(5 сегментов, 4 повторителя, 3 нагруженных сегмента). Ограниченное число повторителей объясняется дополнительной задержкой распространения сигнала, который они вносят. Применение повторителей увеличивает время двойного распространения сигнала, который для надёжности распространения коллизий не должно превышать время передачи кадра мин длины, т.е. кадра в 72 байта или 576 бит. Каждый повторитель подключается к сегменту одним своим трансивером, поэтому к нагружаемому сегменту можно подключить не более 99 узлов. Мах число узлов в сети: 99 * 3=297 узлов.
«Тонкий » Ethernet
Мин расстояние между точками подключения – 0,5 м. Мах длина сегмента сети – 185 м. Мах число узлов на сегмент сети – 30. Мах число сегментов – 5. Сегмент оканчивается терминаторами, один из которых заземлён. Нет вынесенного трансивера => дешевле «толстого».
10Base-2 использует внутренние трансиверы, встроенные в схему контроллерами, а рабочие станции подключаются к кабелю при помощи Т-коннекторов.
Преимущества:
- простота в установке
- дешевизна
Недостатки:
- потребность в специальных инструментах для закладки кабеля
- остановка работы всей сети при повреждении кабеля или плохом соединении
- необходимость заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установленных компьютеров.
Среда передачи – неэкранированная витая пара (UTP) категории 3 или выше. Причем для соединения устройств задействованы 2 пары на приём и передачу данных.=>полный дуплекс.
Физическая топология – «звезда», логическая топология – «общая шина». Мах длина кабеля между устройствами – 100 м(для UTP 3 категории) и 150 м(для UTP 5 категорий). Мах длина сегмента сети – 500 м.
Под сегментом здесь понимается расстояние от кабеля-станции до первоначального концентратора. Мах количество устройств – 1024.
Преимущества: надёжность и удобство, обусловлено применением топологии «звезда»
Недостатки: необходимость концентратора и большого количества кабелей.
Правило 4 хабов — это правило построения сети (или подсети) с одним доменом коллизий: максимальное количество хабов между любыми двумя конечными узлами сети не должно быть больше четырех.
Если при построении сети используются и повторители, и хабы, то при проверке правила 4 хабов повторитель приравнивается к хабу (фактически повторитель и есть хаб с двумя портами).
Когда сеть при помощи коммутаторов или маршрутизаторов разбита на несколько доменов коллизий, правило 4 хабов работает независимо в каждом домене, но не относится ко всей сети в целом.
1. стандарт FOIRL(Fiber Optical Inter Repeater Link2. 10Base-FL – незначительное улучшение FOIRL, увеличивает мощность передатчиков:
- м/д повторителями – 2000м
- максимум повторителей – 4
- максимальная длина сети – 2500м
Остальные не использовались.
FOIRL :Сеть10Base-F имеет звездообразную топологию. Компьютеры каждого сегмента такой сети подключаются к хабу, который, в свою очередь, соединяется с внешним трансивером сети10BaseF. Задача трансивера состоит в том, чтобы, получив из своего сегмента сети электрический сигнал, трансформировать его в оптический и передать в оптоволоконный кабель. Приемником оптического сигнала является аналогичное устройство, которое превращает его в последовательность электрических импульсов, направляемых в удаленный сегмент сети.
Недостатки:
- недостаточная пропускная способность базовых технологий на процесс Intel с шиной PCI (133 Мбайт/с).
- технология FDDI применяется в магистральных сетях. Из-за своей дороговизны и сложности управления она не стала стандартом локальной сети.
Идея FastEthernet родилась в 1992 году. В августе 1993 года группа производителей объединилась в союз FastEthernet (FastEthernetAlliance, FEA).
Стандарт IEEE 802.3а(май 1995 г.) для сетей FastEthernet именуется 100Base-X, что представляет собой общее название для нескольких технологий передачи данных, которые в свою очередь названы 100Base-T, 100Base-TX, 100Base-T4, 100Base-T2 и 100Base-FX.
· 100Base-TX — экранированная витая пара категории 5, расстояние – 100м (две пары в кабеле), скорость – 100 Мбит/с.
· 100Base-T— неэкранированная витая пара кат. 3,4,5, расстояние – 100м(две пары в кабеле), скорость – 100 Мбит/с.
· 100Base-T4 — неэкранированная витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м, не обеспечивает дуплекса – есть полудуплекс (четыре пары в кабеле),скорость 100 Мбит/с.
· 100Base-T2— — неэкранированная витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м,скорость 100 Мбит/с.
