. У мережу вони можуть включатися тільки через концентратор або обхідний комутатор, що відключає їх у випадку аварії.

FDDI визначає чотири типи портів абонентів:

Порт A призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до первинного (зовнішнього) кільця, а вихід - до вторинного (внутрішнього) кільця.

Порт B призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до вторинного (внутрішнього) кільця, а вихід - до первинного (зовнішнього) кільця. Порт A звичайно з'єднується з портом B, а порт В - з портом A.

Порт M (Master) призначений для концентраторів і з'єднує два концентратори між собою або концентратор з абонентом при одному кільці. Порт M як правило з'єднується з портом S.

Порт S (Slave) призначений тільки для пристроїв одинарного підключення (концентраторів й абонентів). Порт S звичайно з'єднується з портом M.

Стандарт FDDI передбачає також можливість реконфігурації мережі з метою збереження її працездатності у випадку ушкодження кабелю.

Крім абонентів (станцій) і концентраторів у мережі FDDI застосовуються обхідні комутатори (bypass switch). Обхідні комутатори включаються між абонентом і кільцем і дозволяють відключити абонента від кільця у випадку його несправності. Управляється обхідний комутатор електричним сигналом від абонента. Залежно від керуючого сигналу він або включає абонента в кільце або ж виключає його з кільця, замикаючи його на самого себе.

При використанні обхідних комутаторів необхідно враховувати додаткові загасання, внесені ними (близько 2,5 дб на один комутатор).

На відміну від методу доступу, пропонованого стандартом IEEE 802.5, в FDDI застосовується так називана множинна передача маркера. Якщо у випадку мережі Token-Ring новий (вільний) маркер передається абонентом тільки після повернення до нього його пакета, то в FDDI новий маркер передається абонентом відразу ж після закінчення передачі їм пакета (подібно тому, як це робиться при методі ETR у мережі Token-Ring). Послідовність дій тут наступна:

Абонент, що бажає передавати, чекає маркера, що йде за кожним пакетом.

Коли маркер прийшов, абонент видаляє його з мережі й передає свій пакет. Таким чином, у мережі може бути одночасно кілька пакетів, але тільки один маркер.

Відразу після передачі свого пакета абонент посилає новий маркер.

Абонент-одержувач, якому адресований пакет, копіює його з мережі й, зробивши позначку в полі статусу пакета, відправляє його далі по кільцю.

Одержавши назад по кільцю свій пакет, абонент знищує його. У поле статусу пакета він має інформацію про те, чи були помилки, і чи одержав пакет приймач.

У мережі FDDI не використається система пріоритетів і резервування, як в Token-Ring. Але передбачений механізм адаптивного планування навантаження.

Кожен абонент веде свій відлік часу, порівнюючи реальний час обігу маркера по кільцю (TRT - Token-Rotation Time) із заздалегідь установленим контрольним (операційним) часом його прибуття (T_OPR).

Якщо маркер повертається раніше, чим установлене T_OPR, то робиться вивід про те, що мережа завантажена мало, і, отже, абонент може передавати всю інформацію в асинхронному режимі, тобто незалежно від інших. Для цього абонент може використати весь часовий інтервал, що залишився (T_OPR -TRT).

Якщо ж маркер повертається пізніше, чим установлене T_OPR, то мережа завантажена сильно, і абонент може передавати тільки найважливішу інформацію протягом того інтервалу часу, що приділяється йому в синхронному режимі.

Величина T_OPR вибирається на етапі ініціалізації мережі всіма абонентами в процесі змагання.

Такий механізм дозволяє абонентам гнучко реагувати на завантаження мережі й автоматично підтримувати її на оптимальному рівні.

Для правильної роботи мережі затримка проходження сигналу по кільцю повинна бути обмежена. Так, у випадку максимальної довжини кільця 200 км і максимальній кількості абонентів 1000 повний час затримки не повинне перевищувати 1,617 мс.

Мережа 100VG-AnyLAN

Мережа 100VG-AnyLAN - це одна з останніх розробок високошвидкісних локальних мереж, що недавно з'явилася на ринку. Вона розроблена компаніями Hewlett-Packard й IBM і відповідає міжнародному стандарту IEEE 802.12, так що рівень її стандартизації досить високий.

