1.3.1 Локальная сетевая технология Ethernet

Ethernet (в переводе с английского: «эфирная сеть») – самая распространенная на сегодняшний день технология локальных сетей.

1. В настоящее время в эксплуатации находятся три скоростные версии: 10мбит/С, 100мбит/С и 1000Mбит/С сетевой технологии Ethernet, разработанные в соответствии со стандартами: IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3z и IEEE 802.3AB соответственно. Ниже базовые сетевые возможности технологии Ethernet изучаются на примере его самой распространенной скоростной версиии с V=10мбит/С, разработанной в соответствии со стандартом IEEE 802.3. Информация о сетевой технологии Ethernet остальных стандартов приведена в разделе 2 пособия.

В соответствии со стандартом IEEE 802.3 Ethernet скорости передачи 10мбит/С разработаны следующие модификации сетевой технологии:

1.1. 10Base–5: скорость передачи 10мбит/С; «толстый»

коаксиальный кабель типа RG–8 или RG–11;

1.2. 10Base–2: скорость передачи 10мбит/С; «тонкий»

коаксиальный кабель типа RG–58;

1.3. 10Base–T: скорость передачи 10мбит/С; неэкранированная

витая пара категорий 3, 4 или 5;

1.4. 10Base–F: скорость передачи 10мбит/С; многомодовый волоконно–оптический кабель (ВОК);

2. Все возможные Ethernet – топологии реализуют принцип «произвольная геометрическая – магистральная физическая» с четырьма хабами (повторителями) :

2.1.Геометрическая топология «чистая магистраль» приведена на рисунке 1.3.1

Рисунок 1.3.1

2.2. Геометрическая топология «кольцо» приведена на рисунке 1.3.2.

Рисунок 1.3.2

2.3. Геометрическая топология «звезда» приведена на рисунке 1.3.3.

Рисунок 1.3.3

3.Технологии Ethernet всех стандартов используют один и тот же метод разделения среды передачи – метод случайного доступа CSMA/CD (Carrier–Sense–Multiple– Access with Collission Detection: по-русски: «метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий»), что порождает коллизии, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде;

4.При отсутствии коллизий и ожидания доступа к сети коэффициент использования сети в зависимости от размера поля данных имеет максимальное значение, не превышающее 0.96; при наличии коллизий и увеличении времени ожидания доступа к среде этот коэффициент не превышает значения 0.5;

5.Для технологии Ethernet стандарта IEEE802.3 максимально достижимая пропускная способность сегмента сети реализуется при передачи кадров минимальной длины и составляет величину c=5.48мбит/С, что лишь ненамного превышает половину номинальной пропускной способности, равной скорости передачи V=10мбит/С;

6.Для каждой спецификации технологии Ethernet группа стандартов IEEE802.3XX определяет на примере стандарта IEEE802.3:

– тип используемого кабеля максимальной длины метров сегмента;

– правила использования повторителей для увеличения протяженности сети в 5 раз, т.е до2500; 925 и 500M в форме:

– – схемы «5–4–3» для коаксиальных кабелей,

– – схемы «4–х» хабов для витой пары и оптоволокна;

1.3.2 Локальная сетевая технология Token Ring

Сетевая технология Token Ring разработана в соответствии со стандартом IEEE 802.5. Сводка основных характеристик сетевой технологии Token Ring может быть представлена следующими сведениями:

1. Сети технологии Token Ring, как и сети технологии Ethernet, характеризуются разделяемой средой передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как разделяемый ресурс, доступ к которому осуществляется не стохастически как в технологии Ethernet, а детерминировано. Для этого станциям кольца передается (предоставляется) право использования кольца в определенном порядке. Это право реализуется с помощью кадра специального формата, именуемого марером или токеном (Token).

Стандарт IEEE 802.5 разработан фирмой IBM в1984-м году, в 1985-м году он передан в Комитет IEEE 802, который окончательно в том же году сформировал стандарт IEEE 802.5.

2.Сети технологии Token Ring работают на двух скоростях передачи V=4мбит/С и V=16мбит/С, при этом смешение двух скоростей в одном кольце недопустимо.

3.В сети технологии Token Ring осуществляется контроль работы сети за счет наличия обратной связи в кольцевой структуры сегмента, так как посланный в сеть кадр всегда возвращается на станцию – отправитель.

4.Для контроля сети одна из станций выполняет функции активного монитора (наблюдателя). Обычно это компъютер с наибольшим адресом. Если активный монитор выходит из строя в кольце выбирается новый активный монитор с максимальным номером из числа оставшихся в состоянии нормального функционирования ПК. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний каждые 3 секунды генерирует кадр своего наличия в сети. Если этот кадр не пявляется в сети более 7 секунд, то остальные станции инициируют процедуру выбора нового активного монитора, для упрощения этой процедуры в сети имеется резервный монитор.

5. Максимальное число станций в сети: N=260 при кабеле в виде экранированной витой пары, N=72 при кабеле в виде неэкранированной витой пары; максимальная длина кольца L= 4000 М.

6.Максимальный размер поля данных кадра технологии Token Ring: при скорости передачи V=4мбит/С L_к= 5000 байт;

при скорости передачи V=16мбит/С L_к=20000 байт;

При этом минимальный размер поля данных кадра не определен, а потому она может быть равна нулю (L_к=0 байт).

7.В технологии Token Ring станции в кольцо объединяются с помощью концентраторов, именуемых MSAU (Multy–Station–Access–Unit: по–русски «устройство многостанционного доступа»), пассивного и активного типа.

Концентратор MSAU пассивного типа представляет собой кроссовую панель.

Концентратор MSAU активного типа выполняет функции регенерации сигналов, поэтому как и в технологии Ethernet называется повторителем, при этом станции соединяется по схеме, подобной схеме рисунок 1.2.6.

В случае использования концентраторов только пассивного типа функции регенераторов сигналов возлагаются на сетевые адаптеры компъютеров. Максимальное расстояние от станции до MSAU составляет 100 метров при использовании кабеля в виде экранированной витой пары и 45 метров при использовании кабеля в виде неэкранированной витой пары, при этом максимальное число станций в кольце в первом случае составляет 260, а во втором – 72.

8.Сеть технологии Token Ring может строиться на основе нескольких колец, разделенных мостами, маршрутизирующими передаваемые кадры по принципу «от источника», для чего в кадр технологии Token Ring вводится специальное поле с маршрутом прохождения колец токеном.

Рисунок 1.3.5 иллюстрирует маркерный способ доступа к среде передачи данных в сетевой технологии Token Ring, основанной на использовании маркера – токена.

Рисунок 1.3.5

На рисунке 1.3.5:

1 – 6 – станции (компъютеры), образующие кольцо (первичную локальную сеть); М(Т) – маркер (токен); 1 – «станция – источник» кадра (информационного пакета) А; 3 – «станция – получатель» кадра А.

На 1-м такте осуществляется загрузка кадра А в маркер М(Т) , на 3 – м такте осуществляется копирование кадра А в буфер «станции – получателя» 3. На 7 – м такте осуществляется изъятие пакета А из маркера М(Т). На 8 – такте осуществляется передача маркера М(Т) станции 2.