· 100Base-FX —используется дуплексный одномодовый или многомодовый
оптоволоконный кабель, расстояние для одномодового – 20км, для могомодового – 2км.
Число 100 в указанных обозначениях обозначает битовую скорость передачи в этих стандартах — 100 Мбит/с.
Летом 1996 года было объявлено о создании группы 802.3z для разработки протокола максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000Мбит/с.
Для достижения битовой скорости 1000Мбит/с решили использовать оптоволоконный кабель. Разработчики GigabitEthernet сохранили все форматы кадров Ethernet, полудуплексную версию протокола поддерживающего метод доступа CSMA/CD и полнодуплекс, работающий с коммутаторами, поддержку всех основных видов кабелей, используемых в Ethernet и FastEthernet. Был изменён минимальный размер кадра (увеличен с 64 до 512 байт), диаметр сети стал около 200 м, конечным узлам было разрешено передавать несколько кадров без передачи среды другим узлам (до 8192 байт).
Первая версия стандарта была рассмотрена в январе 1997 года, а окончательно стандарт 802.3z был принят 29 июня 1997 года на заседании комитета IEEE 802.3. Работы по реализации GigabitEthernet на витой паре категории 5 были переданы спец-ному комитету 802.3ab.
Стандарты GigabitEthernet на оптоволокне:
-1000Base-SX – оптический MMF интерфейс (многомодовое волокно) на длине волны 0,85 мкм, длина сегмента – 220-500 м.
-1000Base-LX – оптический SMF интерфейс на длине волны 1,3 мкм. Максимальная длина оптоволоконного сегмента равна 5000м. В данном классе может быть использовано и многомодовое волокно, при этом расстояние не превышает 550м.
-1000Base-СX – UTPcat 5, до 25м / твинаксиал
Стандарт IEEE 802.3ab – 1000Base-T – интерфейс с использованием кабеля UTPCAT5, длина сегмента – до 100м; параллельная передача по всем 4-м парам (т.е. скорость передачи в каждой паре – 250 Мбит/с).
В стандарте 802.3z определены след. типы физической среды:
- одномодовый волоконно-оптический кабель
- многомодовый волоконно-оптический кабель 61,5/125
- многомодовый волоконно-оптический кабель 50/125
- двойной коаксиал с волновым сопротивлением 75 Ом
Наиболее распространено многомодовое оптоволокно с соотношением диаметров сердечника к оболочке 62,5 на 125 мкм.
Одномодовое оптоволокно имеет один стандартизированный размер – 9мкм (плюс-минус 1мкм).
57. 10 Gigabit Ethernet.
Работа над стандартом 10 GigabitEthernet началась в 1999 году и была завершена в 2002 году (стандарт IEEE 802.3ae)
Особенности 10GE:
- сохранён формат кадра (MAC подуровень)
- передача только в полнодуплексном режиме
- в качестве среды передачи используется оптоволокно (преимущ. одномодовое)
- метод доступа CSMA/CD не нужен
На небольшом расстоянии может быть использован лазерный диод, что удешевляет технологию.
Стандарты 10GE (802.3ae):
- 10GBASE-SR – поддерживает расстояние д 300м с использованием нового многомодового волокна
- 10GBASE-LR – использует лазеры на 1310нм и одномодовое оптоволокно, что позволяет достичь расстояния до 10км.
10GBASE-LX4 – используется уплотнение по длине волны (WDM) для поддержки расстояний от 240м до 300м по многомодовому волокну и до 10 км по одномодовому волокну. Это достигается использованием четырёх отдельных лазеров, работающих со скоростью 3,25 Гбит/с в диапазоне 1300 нм на одной длине волны.
10GBASE-ER(extended reach) – использует 1550нм-лазеры и осуществляет передачу по одномодовому оптоволокну со скоростью 10.3125 Гбит/с на расстояния до 40 км.
Нестандартные решения обеспеч. расстояния до 80 км – 10Gbase-ZR.
IEEE 802.3ak для 10Gbase-CX4 для коаксиального кабеля. Поддерживает расстояние до 15 км.
В феврале 2004 года Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) была поставлена задача разработать стандарт 10 GigabitEthernet «по меди» (т.е. для медного кабеля). В июне 2006 года был ратифицирован стандарт 802.3an, описывая приложение 10Gbase-T, которое может использоваться на UTP и STP категории 6,7
4 направления по которым шла работа:
- ослабление помех
- ускорение аналогово-цифрового преобразования
- улучшение кабеля
- усовершенствование кодировки
Области применения 10 GigabitEthernet:
вычислительные центры крупных предпринимателей (облегчает обработку больших массивов информации)
городские сети(MAN)
расширение территориальных магистралей
58. 40G и 100G Ethernet
17 июня 2010 – IEEE 802.3ba – 2010 (в ноябре 2006 группа IEEEHighSpeedStudyGroup начала разработку)
Стандарт основан на IEEE 802.3ba: не меняется ни формат фрейма, ни его размеры, ни полнодуплексный принцип работы, обеспечивается уровень ошибок в точке сопряжения не больше 1 ошибки на 1012 бит.
