|
Реферат: Локальные сети (Компьютеры)
Государственный комитет по высшему образованию РФ
Рязанская государственная радиотехническая академия
Кафедра прикладной вычислительной математики
Реферат на тему:
Локальные сети
Выполнил студент группы 743:
Кондратов В. В.
Проверил доцент кафедры ВПМ:
Баринов В. В.
Рязань 2000
Содержание
1. Содержание 2
2. Введение 4
3. Протоколы локальных сетей 4
3.1 Структура стандартов IEEE 802.1 - 802.5 5
3.2 Протокол LLC уровня управления логическим каналом 6
4. Стандарты технологии Ethernet 7
4.1 Метод доступа CSMA/CD 7
4.2 Форматы кадров технологии Ethernet 10
4.3 Спецификации физической среды Ethernet 12
4.4 Стандарт 10Base-5 12
4.5 Стандарт 10Base-2 13
4.6 Стандарт 10Base-T 13
4.7 Стандарт 10Base-F 14
4.8 Правило 4-х повторителей 14
5. Стандарт Token Ring 15
5.1 Основные характеристики стандарта Token Ring 15
5.2 Маркерный метод доступа к разделяемой среде 16
5.3 Физическая реализация сетей Token Ring 16
6. ArcNet 17
6.1 Платы сетевого интерфейса . 18
6.2 Активный и пассивный концентратор 18
6.3 Кабели и разъемы и терминаторы ArcNet 18
7. Fast Ethernet 19
7.1 Fast Ethernet как развитие классического Ethernet'а 19
7.2 Форматы кадров технологии Fast Ethernet 20
7.3 Спецификации физического уровня Fast Ethernet 20
7.4 Интерфейс MII 21
7.5 Физический уровень 100Base-FX - многомодовое оптоволокно 21
7.6 Физический уровень 100Base-TХ - двухпарная витая пара 21
7.7 Физический уровень 100Base-T4 - четырехпарная витая пара 23
8. Протокол Gigabit Ethernet 23
9. FDDI 24
9.1 История создания стандарта FDDI 24
9.2 Основы технологии FDDI 24
10. 100VG-AnyLAN 27
10.1 Общая характеристика технологии 100VG-AnyLAN 27
10.2 Структура сети 100VG-AnyLAN 28
10.3 Стек протоколов технологии 100VG-AnyLAN 29
10.4 Функции уровня MAC 29
11. Список литературы 30
Введение
Локальной вычислительной сетью принято называть сеть, все элементы
которой располагаются на сравнительно небольшой территории. Такая сеть
обычно предназначена для сбора, передачи и распределённой обработки
информации в пределах одного предприятия или организации.
Структура ЛВС отражает в определённых пределах структуру обслуживаемой
организации, а поэтому часто имеет иерархическое построение. В ЛВС
применяется, главным образом, прямая передача дискретной информации, при
которой цифровые сигналы, без модуляции несущей частоты (используемой для
широкополосной передачи по телефонным линиям) поступают в физический канал
(соеденительный кабель).
Особенностью локальных сетей является использование пользователями сети
единой среды передачи данных (в отличие от глобальных сетей, где большое
распостранение получили соеденения типа «точка-точка»). Этим определяется
необходимость использования специфичных методов доступа к моноканалу.
Протоколы локальных сетей
При организации взаимодействия узлов в локальных сетях основная роль
отводится протоколу канального уровня. Однако, для того, чтобы канальный
уровень мог справиться с этой задачей, структура локальных сетей должна
быть вполне определенной, так, например, наиболее популярный протокол
канального уровня - Ethernet - рассчитан на параллельное подключение всех
узлов сети к общей для них шине - отрезку коаксиального кабеля. Протокол
Token Ring также рассчитан на вполне определенную конфигурацию связей между
компьютерами - соединение в кольцо.
Подобный подход, заключающийся в использовании простых структур
кабельных соединений между компьютерами локальной сети, являлся следствием
основной цели, которую ставили перед собой разработчики первых локальных
сетей во второй половине 70-х годов. Эта цель заключалась в нахождении
простого и дешевого решения для объединения нескольких десятков
компьютеров, находящихся в пределах одного здания, в вычислительную сеть.
Решение должно было быть недорогим, потому что в сеть объединялись
недорогие компьютеры - появившиеся и быстро распространившиеся тогда
миникомпьютеры стоимостью в 10 000 - 20 000 долларов. Количество их в одной
организации было небольшим, поэтому предел в несколько десятков (максимум -
до сотни) компьютеров представлялся вполне достаточным для роста
практически любой локальной сети.
Для упрощения и, соответственно, удешевления аппаратных и программных
решений разработчики первых локальных сетей остановились на совместном
использовании кабелей всеми компьютерами сети в режиме разделения времени.
Наиболее явным образом режим совместного использования кабеля проявляется в
сетях Ethernet, где коаксиальный кабель физически представляет собой
неделимый отрезок кабеля, общий для всех узлов сети. Но и в сетях Token
Ring и FDDI, где каждая соседняя пара компьютеров соединена, казалось бы,
своими индивидуальными отрезками кабеля, эти отрезки не могут
использоваться компьютерами, которые непосредственно к ним подключены, в
произвольный момент времени. Эти отрезки образуют кольцо, доступ к которому
как к единому целому может быть получен только по вполне определенному
алгоритму, в котором участвуют все компьютеры сети. Использование кольца
как общего разделяемого ресурса упрощает алгоритмы передачи по нему кадров,
так как в каждый конкретный момент времени кольцо используется только одним
компьютером.
Такой подход позволяет упростить логику работы сети. Например, отпадает
необходимость контроля переполнения узлов сети кадрами от многих станций,
решивших одновременно обменяться информацией. В глобальных сетях, где
отрезки кабелей, соединяющих отдельные узлы, не рассматриваются как общий
ресурс, такая необходимость возникает, и для решения этой проблемы в
алгоритмы обмена информацией вводятся весьма сложные процедуры,
предотвращающие переполнение каналов связи и узлов сети.
Использование в локальных сетях очень простых конфигураций (общая шина и
кольцо) наряду с положительными имело и негативные стороны, из которых
наиболее неприятными были ограничения по производительности и надежности.