Головними її достоїнствами є велика швидкість обміну, порівняно невисока вартість апаратури (приблизно вдвічі дорожче встаткування найбільш популярної мережі Ethernet 10BASE-T), централізований метод керування обміном без конфліктів, а також сумісність на рівні форматів пакетів з мережами Ethernet й Token-Ring.

У назві мережі 100VG-AnyLAN цифра 100 відповідає швидкості 100 Мбіт/с, букви VG позначають дешеву неекрановану кручену пару категорії 3 (Voice Grade), а AnyLAN (будь-яка мережа) позначає те, що мережа сумісна із двома найпоширенішими мережами.

Основні технічні характеристики мережі 100VG-AnyLAN:

Швидкість передачі - 100 Мбіт/с.

Топологія - зірка з можливістю нарощування (дерево). Кількість рівнів каскадування концентраторів (хабов) - до 5.

Метод доступу - централізований, безконфліктний (Demand Priority - із запитом пріоритету).

Середовище передачі - зчетверена неекранована кручена пара (кабелі UTP категорії 3, 4 або 5), здвоєна кручена пара (кабель UTP категорії 5), здвоєна екранована кручена пара (STP), а також оптоволоконий кабель. Зараз в основному поширена зчетверена кручена пара.

Максимальна довжина кабелю між концентратором й абонентом і між концентраторами - 100 метрів (для UTP кабелю категорії 3), 200 метрів (для UTP кабелю категорії 5 й екранованого кабелю), 2 кілометри (для оптоволоконого кабелю). Максимально можливий розмір мережі - 2 кілометри (визначається припустимими затримками).

Максимальна кількість абонентів - 1024, рекомендується - до 250.

Таким чином, параметри мережі 100VG-AnyLAN досить близькі до параметрів мережі Fast Ethernet. Однак головна перевага Fast Ethernet - це повна сумісність із найпоширенішою мережею Ethernet (у випадку 100VG-AnyLAN для цього потрібен міст). У той же час, централізоване керування 100VG-AnyLAN, що виключає конфлікти й гарантує граничну величину часу доступу (чого не передбачено в мережі Ethernet), також не можна скидати з рахунків.

Мережа 100VG-AnyLAN складається із центрального (основного, кореневого) концентратора рівня 1, до якого можуть підключатися як окремі абоненти, так і концентратори рівня 2, до яких у свою чергу підключаються абоненти й концентратори рівня 3 і т.д. При цьому мережа може мати не більше п'яти таких рівнів (у первісному варіанті було не більше трьох). Максимальний розмір мережі може становити 1000 метрів для неекранованої крученої пари.

На відміну від неінтелектуальних концентраторів інших мереж (наприклад, Ethernet, Token-Ring, FDDI), концентратори мережі 100VG-AnyLAN - це інтелектуальні контролери, які управляють доступом до мережі. Для цього вони безупинно контролюють запити, що надходять на всі порти. Концентратори приймають пакети й відправляють їх тільки тим абонентам, яким вони адресовані. Однак ніякої обробки інформації вони не роблять, тобто в цьому випадку виходить все-таки не активна, але й не пасивна зірка. Повноцінними абонентами концентратори назвати не можна.

Кожний з концентраторів може бути настроєний на роботу з форматами пакетів Ethernet або Token-Ring. При цьому концентратори всієї мережі повинні працювати з пакетами тільки якого-небудь одного формату. Для зв'язку з мережами Ethernet й Token-Ring необхідні мости, але мости досить прості.

Концентратори мають один порт верхнього рівня (для приєднання його до концентратора більш високого рівня) і кілька портів нижнього рівня (для приєднання абонентів). Як абонент може виступати комп'ютер (робоча станція), сервер, міст, маршрутизатор, комутатор. До порту нижнього рівня може також приєднуватися інший концентратор.

Кожен порт концентратора може бути встановлений в один із двох можливих режимів роботи:

Нормальний режим припускає пересилання абонентові, приєднаному до порту, тільки пакетів, адресованих особисто йому.