Оптика предполагает использование волнового уплотнения — на 40GCDWM (CoarseWaveDivisionMultiplexing), на 100G — DWDM (DenseWaveDivisionMultiplexing) технологии.
DWDM (DenseWaveDivisionMultiplexing – спектральное уплотнение каналов) – технология, благодаря которой есть возможность передавать одновременно несколько инфорационных каналов по одному оптическому волокну(мультиплексирование по разным несущим частотам)
Разрабатывались варианты для:
- SMF
- MMF
- кабели с медными проводами
- объединительные платы (backplate)
Расстояние |
40-гигабитный |
100-гигабитный |
1 метр по меди |
40GBase – KR4 |
|
10 метров по меди |
40GBase – CR4 |
100Gbase – SR10 |
100 метров по MMF |
40GBase – SR4 |
100Gbase – SR10 |
125 метров по MMF(улучш.) |
40GBase – SR4 |
100Gbase – SR10 |
10 км по SMF |
40GBase – LR4 |
100Gbase – LR10 |
40 км по SMF |
- |
100Gbase – ER4 |
В качестве альтернативы технологии Fast Ethernet, фирмы AT&T и HP выдвинули проект новой технологии со скоростью передачи данных 100 Мб/с - 100Base-VG. В этом проекте было предложено усовершенствовать метод доступа с учётом потребности мультимедийных приложений, при этом сохранить совместимость формата пакета с форматом пакета сетей 802.3. В сентябре 1993 года по инициативе фирм IBM и HP был образован комитет IEEE 802.12, который занялся стандартизацией новой технологии. Проект был расширен за счёт поддержки в одной сети кадров не только формата Ethernet, но и формата Token Ring. В результате новая технология получила название 100VG-AnyLAN, то есть технология для любых сетей (Any LAN - любые сети), имея в виду, что в локальных сетях технологии Ethernet и Token Ring исп-ся в подавляющем кол-ве узлов.
Летом 1995 года технология 100VG-AnyLAN получила статус стандарта IEEE 802.12.
В технологии 100VG-AnyLAN определены новый метод доступа Demand Priority и новая схема квадратурного кодирования Quartet Coding, использующая избыточный код 5В/6В.
Метод доступа Demand Priority основан на передаче концентратору функций арбитра, решающего проблему доступа к разделяемой среде. Метод Demand Priority повышает коэффициент использования пропускной способности сети за счёт введения простого, детерминированного метода разделения общей среды, использующего два уровня приоритетов: низкий - для обычных приложений и высокий - для мультимедийных.
Технология 100VG-AnyLAN не завоевала популярность среди производителей коммуникационного оборудования и к настоящему времени практически исчезла с рынка, разработка новых устройств не производится.
Основные характеристики и отличия:
- метод доступа - Demand Priority
- кадры передаются не всем узлам сети, а только станции назначения
- выделенный арбитр доступа - Концентратор
- данные передаются по 4 парам UTP категории 3 (25 Мбит/c по каждой паре)
- макс. кол-во компьютеров в сети 1024, рекомендуемое – до 250.
Особенность - сохранение Формата кадра Ethernet и Token Ring.
AttachedResourseComputingNetwork (ARCNET) — сетевая архитектура, разработанная компанией Datapoint в середине 70-х годов. В качестве стандарта IEEEARCNET принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4 как сеть с передачей маркера (логическое кольцо). Пакет данных может иметь любой размер в пределах от 1 до 507 байт.
Из всех локальных сетей ARCNET обладает самыми широкими возможностями в области топологий. Кольцо, общая шина, «звезда», «дерево» могут быть применены в одной сети. В дополнение к этому можно использовать весьма протяженные сегменты (до нескольких километров). Такие же широкие возможности касаются и среды передачи — подходят и коаксиальный, и оптоволоконный кабели, а также витая пара.
Доминировать на рынке этому недорогому стандарту помешало низкое быстродействие — всего-то 2,5 Мбит/с. Когда в начале 90-х годов Datapoint разработала ARCNETPLUS со скоростью передачи до 20 Мбит/с, время было уже упущено. FastEthernet не оставил ARCNET ни малейшего шанса на широкое применение.
Тем не менее в пользу большого (но так и не реализованного) потенциала этой технологии можно сказать, что в некоторых отраслях (обычно АСУТП) эти сети живут до сих пор. Детерминированный доступ, возможности автоконфигурирования, согласования скорости обмена в диапазоне от 120 Кбит/с до 10 Мбит/св сложных условиях реального производства делают ARCNET просто незаменимой.
Кроме того, ARCNET обеспечивает необходимую для систем управления возможность точно определять максимальное время доступа к любому устройству в сети при любой нагрузке по простой формуле: T = (TDP + TOBЅNb)ЅND, где TDP и TOB — соответственно время передачи пакета данных и одного байта, зависящее от выбранной скорости передачи, Nb — количество байтов данных, ND — количество устройств в сети.
В сети Интернет используется иной метод передачи данных – коммутация пакетов.
Коммутация пакетов (packet switching) – организация соединений путём разбиения информации перед передачей на пакеты. Каждый пакет данных снабжается адресами пунктов назначения и отправки. Каждый пакет передаётся независимо от других и каждый может идти своим путём. Когда все пакеты приходят в пункт назначения, они собираются в исходный файл.
Преимущества коммутации пакетов:
- высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика
- возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика
- более высокая надёжность передачи
- эффективное управление нагрузкой
- преобразование скорости передачи данных
- снижение затрат
Недостатки коммутации пакетов:
- неопределённость скорости передачи данных
- переменная величина задержки пакетов
- возможность потери данных
Коммутация пакетов замедляет взаимодействие 2-х клиентов сети, однако в целом позволяет значительно увеличить объем передаваемых данных в сети.
Стандарты установления соединения для уровня ATM определяют виртуальные каналы и виртуальные пути. Виртуальный канал состоит из цепочки логических связей между двумя конечными станциями ATM, которое устанавливается на время их взаимодействия. Виртуальный канал является двунаправленным; это означает, что после установления соединения каждая конечная станция может как посылать пакеты другой станции, так и получать их от нее. Полоса пропуска виртуальных каналов предоставляется по требованию, в отличие от физического соединений, где соединение устанавливается после согласования параметров связи.
После того как соединение установлено, коммутаторы между конечными станциями получают адресные таблицы, содержащие сведения о том, куда необходимо направлять ячейки. В них используется следующая информация:
адрес порта, из которого приходят ячейки;
специальные значения в заголовках ячейки, которые называются идентификаторами виртуального канала (virtual circuit identifiers - VCI) и идентификаторами виртуального пути (virtual path identifiers - VPI).
Адресные таблицы также определяют, какие VCI и VPI коммутатор должен включить в заголовки ячеек перед тем как их передать.
Имеются три типа виртуальных каналов:
постоянные виртуальные каналы (permanent virtual circuits - PVC);
коммутируемые виртуальные каналы (switched virtual circuits - SVC);
интеллектуальные постоянные виртуальные каналы (smart permanent virtual circuits - SPVC).
PVC - это постоянное соединение между двумя конечными станциями, которое устанавливается вручную в процессе конфигурирования сети. Пользователь сообщает провайдеру ATM-услуг или сетевому администратору, какие конечные станции должны быть соединены, и он устанавливает PVC между этими конечными станциями. PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и все коммутаторы, расположенные между конечными станциями. После установки PVC для него резервируется определенная часть полосы пропускания, и двум конечным станциям не требуется устанавливать или сбрасывать соединение. Подобен выделенной линии – существует всегда, однако пользователь платит только за время работы с ним.
SVC устанавливается по мере необходимости - всякий раз, когда конечная станция пытается передать данные другой конечной станции. Когда отправляющая станция запрашивает соединение, сеть ATM распространяет адресные таблицы и сообщает этой станции, какие VCI и VPI должны быть включены в заголовки ячеек. Через произвольный промежуток времени SVC сбрасывается. SVC устанавливается динамически, а не вручную. Для него стандарты передачи сигналов уровня ATM определяют, как конечная станция должна устанавливать, поддерживать и сбрасывать соединение. Эти стандарты также регламентируют использование конечной станцией при установлении соединения параметров QoS из уровня адаптации ATM. Кроме того, стандарты передачи сигналов описывают способ управления трафиком и предотвращения "заторов": соединение устанавливается только в том случае, если сеть в состоянии поддерживать это соединение. Процесс определения, может ли быть установлено соединение, называется управлением признанием соединения (connection admission control - CAC).