Наличие только одного пути передачи информации, разделяемого всеми узлами
сети, в принципе ограничивало пропускную способность сети пропускной
способностью этого пути (к тому же разделенной на число компьютеров сети),
а надежность сети - надежностью этого пути. Поэтому по мере повышения
популярности локальных сетей и расширения их сфер применения все больше
стали применяться специальные коммуникационные устройства - мосты и
маршрутизаторы - которые в значительной мере снимали ограничения
единственной разделяемой среды передачи данных. Базовые конфигурации в
форме общей шины и кольца превратились в элементарные структуры локальных
сетей, которые можно теперь соединять друг с другом более сложным образом,
образуя параллельные основные или резервные пути между узлами.
Тем не менее, внутри базовых структур по-прежнему работают все те же
протоколы разделяемых единственных сред передачи данных, которые были
разработаны более 15 лет назад. Это связано с тем, что хорошие скоростные и
надежностные характеристики кабелей локальных сетей удовлетворяли в течение
всех этих лет пользователей небольших компьютерных сетей, которые могли
построить сеть без больших затрат только с помощью сетевых адаптеров и
кабеля. К тому же колоссальная инсталляционная база оборудования и
программного обеспечения для протоколов Ethernet и Token Ring
способствовала тому, что сложился следующий подход - в пределах небольших
сегментов используются старые протоколы в их неизменном виде, а объединение
таких сегментов в общую сеть происходит с помощью дополнительного и
достаточно сложного оборудования.
В последние несколько лет наметилось движение к отказу от использования
в локальных сетях разделяемых сред передачи данных и переходу к
обязательному использованию между станциями активных коммутаторов, к
которым конечные узлы присоединяются индивидуальными линиями связи. В
чистом виде такой подход предлагается в технологии ATM (Asynchronous
Transfer Mode), а смешанный подход, сочетающий разделяемые и индивидуальные
среды передачи данных, используется в технологиях, носящих традиционные
названия с приставкой switching (коммутирующий): switching Ethernet,
switching Token Ring, switching FDDI.
Но, несмотря на появление новых технологий, классические протоколы
локальных сетей Ethernet и Token Ring по прогнозам специалистов будут
повсеместно использоваться еще по крайней мере лет 5 - 10.
1 Структура стандартов IEEE 802.1 - 802.5
В 1980 году в институте IEEE был организован "Комитет 802 по
стандартизации локальных сетей", в результате работы которого было принято
семейство стандартов IEEE 802.х, которые содержат рекомендации для
проектирования нижних уровней локальных сетей. Позже результаты его работы
легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802-1...5. Эти
стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных
стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring.
(Помимо IEEE в работе по стандартизации протоколов локальных сетей
принимали участие и другие организации. Так для сетей, работающих на
оптоволокне, американским институтом по стандартизации ANSI был разработан
стандарт FDDI, обеспечивающий скорость передачи данных 100 Мб/с. Работы по
стандартизации протоколов ведутся также ассоциацией ECMA (European Computer
Manufacturers Association), которой приняты стандарты ECMA-80, 81, 82 для
локальной сети типа Ethernet и впоследствии стандарты ECMA-89, 90 по методу
передачи маркера.)
Стандарты семейства IEEE 802.x охватывают только два нижних уровня
семиуровней модели OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что
именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей.
Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие
черты как для локальных, так и для глобальных сетей.
Специфика локальных сетей нашла также свое отражение в разделении
канального уровня на два подуровня:
. подуровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC)
. подуровень логической передачи данных (Logical Link Control, LLC).
MAC-уровень появился из-за существования в локальных сетях разделяемой
среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное
совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с
определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После
того, как доступ к среде получен, ею может пользоваться следующий
подуровень, организующий надежную передачу логических единиц данных -
кадров информации. В современных локальных сетях получили распространение
несколько протоколов MAC-уровня, реализующих различные алгоритмы доступа к
разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких
технологий как Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между узлами,
а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем.
Для уровня LLC также существует несколько вариантов протоколов,
отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур
восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть
отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.
Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол MAC-
уровня может применяться с любым типом протокола LLC-уровня и наоборот.
Стандарт IEEE 802 содержит несколько разделов:
В разделе 802.1 приводятся основные понятия и определения, общие
характеристики и требования к локальным сетям.
Раздел 802.2 определяет подуровень управления логическим каналом LLC.
Разделы 802.3 - 802.5 регламентируют спецификации различных протоколов
подуровня доступа к среде MAC и их связь с уровнем LLC:
. стандарт 802.3 описывает коллективный доступ с опознаванием несущей и
обнаружением конфликтов (Carrier sense multiple access with collision
detection - CSMA/CD), прототипом которого является метод доступа
стандарта Ethernet;
. стандарт 802.4 определяет метод доступа к шине с передачей маркера
(Token bus network), прототип - ArcNet;
. стандарт 802.5 описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера
(Token ring network), прототип - Token Ring.
Для каждого из этих стандартов определены спецификации физического
уровня, определяющие среду передачи данных (коаксиальный кабель, витая пара
или оптоволоконный кабель), ее параметры, а также методы кодирования
информации для передачи по данной среде.
Все методы доступа используют протоколы уровня управления логическим
каналом LLC, описанным в стандарте 802.2.
2 Протокол LLC уровня управления логическим каналом
В основу протокола LLC положен протокол HDLC (High-level Data Link
Control Procedure), широко использующийся в территориальных сетях.
В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логическим каналом
LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:
LLC1 - сервис без установления соединения и без подтверждения;
LLC2 - сервис с установлением соединения и подтверждением;
LLC3 - сервис без установления соединения, но с подтверждением.
Этот набор процедур является общим для всех методов доступа к среде,
определенных стандартами 802.3-802.5.
Сервис без установления соединения и без подтверждения LLC1 дает
пользователю средства для передачи данных с минимумом издержек. Обычно,
этот вид сервиса используется тогда, когда такие функции как восстановление
данных после ошибок и упорядочивание данных выполняются протоколами
вышележащих уровней, поэтому нет нужды дублировать их на уровне LLC.
Сервис с установлением соединений и с подтверждением LLC2 дает
пользователю возможность установить логическое соединение перед началом
передачи любого блока данных и, если это требуется, выполнить процедуры
восстановления после ошибок и упорядочивание потока этих блоков в рамках
установленного соединения. Протокол LLC2 во многом аналогичен протоколам
семейства HDLC (LAP-B, LAP-D, LAP-M), которые применяются в глобальных
сетях для обеспечения надежной передачи кадров на зашумленных линиях.
В некоторых случаях (например, при использовании сетей в системах
реального времени, управляющих промышленными объектами), когда временные
издержки установления логического соединения перед отправкой данных
неприемлемы, а подтверждение корректности приема переданных данных
необходимо, базовый сервис без установления соединения и без подтверждения
не подходит. Для таких случаев предусмотрен дополнительный сервис,
называемый сервисом без установления соединения, но с подтверждением LLC3.