Моніторний режим припускає пересилання абонентові, приєднаному до порту, всіх пакетів, що приходять на концентратор. Цей режим дозволяє одному з абонентів контролювати роботу всієї мережі в цілому (виконувати функцію моніторингу).

Метод доступу до мережі 100VG-AnyLAN типовий для мереж з топологією зірка й полягає в наступному.

Кожен абонент, що бажає передавати, посилає концентратору свій запит на передачу. Концентратор циклічно прослуховує всіх абонентів по черзі й надає право передачі абонентові, що випливає один по одному за тим, що закінчив передачу. Величина часу доступу гарантована. Пріоритет в абонентів - географічний, тобто визначається номером порту нижнього рівня, до якого підключений абонент. Однак цей найпростіший алгоритм ускладнений у мережі 100VG-AnyLAN, тому що запити на передачу можуть мати два рівні пріоритету:

нормальний рівень пріоритету використовується для звичайних додатків;

високий рівень пріоритету використовується для додатків, що вимагають швидкого обслуговування.

Запити з високим рівнем пріоритету обслуговуються раніше, ніж запити з нормальним пріоритетом. Якщо приходить запит високого пріоритету, то нормальний порядок обслуговування переривається, і після закінчення прийому поточного пакета обслуговується запит високого пріоритету. Якщо таких високопріоритетних запитів декілька, то повернення до нормальної процедури обслуговування відбувається тільки після повної обробки всіх цих запитів. Можна сказати, що високопріоритетні запити обслуговуються позачергово, але вони утворять свою чергу.

При цьому концентратор стежить за тим, щоб не була перевищена встановлена величина гарантованого часу доступу для низькопріоритетних запитів. Якщо високопріоритетних запитів занадто багато, то запити з нормальним пріоритетом автоматично переводяться їм у ранг високопріоритетних. Типова величина часу підвищення пріоритету дорівнює 200-300 мс (установлюється при конфігуруванні мережі). Таким чином, навіть низькопріоритетні запити не будуть чекати своєї черги занадто довго.

Концентратори більш низьких рівнів також аналізують запити абонентів, приєднаних до них, і якщо буде потреба пересилають їхні запити концентратору більш високого рівня. За один раз концентратор більш низького рівня може передати концентратору більше високого рівня не один пакет (як звичайний абонент), а стільки пакетів, скільки абонентів приєднано до нього.

Кожен концентратор містить у внутрішній пам'яті таблицю MAC-адрес всіх абонентів, підключених до його портів нижнього рівня. Це дозволяє йому перенаправляти отримані пакети саме тим абонентам, яким вони адресовані. Концентратори верхніх рівнів зберігають таблиці адрес і тих абонентів, які підключені до концентраторів більше низьких рівнів. Таким чином, основний (кореневий) концентратор містить у собі інформацію про всіх абонентів мережі. Формується таблиця адрес на етапі ініціалізації мережі.

Крім передачі пакетів і пересилання запитів на передачу в мережі застосовується також спеціальна процедура підготовки до зв'язку (Link Training), під час якої концентратор й абоненти обмінюються між собою керуючими пакетами спеціального формату. При цьому перевіряється правильність приєднання ліній зв'язку і їхня справність, а також рівень помилок: якщо 24 пакета підряд не проходять без помилок, то абонент не включається в роботу. Одночасно концентратор одержує інформацію про особливості абонентів, підключених до нього, їхньому призначенні й мережних адресах, які він заносить у таблицю. Запускається дана процедура абонентом при включенні живлення або після підключення до концентратора, а також автоматично при великому рівні помилок.

Мережа Gigabit Ethernet

Мережа Gigabit Ethernet - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі Ethernet. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти Ethernet, Fast Ethernet й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.

У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу CSMA/CD, використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами Ethernet й Fast Ethernet. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.

З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу "high-end" переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.

Роботи зі створення мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. В 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX й 1000BASE-CX). Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома компанія, що займається мережними апаратурами, як 3Com. В 1999 році прийнятий стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).

Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:

1000BASE-SX - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.

1000BASE-LX - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.

1000BASE-CX - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).

1000BASE-T (стандарт IEEE 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.

Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.

Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі Ethernet й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.

Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.

Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу CSMA/CD), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.



Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.

Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка