53. Правило четырех хабов.

Правило 4 хабов — это правило построения сети (или подсети) с одним доменом коллизий: максимальное количество хабов между любыми двумя станциями 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.

54. Ethernet 10Base-F: основные характеристики. Представляет собой первый стандарт комитета 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet. Он гарантирует длину оптоволоконной связи между повторителями до 1 км при общей длине сети не более 2500 м. мах число повторителей между любыми узлами сети – 4. Очевидно, что в силу высокой стоимости такие сети используются в основном в корпоративном секторе рынка и по карману они достаточно крупным предприятиям, располагающим необходимыми средствами для организации подобной системы. 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.

55. Fast Ethernet: время появления, виды технологий, основные характеристики. Идея Fast Ethernet родилась в 1992 году. В августе 1993 года группа производителей объединилась в союз Fast Ethernet (Fast Ethernet Alliance, FEA).

Стандарт IEEE 802.3а для сетей Fast Ethernet 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 — витая пара категории 5, расстояние – 100м (две пары в кабеле).

· 100Base-T— витая пара, расстояние – 100м.

· 100Base-T4 — витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м, нету дуплекса – есть

полудуплекс (четыре пары в кабеле).

· 100Base-T2— — витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м.

· 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.

56. Gigabit Ethernet: время появления, виды технологий, основные характеристики. 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 Gigabit Ethernet 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 Fast Ethernet. 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).

Стандарты Gigabit Ethernet на оптоволокне:

-1000Base-SX – оптический MMF интерфейс (многомодовое волокно) на длине волны 0,85 мкм.

-1000Base-LX – оптический SMF интерфейс (одномодовое волокно)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 – UTP cat 5, до 25м

Первая версия стандарта была рассмотрена в январе 1997 года, а окончательно стандарт 802.3z был принят 29 июня 1998 года на заседании комитета IEEE 802.3. Работы по реализации Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 были переданы специальному комитету 802.3ab.

Стандарт IEEE 802.3ab – 1000Base-T – интерфейс с использованием кабеля UTP CAT5.

В стандарте 802.3z определены следующие 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 Gigabit Ethernet началась в 1999 году и была завершена в 2002 году.

Особенности 10GE:

- сохранён формат кадра (MAC подуровень)

- передача только в полнодуплексном режиме

- в качестве среды передачи используется оптоволокно (преимущественно одномодовое)

- метод доступа CSMA/CD не нужен

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. Это достигается использованием четырёх отдельных лазеров, работающих со скоростью 3,25 Гбит/с в диапазоне 1300нм 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.

В феврале 2004 года Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) была поставлена задача разработать стандарт 10 Gigabit Ethernet «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.

4 направления по которым шла работа:

- ослабление помех

- ускорение аналогово-цифрового преобразования

- улучшение кабеля

- усовершенствование кодировки

58. 40G и 100G Ethernet

Стандарт основан на IEEE 802.3: не меняется ни формат фрейма, ни его размеры, ни полнодуплексный принцип работы. 

LLC (Logical Link Control) и MAC (Media Access Control) уровни, соответствующие Layer 2 модели OSI, остаются без принципиальных изменений. MAC подключается к среде передачи (media) через PHY уровень (соответствует Layer 1 OSI). В свою очередь, PHY уровень включает подуровни PCS (Physical Coding Sublayer), PMA (Physical Medium Attachment), PMD (Physical Media Dependent), а также, опционально, FEC (Forward Error Correction).

RS (Reconciliation Sublayer) — подуровень согласования, который передает последовательность бит от MAC-уровня в MII (Media Independent Interface). Интерфейсов MII в стандарте описано два: XLGMII для 40Гбит/с (римские XL=40) и CGMII для 100Гбит/с (римское С=100). Они базируются на прежнем XGMII (10Гбит/с) и являются логическими, внутрисхемными интерфейсами, обеспечивающими 64-битные (8 полос по 8 бит) каналы приема/передачи данных к PHY (физическому уровню). Также MII обеспечивает тактовую частоту 625 МГц для 40 Гбит/с и 1.5625 ГГц для 100 Гбит/с и на прием, и на передачу.

PCS отвечает за кодирование и скремблирование битового потока при передаче и обратные действия при приеме. Используется та же схема кодирования, что и в 10G — 64B/66B (66 бит линейного кода на 64 бита данных). Для реализации высоких скоростей была разработана специальная MLD методика (Multilane Distribution), суть которой заключается в round-robin чередовании 66-битных блоков данных по нескольким полосам (не знаю, как тут более адекватно перевести «lane»). Преимуществом этой методики является её полная реализуемость на CMOS, что позволит в итоге максимально снять нагрузку по обработке битового потока с электроники, встроенной в оптический интерфейс, а это упростит его функциональность (читай — повысит надежность) и заметно снизит стоимость.  Периодическая вставка маркеров в поток битов позволяет на принимающей стороне компенсировать возможные сдвиги битовых групп и полностью восстановить начальный агрегатный сигнал. PMA обеспечивает преобразование кодовых групп в последовательный сигнал (serialize) и обратный процесс (deserialize). Конкретная реализация PMA зависит от подуровня PMD, т.е., по сути, от типа среды и передатчика. Ну и, наконец, PMD отвечает за передачу последовательности битов в физическую среду через MDI (Media Dependent Interface).

Оптика предполагает использование волнового уплотнения — на 40G CDWM (Coarse Wave Division Multiplexing), на 100G — DWDM (Dense Wave Division Multiplexing) технологии.

Форм-фактором для стандарта предполагается сделать CFP (C form-factor pluggable) так же, как для 10G форм-фактором стал XENPAK. Для этого, как там у них принято, заключено Multisource Agreement, чтобы согласовать все необходимые параметры между разными производителями.