Чаще всего в локальных сетях используются протоколы LLC1. Это
объясняется тем, что кабельные каналы локальных сетей обеспечивают низкую
вероятность искажений бит и потери кадров. Поэтому, использование
повышающего надежность обмена протокола LLC2 часто приводит к неоправданной
избыточности, только замедляющей общую пропускную способность стека
коммуникационных протоколов. Тем не менее, иногда протокол LLC2 применяется
и в локальных сетях. Так, этот протокол используется стеком SNA в том
случае, когда мэйнфремы или миникомпьютеры IBM взаимодействуют через сети
Token Ring. Протокол LLC2 используется также компанией Hewlett-Packard в
том случае, когда принтеры подключается к сети Ethernet непосредственно, с
помощью встроенных сетевых адаптеров.
Стандарты технологии Ethernet
Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт
локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время
Ethernet, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих с
установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов.
Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов
этой технологии. В более узком смысле, Ethernet - это сетевой стандарт,
основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network, которую
фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году (еще до появления
персонального компьютера). Метод доступа был опробован еще раньше: во
второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета
использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде,
получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox
совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети,
построенной на основе коаксиального кабеля. Поэтому стандарт Ethernet
иногда называют стандартом DIX по заглавным буквам названий фирм.
На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3,
который во многом совпадает со своим предшественником, но некоторые
различия все же имеются. В то время, как в стандарте IEEE 802.3 различаются
уровни MAC и LLC, в оригинальном Ethernet оба эти уровня объединены в
единый канальный уровень. В Ethernet определяется протокол тестирования
конфигурации (Ethernet Configuration Test Protocol), который отсутствует в
IEEE 802.3. Несколько отличается и формат кадра, хотя минимальные и
максимальные размеры кадров в этих стандартах совпадают.
В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет
различные модификации - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F.
Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов
физического уровня технологии Ethernet используется манчестерский код.
Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения
среды передачи данных - метод CSMA/CD.
1 Метод доступа CSMA/CD
В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных,
называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и
обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision
detection, CSMA/CD).
Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения,
гарантирующие корректную работу всех станций в сети:
Между двумя последовательно передаваемыми по общей шине кадрами
информации должна выдерживаться пауза в 9.6 мкс; эта пауза нужна для
приведения в исходное состояние сетевых адаптеров узлов, а также для
предотвращения монопольного захвата среды передачи данных одной станцией.
При обнаружении коллизии (условия ее обнаружения зависят от применяемой
физической среды) станция выдает в среду специальную 32-х битную
последовательность (jam-последовательность), усиливающую явление коллизии
для более надежного распознавания ее всеми узлами сети.
После обнаружения коллизии каждый узел, который передавал кадр и
столкнулся с коллизией, после некоторой задержки пытается повторно передать
свой кадр. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра
информации, после чего отказывается от его передачи. Величина задержки
выбирается как равномерно распределенное случайное число из интервала,
длина которого экспоненциально увеличивается с каждой попыткой. Такой
алгоритм выбора величины задержки снижает вероятность коллизий и уменьшает
интенсивность выдачи кадров в сеть при ее высокой загрузке.
Четкое распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым
условием корректной работы сети Ethernet. Если какая-либо передающая
станция не распознает коллизию и решит, что кадр данных ею передан верно,
то этот кадр данных будет утерян, так как информация кадра исказится из-за
наложения сигналов при коллизии, он будет отбракован принимающей станцией
(скорее всего из-за несовпадения контрольной суммы). Конечно, скорее всего
искаженная информация будет повторно передана каким-либо протоколом
верхнего уровня, например, транспортным или прикладным, работающим с
установлением соединения и нумерацией своих сообщений. Но повторная
передача сообщения протоколами верхних уровней произойдет через гораздо
более длительный интервал времени (десятки секунд) по сравнению с
микросекундными интервалами, которыми оперирует протокол Ethernet. Поэтому,
если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети Ethernet, то это
приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети.
Все параметры протокола Ethernet подобраны таким образом, чтобы при
нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались. Именно
для этого минимальная длина поля данных кадра должна быть не менее 46 байт
(что вместе со служебными полями дает минимальную длину кадра в 72 байта
или 576 бит). Длина кабельной системы выбирается таким образом, чтобы за
время передачи кадра минимальной длины сигнал коллизии успел бы
распространиться до самого дальнего узла сети. Поэтому для скорости
передачи данных 10 Мб/с, используемой в стандартах Ethernet, максимальное
расстояние между двумя любыми узлами сети не должно превышать 2500 метров.
С увеличением скорости передачи кадров, что имеет место в новых
стандартах, базирующихся на том же методе доступа CSMA/CD, например, Fast
Ethernet, максимальная длина сети уменьшается пропорционально увеличению
скорости передачи. В стандарте Fast Ethernet она составляет 210 м, а в
гигабитном Ethernet ограничена 25 метрами.
Независимо от реализации физической среды, все сети Ethernet должны
удовлетворять двум ограничениям, связанным с методом доступа:
. максимальное расстояние между двумя любыми узлами не должно превышать
2500 м,
. в сети не должно быть более 1024 узлов.
Кроме того, каждый вариант физической среды добавляет к этим
ограничениям свои ограничения, которые также должны выполняться.
Уточним основные параметры операций передачи и приема кадров Ethernet,
кратко описанные выше.
Станция, которая хочет передать кадр, должна сначала с помощью MAC-узла
упаковать данные в кадр соответствующего формата. Затем для предотвращения
смешения сигналов с сигналами другой передающей станции, MAC-узел должен
прослушивать электрические сигналы на кабеле и в случае обнаружения несущей
частоты 10 МГц отложить передачу своего кадра. После окончания передачи по
кабелю станция должна выждать небольшую дополнительную паузу, называемую
межкадровым интервалом (interframe gap), что позволяет узлу назначения
принять и обработать передаваемый кадр, и после этого начать передачу
своего кадра.
Одновременно с передачей битов кадра приемно-передающее устройство узла
следит за принимаемыми по общему кабелю битами, чтобы вовремя обнаружить
коллизию. Если коллизия не обнаружена, то передается весь кадр, поле чего
MAC-уровень узла готов принять кадр из сети либо от LLC-уровня.
Если же фиксируется коллизия, то MAC-узел прекращает передачу кадра и
посылает jam-последовательность, усиливающую состояние коллизии. После
посылки в сеть jam-последовательности MAC-узел делает случайную паузу и
повторно пытается передать свой кадр.
В случае повторных коллизий существует максимально возможное число
попыток повторной передачи кадра (attempt limit), которое равно 16. При
достижении этого предела фиксируется ошибка передачи кадра, сообщение о
которой передается протоколу верхнего уровня.
Для того, чтобы уменьшить интенсивность коллизий, каждый MAC-узел с
каждой новой попыткой случайным образом увеличивает длительность паузы
между попытками. Временное расписание длительности паузы определяется на
основе усеченного двоичного экспоненциального алгоритма отсрочки (truncated
binary exponential backoff). Пауза всегда составляет целое число так
называемых интервалов отсрочки.
Интервал отсрочки (slot time) - это время, в течение которого станция
гарантированно может узнать, что в сети нет коллизии. Это время тесно
связано с другим важным временным параметром сети - окном коллизий
(collision window). Окно коллизий равно времени двукратного прохождения
сигнала между самыми удаленными узлами сети - наихудшему случаю задержки,
при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия. Интервал
отсрочки выбирается равным величине окна коллизий плюс некоторая
дополнительная величина задержки для гарантии:
интервал отсрочки = окно коллизий + дополнительная задержка
В стандартах 802.3 большинство временных интервалов измеряется в
количестве межбитовых интервалов, величина которых для битовой скорости 10
Мб/с составляет 0.1 мкс и равна времени передачи одного бита.
Величина интервала отсрочки в стандарте 802.3 определена равной 512
битовым интервалам, и эта величина рассчитана для максимальной длины
коаксиального кабеля в 2.5 км. Величина 512 определяет и минимальную длину
кадра в 64 байта, так как при кадрах меньшей длины станция может передать
кадр и не успеть заметить факт возникновения коллизии из-за того, что
искаженные коллизией сигналы дойдут до станции в наихудшем случае после
завершения передачи. Такой кадр будет просто потерян.
Время паузы после N-ой коллизии полагается равным L интервалам отсрочки,
где L - случайное целое число, равномерно распределенное в диапазоне [0,
2N]. Величина диапазона растет только до 10 попытки (напомним, что их не
может быть больше 16), а далее диапазон остается равным [0, 210], то есть
[0, 1024]. Значения основных параметров процедуры передачи кадра стандарта
802.3 приведено в таблице 1.
Таблица 1.
|Битовая скорость |10 Мб/c |
|Интервал отсрочки |512 битовых |
| |интервалов |
|Межкадровый интервал |9.6 мкс |
|Максимальное число попыток передачи |16 |
|Максимальное число возрастания |10 |
|диапазона паузы | |
|Длина jam-последовательности |32 бита |
|Максимальная длина кадра (без |1518 байтов |
|преамбулы) | |
|Минимальная длина кадра (без |64 байта (512 бит)|
|преамбулы) | |
|Длина преамбулы |64 бита |
Учитывая приведенные параметры, нетрудно рассчитать максимальную
производительность сегмента Ethernet в таких единицах, как число переданных
пакетов минимальной длины в секунду (packets-per-second, pps). Количество
обрабатываемых пакетов Ethernet в секунду часто используется при указании
внутренней производительности мостов и маршрутизаторов, вносящих
дополнительные задержки при обмене между узлами. Поэтому интересно знать
чистую максимальную производительность сегмента Ethernet в идеальном
случае, когда на кабеле нет коллизий и нет дополнительных задержек,
вносимых мостами и маршрутизаторами.
Так как размер пакета минимальной длины вместе с преамбулой составляет
64+8 = 72 байта или 576 битов, то на его передачу затрачивается 57.6 мкс.
Прибавив межкадровый интервал в 9.6 мкс, получаем, что период следования
минимальных пакетов равен 67.2 мкс. Это соответствует максимально возможной
пропускной способности сегмента Ethernet в 14880 п/с.
2 Форматы кадров технологии Ethernet
Стандарт на технологию Ethernet, описанный в документе 802.3, дает
описание единственного формата кадра МАС-уровня. Так как в кадр МАС-уровня
должен вкладываться кадр уровня LLC, описанный в документе 802.2, то по
стандартам IEEE в сети Ethernet может использоваться только единственный
вариант кадра канального уровня, образованный комбинацией заголовков МАС и
LLC подуровней. Тем не менее, на практике в сетях Ethernet на канальном
уровне используются заголовки 4-х типов. Это связано с длительной историей
развития технологии Ethernet до принятия стандартов IEEE 802, когда
подуровень LLC не выделялся из общего протокола и, соответственно,
заголовок LLC не применялся. Затем, после принятия стандартов IEEE и
появления двух несовместимых форматов кадров канального уровня, была
сделана попытка приведения этих форматов к некоторому общему знаменателю,
что привело еще к одному варианту кадра.
Различия в форматах кадров могут иногда приводить к несовместимости
аппаратуры, рассчитанной на работу только с одним стандартом, хотя
большинство сетевых адаптеров, мостов и маршрутизаторов умеет работать со
всеми используемыми на практике форматами кадров технологии Ethernet.
Ниже приводится описание всех четырех модификаций заголовков кадров
Ethernet (причем под заголовком кадра понимается весь набор полей, которые
относятся к канальному уровню):
. Кадр 802.3/LLC (или кадр Novell 802.2)
. Кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3)
. Кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II)
. Кадр Ethernet SNAP
Заголовок кадра 802.3/LLC является результатом объединения полей
заголовков кадров, определенных в стандартах 802.3 и 802.2.
Стандарт 802.3 определяет восемь полей заголовка:
Поле преамбулы состоит из семи байтов синхронизирующих данных. Каждый
байт содержит одну и ту же последовательность битов - 10101010. При
манчестерском кодировании эта комбинация представляется в физической среде
периодическим волновым сигналом. Преамбула используется для того, чтобы
дать время и возможность схемам приемопередатчиков (transceiver) прийти в
устойчивый синхронизм с принимаемыми тактовыми сигналами.
Начальный ограничитель кадра состоит из одного байта с набором битов
10101011. Появление этой комбинации является указанием на предстоящий прием
кадра.
Адрес получателя - может быть длиной 2 или 6 байтов (MAC-адрес
получателя). Первый бит адреса получателя - это признак того, является
адрес индивидуальным или групповым: если 0, то адрес указывает на
определенную станцию, если 1, то это групповой адрес нескольких (возможно
всех) станций сети. При широковещательной адресации все биты поля адреса
устанавливаются в 1. Общепринятым является использование 6-байтовых
адресов.
Адрес отправителя - 2-х или 6-ти байтовое поле, содержащее адрес станции
отправителя. Первый бит - всегда имеет значение 0.
Двухбайтовое поле длины определяет длину поля данных в кадре.
Поле данных может содержать от 0 до 1500 байт. Но если длина поля меньше
46 байт, то используется следующее поле - поле заполнения, чтобы дополнить
кадр до минимально допустимой длины.
Поле заполнения состоит из такого количества байтов заполнителей,
которое обеспечивает определенную минимальную длину поля данных (46 байт).
Это обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Если
длина поля данных достаточна, то поле заполнения в кадре не появляется.
Поле контрольной суммы - 4 байта, содержащие значение, которое
вычисляется по определенному алгоритму (полиному CRC-32). После получения
кадра рабочая станция выполняет собственное вычисление контрольной суммы
для этого кадра, сравнивает полученное значение со значением поля
контрольной суммы и, таким образом, определяет, не искажен ли полученный
кадр.
Кадр 802.3 является кадром MAС-подуровня, в соответствии со стандартом
802.2 в его поле данных вкладывается кадр подуровня LLC с удаленными
флагами начала и конца кадра. Формат кадра LLC был описан выше.
Рассмотрим кадр, который называют кадром Raw 802.3 (то есть "грубый"
вариант 802.3) или же кадром Novell 802.3. Это кадр MAC-подуровня стандарта
802.3, но без вложенного кадра подуровня LLC. Компания Novell долгое время
не использовала служебные поля кадра LLC в своей операционной системе
NetWare из-за отсутствия необходимости идентифицировать тип информации,
вложенной в поле данных - там всегда находился пакет протокола IPX, долгое
время бывшего единственным протоколом сетевого уровня в ОС NetWare.
Теперь, когда необходимость идентификации протокола верхнего уровня
появилась, компания Novell стала использовать возможность инкапсуляции в
кадр MAC-подуровня кадра LLC, то есть использовать стандартные кадры
802.3/LLC. Такой кадр компания обозначает теперь в своих операционных
системах как кадр 802.2, хотя он является комбинацией заголовков 802.3 и
802.2.
Кадр стандарта Ethernet DIX, называемый также кадром Ethernet II, похож
на кадр Raw 802.3 тем, что он также не использует заголовки подуровня LLC,
но отличается тем, что на месте поля длины в нем определено поле типа
протокола (поле Type). Это поле предназначено для тех же целей, что и поля
DSAP и SSAP кадра LLC - для указания типа протокола верхнего уровня,
вложившего свой пакет в поле данных этого кадра. Для кодирования типа
протокола используются значения, превышающие значение максимальной длины
поля данных, равное 1500, поэтому кадры Ethernet II и 802.3 легко
различимы.
Еще одним популярным форматом кадра является кадр Ethernet SNAP (SNAP -
SubNetwork Access Protocol, протокол доступа к подсетям). Кадр Ethernet
SNAP определен в стандарте 802.2H и представляет собой расширение кадра
802.3 путем введения дополнительного поля идентификатора организации,
которое может использоваться для ограничения доступа к сети компьютеров
других организаций.
В таблице 2 приведены данные о том, какие типы кадров Ethernet обычно
поддерживают реализации популярных протоколов сетевого уровня.
Таблица 2
|Тип кадра |Сетевые протоколы |
|Ethernet_II |IPX, IP, AppleTalk Phase I |
|Ethernet 802.3 |IPX |
|Ethernet 802.2 |IPX, FTAM |
|Ethernet_SNAP |IPX, IP, AppleTalk Phase II |
3 Спецификации физической среды Ethernet
Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном
кабеле диаметром 0.5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие
спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие
использовать различные среды передачи данных в качестве общей шины. Метод
доступа CSMA/CD и все временные параметры Ethernet остаются одними и теми
же для любой спецификации физической среды.
Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают
следующие среды передачи данных:
10Base-5 - 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 обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов -
10 Мб/с, а слово Base - метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (в
отличие от стандартов, использующих несколько несущих частот, которые
называются broadband - широкополосными).
4 Стандарт 10Base-5
Стандарт 10Base-5 соответствует экспериментальной сети Ethernet фирмы
Xerox и может считаться классическим Ethernet'ом. Он использует в качестве
среды передачи данных коаксиальный кабель с диаметром центрального медного
провода 2,17 мм и внешним диаметром около 10 мм ("толстый" Ethernet).
Кабель используется как моноканал для всех станций. Сегмент кабеля имеет
максимальную длину 500 м (без повторителей) и должен иметь на концах
согласующие терминаторы сопротивлением 50 Ом, поглощающие
распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению
отраженных сигналов.
Станция должна подключаться к кабелю при помощи приемопередатчика -
трансивера. Трансивер устанавливается непосредственно на кабеле и питается
от сетевого адаптера компьютера (рис. 6). Трансивер может подсоединяться к
кабелю как методом прокалывания, обеспечивающим непосредственный физический
контакт, так и бесконтактным методом.
рансивер соединяется с сетевым адаптером интерфейсным кабелем AUI
(Attachment Unit Interface) длиной до 50 м, состоящим из 4 витых пар
(адаптер должен иметь разъем AUI). Допускается подключение к одному
сегменту не более 100 трансиверов, причем расстояние между подключениями
трансиверов не дожно быть меньше 2.5 м.
Трансивер - это часть сетевого адаптера, которая выполняет следующие
функции:
. прием и передача данных с кабеля на кабель,
. определение коллизий на кабеле,
. электрическая развязка между кабелем и остальной частью адаптера,
. защита кабеля от некорректной работы адаптера.
Последнюю функцию часто называют контролем болтливости (jabber control).
При возникновении неисправностей в адаптере может возникнуть ситуация,
когда на кабель будет непрерывно выдаваться последовательность случайных
сигналов. Так как кабель - это общая среда для всех станций, то работа сети
будет заблокирована одним неисправным адаптером. Чтобы этого не случилось,
на выходе передатчика ставится схема, которая проверяет количество битов,
переданных в пакете. Если максимальная длина пакета превышается, то эта
схема просто отсоединяет выход передатчика от кабеля.
Детектор коллизий определяет наличие коллизии в коаксиальном кабеле по
повышенному уровню постоянной составляющей сигналов. Если постоянная
составляющая превышает определенный порог, то значит на кабель работает
более чем один передатчик.
К достоинствам стандарта 10Base-5 относятся:
. хорошая защищенность кабеля от внешних воздействий,
. сравнительно большое расстояние между узлами,
. возможность простого перемещения рабочей станции в пределах длины
кабеля AUI.
К недостаткам следует отнести:
. высокую стоимость кабеля,
. сложность его прокладки из-за большой жесткости,
. наличие специального инструмента для заделки кабеля,
. при повреждении кабеля или плохом соединении происходит останов работы
всей сети,
. необходимо заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным
местам установки компьютеров.
5 Стандарт 10Base-2
Стандарт 10Base-2 использует в качестве передающей среды коаксиальный
кабель с диаметром центрального медного провода 0,89 мм и внешним диаметром
около 5 мм ("тонкий" Ethernet, волновое сопротивление кабеля 50 Ом).
Максимальная длина сегмента без повторителей составляет 185 м, сегмент
должен иметь на концах согласующие терминаторы 50 Ом.
Станции подключаются к кабелю с помощью T-коннектора, который
представляет из себя тройник, один отвод которого соединяется с сетевым
адаптером, а два других - с двумя концами разрыва кабеля. Максимальное
количество станций, подключаемых к одному сегменту, 30. Минимальное
расстояние между станциями - 1 м.
Этот стандарт очень близок к стандарту 10Base-5. Но трансиверы в нем
объединены с сетевыми адаптерами за счет того, что более гибкий тонкий
коаксиальный кабель может быть подведен непосредственно к выходному разъему
платы сетевого адаптера, установленной в шасси компьютера. Кабель в данном
случае "висит" на сетевом адаптере, что затрудняет физическое перемещение
компьютеров.
Реализация этого стандарта на практике приводит к наиболее простому
решению для кабельной сети, так как для соединения компьютеров требуются
только сетевые адаптеры и Т-коннекторы. Однако этот вид кабельных
соединений наиболее сильно подвержен авариям и сбоям: кабель восприимчив к
помехам, в моноканале имеется большое количество механических соединений
(каждый T-коннектор дает три механических соединения, два из которых имеют
жизненно важное значение для всей сети), пользователи имеют доступ к
разъемам и могут нарушить целостность моноканала. Кроме того, эстетика и
эргономичность этого решения оставляют желать лучшего, так как от каждой
станции через T-коннектор отходят два довольно заметных провода, которые
под столом часто образуют моток кабеля - запас, необходимый на случай даже
небольшого перемещения рабочего места.
Общим недостатком стандартов 10Base-5 и 10Base-2 является отсутствие
оперативной информации о состоянии моноканала. Повреждение кабеля
обнаруживается сразу же (сеть престает работать), но для поиска отказавшего
отрезка кабеля необходим специальный прибор - кабельный тестер.
6 Стандарт 10Base-T
Стандарт принят в 1991 году как дополнение к существующему набору
стандартов Ethernet и имеет обозначение 802.3i.
Использует в качестве среды двойную неэкранированную витую пару
(Unshielded Twisted Pair, UTP). Соединения станций осуществляются по
топологии "точка - точка" со специальным устройством - многопортовым
повторителем с помощью двух витых пар. Одна витая пара используется для
передачи данных от станции к повторителю (выход Tx сетевого адаптера), а
другая - для передачи данных от повторителя станции (вход Rx сетевого
адаптера).
Многопортовые повторители в данном случае обычно называются
концентраторами (англоязычные термины - hub или concentrator). Концентратор
осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар,
подключенных к его портам, так что образуется единая среда передачи данных
- моноканал (шина). Повторитель обнаруживает коллизию в сегменте в случае
одновременной передачи сигналов по нескольким своим Rx входам и посылает
jam-последовательность на все свои Tx выходы. Стандарт определяет битовую
скорость передачи данных 10 Мб/с и максимальное расстояние отрезка витой
пары между двумя непосредственно связанными узлами (станциями и
концентраторами) не более 100 м при использовании витой пары качества не
ниже категории 3.
Возможно иерархическое соединение концентраторов в дерево. Для
обеспечения синхронизации станций при реализации процедур доступа CSMA/CD и
надежного распознавания станциями коллизий в стандарте определено
максимально число концентраторов между любыми двумя станциями сети.
Общее количество станций в сети 10Base-T не должно превышать 1024.
Сети, построенные на основе стандарта 10Base-T, обладают по сравнению с
коаксиальными вариантами Ethernet'а многими преимуществами. Эти
преимущества связаны с разделением общего физического кабеля на отдельные
кабельные отрезки, подключенные к центральному коммуникационному
устройству. И хотя логически эти отрезки попрежнему образуют общий домен
коллизий, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и
отключать в случае обрыва, короткого замыкания или неисправности сетевого
адаптера на индивидуальной основе. Это обстоятельство существенно облегчает
эксплуатацию больших сетей Ethernet, так как концентратор обычно
автоматически выполняет такие функции, уведомляя при этом администратора
сети о возникшей проблеме.
7 Стандарт 10Base-F
Стандарт 10Base-F использует в качестве среды передачи данных
оптоволокно. Функционально сеть стандарта 10Base-F состоит из тех же
элементов, что и сеть стандарта 10Base-T - сетевых адаптеров,
многопортового повторителя и отрезков кабеля, соединяющих адаптер с портом
повторителя. Как и при использовании витой пары, для соединения адаптера с
повторителем используется два оптоволокна - одно соединяет выход Tx
адаптера со входом Rx повторителя, а другое - вход Rx адаптера с выходом Tx
повторителя.
Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) - это 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. Максимальное число повторителей - 4.
Стандарт 10Base-FL предназначен для соединения конечных узлов с
концентратором и работает с сегментами оптоволокна длиной не более 2000 м
при общей длине сети не более 2500 м. Максимальное число повторителей - 4.
Стандарт 10Base-FB предназначен для магистрального соединения
повторителей. Он позволяет иметь в сети до 5 повторителей при максимальной
длине одного сегмента 2000 м и максимальной длине сети 2740 м. Повторители,
соединенные по стандарту 10Base-FB постоянно обмениваются специальными
последовательностями сигналов, отличающимися от сигналов кадров данных, для
обнаружения отказов своих портов. Поэтому, концентраторы стандарта 10Base-
FB могут поддерживать резервные связи, переходя на резервный порт при
обнаружении отказа основного с помощью тестовых специальных сигналов.
Концентраторы этого стандарта передают как данные, так и сигналы простоя
линии синхронно, поэтому биты синхронизации кадра не нужны и не передаются.
Стандарт 10Base-FB поэтому называют также синхронный Ethernet.
Стандарты 10Base-FL и 10Base-FB не совместимы между собой.
8 Правило 4-х повторителей
При описании топологии сети стандарта 10Base-5 приводились ограничения
на длину одного непрерывного отрезка коаксиального кабеля, используемого в
качестве общей шины передачи данных для всех станций сети. Отрезок кабеля,
завершающийся на обоих концах терминаторами и имеющий общую длину не более
500 м называется физическим сегментом сети. Однако при расчете окна
коллизий общая максимальная длина сети 10Base-5 считалась равной 2500 м.
Противоречия здесь нет, так как стандарт 10Base-5 (впрочем как и остальные
стандарты физического уровня Ethernet) допускает соединение нескольких
сегментов коаксиального кабеля с помощью повторителей, которые обеспечивают
увеличение общей длины сети.
Повторитель соединяет два сегмента коаксиального кабеля и выполняет
функции регенерации электрической формы сигналов и их синхронизации
(retiming). Повторитель прозрачен для станций, он обязан передавать кадры
без искажений, модификации, потери или дублирования. Имеются ограничения на
максимально допустимые величины дополнительных задержек распространения
битов нормального кадра через повторитель, а также битов jam-
последовательности, которую повторитель обязан передать на все подключенные
к нему сегменты при обнаружении коллизии на одном из них. Воспроизведение
коллизии на всех подключенных к повторителю сегментах - одна из его
основных функций. Говорят, что сегменты, соединенные повторителями,
образуют один домен коллизий (collision domain).
Повторитель состоит из трансиверов, подключаемых к коаксиальным
сегментам, а также блока повторения, выполняющего основные функции
повторителя.
В общем случае стандарт 10Base-5 допускает использование до 4-х
повторителей, соединяющих в этом случае 5 сегментов длиной до 500 метров
каждый, если используемые повторители удовлетворяют ограничениям на
допустимые величины задержек сигналов. При этом общая длина сети будет
составлять 2500 м, и такая конфигурация гарантирует правильное обнаружение
коллизии крайними станциями сети. Только 3 сегмента из 5 могут быть
нагруженными, то есть сегментами с подключенными к ним трансиверами
конечных станций.
Правила 4-х повторителей и максимальной длины каждого из сегментов легко
использовать на практике для определения корректности конфигурации сети.
Однако эти правила применимы только тогда, когда все соединяемые сегменты
представляют собой одну физическую среду, то есть в нашем случае толстый
коаксиальный кабель, а все повторители также удовлетворяют требованиям
физического стандарта 10Base-5. Аналогичные простые правила существуют и
для сетей, все сегменты которых удовлетворяют требованиям другого
физического стандарта, например, 10Base-T или 10Base-F. Однако для
смешанных случаев, когда в одной сети Ethernet присутствуют сегменты
различных физических стандартов, правила, основанные только на количестве
повторителей и максимальных длинных сегментов становятся более запутанными.
Поэтому более надежно рассчитывать время полного оборота сигнала по
смешанной сети с учетом задержек в каждом типе сегментов и в каждом типе
повторителей и сравнивать его с максимально допустимым временем, которое
для любых сетей Ethernet с битовой скоростью 10 Мб/с не должно превышать
575 битовых интервалов (количество битовых интервалов в пакете минимальной
длины с учетом преамбулы).
Стандарт Token Ring
1 Основные характеристики стандарта Token Ring
Сети стандарта Token Ring, также как и сети Ethernet, используют
разделяемую среду передачи данных, которая состоит из отрезков 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.
Стандарт Token Ring был принят комитетом 802.5 в 1985 году. В это же
время компания IBM приняла стандарт Token Ring в качестве своей основной
сетевой технологии. В настоящее время именно компания IBM является основным
законодателем моды технологии Token Ring, производя около 60% сетевых
адаптеров этой технологии.
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.
2 Маркерный метод доступа к разделяемой среде
В сетях с маркерным методом доступа право на доступ к среде передается
циклически от станции к станции по логическому кольцу. Кольцо образуется
отрезками кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая
станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может
непосредственно обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа
станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата
и назначения - маркер (токен).
Получив маркер, станция анализирует его, при необходимости модифицирует
и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к
следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при
получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к
физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо
кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные
данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к
другой.
При поступлении кадра данных к одной или нескольким станциям, эти
станции копируют для себя этот кадр и вставляют в этот кадр подтверждение
приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении
с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и выдает новый маркер
для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные.
Время удержания одной станцией маркера ограничивается тайм-аутом
удержания маркера, после истечение которого станция обязана передать маркер
далее по кольцу.
В сетях Token Ring 16 Мб/с используется также несколько другой алгоритм
доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения маркера (Early
Token Release). В соответствии с ним станция передает маркер доступа
следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра,
не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения
приема. В этом случае пропускная способность кольца используется более
эффективно и приближается к 80 % от номинальной.
Для различных видов сообщений передаваемым данным могут назначаться
различные приоритеты.
Каждая станция имеет механизмы обнаружения и устранения неисправностей
сети, возникающих в результате ошибок передачи или переходных явлений
(например, при подключении и отключении станции).
Не все станции в кольце равны. Одна из станций обозначается как активный
монитор, что означает дополнительную ответственность по управлению кольцом.
Активный монитор осуществляет управление тайм-аутом в кольце, порождает
новые маркеры (если необходимо), чтобы сохранить рабочее состояние, и
генерирует диагностические кадры при определенных обстоятельствах. Активный
монитор выбирается, когда кольцо инициализируется, и в этом качестве может
выступить любая станция сети. Если монитор отказал по какой-либо причине,
существует механизм, с помощью которого другие станции (резервные мониторы)
могут договориться, какая из них будет новым активным монитором.
3 Физическая реализация сетей Token Ring
Стандарт Token Ring фирмы IBM предусматривает построение связей в сети
как с помощью непосредственного соединения станций друг с другом, так и
образование кольца с помощью концентраторов (называемых MAU - Media
Attachment Unit или MSAU - Multi-Station Access Unit).
Станции могут подключаться к кольцу через концентратор. Обычно такими
станциями являются компьютеры с установленными в них сетевыми адаптерами.
Станции этого типа соединяются с концентратором ответвительным кабелем
(lobe cable), который обычно является экранированной витой парой (Shielded
Twisted Pair, STP), соответствующей стандартному типу кабеля из кабельной
системы IBM (Type 1, 2, 6, 8, 9).
Максимальная длина ответвительного кабеля зависит от типа концентратора,
типа кабеля и скорости передачи данных. Обычно для скорости 16 Мб/с
максимальная длина кабеля Type 1 может достигать 200 м, а для скорости 4
Мб/с - 600 м. Концентраторы Token Ring делятся на активные и пассивные.
Пассивные концентраторы обеспечивают только соединения портов внутри
концентратора в кольцо, активные выполняют и функции повторителя,
обеспечивая ресинхронизацию сигналов и исправление их амплитуды и формы.
Естественно, что активные концентраторы поддерживают большие расстояния до
станции, чем пассивные.
Остальные станции сети соединены в кольцо непосредственными связями.
Такие связи называются магистральными (trunk cable). Обычно связи такого
рода используются для соединения концентраторов друг с другом для
образования общего кольца. Порты концентраторов, предназначенные для такого
соединения, называются портами Ring-In и Ring-Out.
Для предотвращения влияния отказавшей или отключенной станции на работу
кольца станции подключаются к магистрали кольца через специальные
устройства, называемые устройствами подключения к магистрали (Trunk
Coupling Unit, TCU). В функции такого устройства входит образование
обходного пути, исключающего заход магистрали в MAC-узел станции при ее
отключении или отказе. Обычно для этих целей в TCU используются реле,
которые подпитываются постоянным током во время нормальной работы. При
пропадании тока подпитки контакты реле переключаются и образуют обходной
путь, исключая станцию.
При подключении станции в кольцо через концентратор, устройства TCU
встраивают в порты концентратора.
Максимальное количество станций в одном кольце - 250.
Кроме экранированной витой пары существуют сетевые адаптеры и
концентраторы Token Ring, поддерживающие неэкранированную витую пару и
оптоволокно.
ArcNet
ARCnet (Attached Resource Computer Network - компьютерная сеть
соединенных ресурсов) - архитектура сетей с разделяемой средой и
широковещательной передачей. Метод доступа маркерный (Token passing).
Логическая топология - шина, физическая - комбинация шины и звезды
(дерево).
ArcNet - это сеть с передачей лексемы, которая по недорогой цене
предлагает гибкие топологии типа звезды или шины. Она обеспечивает скорость
передачи 2.5 Мбит/сек. ArcNet использует метод доступа с передачей маркера,
однако сама ArcNet не является стандартом IEEE. ArcNet была разработана
фирмой Datapoint в 1970 г. С тех пор лицензии на нее приобрели многие
другие компании. В 1981 г. Standard Microsystem Corporation (SMC) на базе
протокола ArcNet с передачей лексемы разработала первый однокристальный LAN-
контроллер.
Хотя обычно считается, что ArcNet имеет низкую пропускную способность,
при использовании активных концентраторов она поддерживает длину кабеля до
2000 м. Ее хорошо использовать для текстовых приложений, когда пользователь
не обращаются часто к серверу. Последние версии ArcNet поддерживают
волоконно-оптические кабели и кабели типа "витая пара".
Основные преимущества ARCnet перед Ethernet, обеспечивавшие его былую
популярность: низкая стоимость схем присоединения (по сравнению с CSMA/CD),
меньшая критичность к кабелю, более гибкая топология, легкость диагностики
сети при звездообразной топологии, менее резкая (по сравнению с Ethernet)
чувствительность пропускной способности к количеству и активности узлов
сети.
Недостатки: малоэффективное использование и без того низкой пропускной
способности канала из-за избыточности кода и административных пакетов.
Реальная производительность, даже для небольших сетей не превышающая 65% от
максимальной, с увеличением числа узлов падает. Однобайтное ограничение на
адрес создает неудобства при объединении сетей. Ошибочное задание
совпадающих адресов локализуется исключительно методом последовательного
отключения узлов. Малый размер фрейма (252 байта данных в оригинальном
варианте и 508 байтов в расширенном) трудно стыкуем с вышестоящими уровнями
(Novell IPX передает пакет длиной 576 байт). В настоящее время аппаратура
ARCnet практически не выпускается, но поддерживается всеми продуктами
Novell.
1 Платы сетевого интерфейса .
Стандартные коаксиальные платы должны иметь разъемы BNC. Когда ArcNet
конфигурируется как линейная шина, для подключения к плате используются T-
образные разъемы. При установке платы на бездисковой рабочей станции
требуется ППЗУ.
2 Активный и пассивный концентратор
Активный концентратор передает усиливает сигнал в сети. Рабочие станции
могут находиться на расстоянии до 600 м. от активного концентратора.
Большинство активных концентраторов имеют 8 портов для подключения рабочих
станций, пассивных концентраторов или дополнительных активных
концентраторов. К неиспользуемым пор- там терминаторы подключать не
обязательно.
Пассивный концентратор имеет 4-портовый разъем с гнездами BNC и
используется как центр коммутации и разделитель сигнала. Рабочие станции
могут удаляться от пассивного концентратора не более чем на 100 м. К
каждому неиспользуемому порту пассивного концентратора должен подключаться
терминатор.
3 Кабели и разъемы и терминаторы ArcNet
В сетях ArcNet используется 93-омный коаксиальный кабель. Для
подключения сегментов кабеля к интерфейсным платам, активным и пассивным
концентраторам используются разъемы BNC. Такие кабели в различных вариантах
производит сейчас множество фирм.
При использовании шинной топологии к BNC-разъему подключает- ся Т-
образный разъем, который обеспечивает подключение двух ка- бельных концов
(вход и выход). Вам потребуются Т-разъемы для каж- дой рабочей станции и по
два разъема для каждого используемого повторителя.
Ко всем неиспользуемым портам пассивных концентраторов подключаются
терминаторы.
К сетям ArcNet применяются следующие правила и ограничения:
. Большинство активных концентраторов имеют 8 узлов. Рабочие станции
могут удаляться от активного концентратора на расстояние до 600 м.
. Вы можете подключать активные концентраторы друг к другу, образуя
иерархическую конфигурацию. Максимальное расстоя- ние между двумя
активными концентраторами - 600 м.
. Вокруг четырехпортового пассивного концентратора могут группироваться
до 3 рабочих станций. Одно соединение остатся для активного
концентратора или файлового сервера. Каждая рабочая станция может
удаляться от такого концент- ратора не более чем на 30.5 м.
. Ко всем неиспользуемым портам пассивных концентраторов подк- лючаются
колпачки-терминаторы.
. Максимальное расстояние между с | |
