Domov › Internet › Fyzika Ethernetu pro nejmenší. Materiál z PIE.Wiki

Fyzika Ethernetu pro nejmenší. Materiál z PIE.Wiki

Rozhraní lokální sítě v PC poskytovat síťové adaptéry nebo síťové karty rozhraní(Síť Karta rozhraní, NIC). Adaptéry mají vysílací a přijímací část, které, pokud je podporován full duplex, musí být na sobě nezávislé. Úkol vysílající části: po přijetí bloku dat a cílové adresy pro přenos od centrální procesorové jednotky (CPU) získat přístup k přenosovému médiu, vytvořit a přenést rámec (přidat preambuli, CRC kód), při opakovaných pokusech, pokud jsou detekovány kolize, musí adaptér hlásit procesoru o úspěšnosti nebo nemožnosti přenosu Přijímací část při pohledu na záhlaví všech rámců procházejících v lince „vyloví“ z tohoto proudu rámce adresované tomuto uzlu jedinečným způsobem. , vysílání popř skupinovým způsobem. Adaptér lze programově nakonfigurovat na „promiskuitní“ režim, ve kterém bude přijímat všechny rámce bez rozdílu. Rámce jsou přijímány do vyrovnávací paměti a kontrolovány na chyby (délka rámce, správnost CRC). Upozorňuje na příjem správných snímků procesor a snímek se přenese z místní vyrovnávací paměti adaptéru do systémové paměti počítače. Špatné snímky jsou obecně ignorovány, ačkoli adaptér může shromažďovat statistiky o jejich výskytu. V praxi existují i adaptéry, které neodhalí chyby v poškozených rámech. Diagnostika sítě s takovým adaptérem není jednoduchá.
Síťové adaptéry pro PC jsou k dispozici pro sběrnice ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, PC Card. Existují adaptéry, které se připojují ke standardnímu portu PC LPT; jejich výhodou je absence požadavků na systémové prostředky (porty, přerušení atd.) a jednoduchost připojení (bez otevírání počítačů), nevýhodou je, že při výměně výrazně zatěžují procesor a neposkytují vysoké přenosové rychlosti („strop“ - 10 Mbit/s). Existují adaptéry pro sběrnici USB. Síťové adaptéry jsou také integrovány do některých modelů základních desek.
Efektivní rychlost výměny dat po síti velmi závisí na architektuře síťových adaptérů a za stejných okolností na rychlosti přenosu dat mezi lokální paměť adaptéru a systémové paměti počítače, stejně jako schopnost provádět několik operací paralelně. Jako „doručovací médium“ se používají kanály přímého přístupu do paměti (DMA), softwarový vstup/výstup (PIO) a přímé řízení sběrnice. Standardní 8bitové kanály s přímým přístupem sběrnice ISA jsou schopny rychlosti až 2 MB/s, 16bitové kanály - až 4 MB/s. Rám maximální délka(1514 bajtů) přenášejí přibližně za 1,3 nebo 2,6 ms. Ve srovnání s 12 ms potřebnými k přenosu rámce Ethernetové prostředí, tato doba je poměrně krátká. Nicméně pro Rychlý Ethernet, kde je stejný rámec v médiu přenesen za 1,2 ms, se takový přenos ukazuje jako příliš pomalý. Více vysoká rychlost komunikace s vyrovnávací pamětí adaptéru zajišťuje režim softwarového vstupu/výstupu (PIO), ale během přenosu zcela zatěžuje centrální procesor. Efektivnější jsou chytré adaptéry s přímým bus masteringem (bus mastering) ISA/EISA, které kombinují relativně vysoké rychlosti (až 8 MB/s ISA 16 bit a až 33 MB/s EISA). Pro rychlost 100 Mbit/s však již výkon sběrnice ISA nestačí. Adaptéry jsou dnes široce používány PCI sběrnice, kde pro 32bitové rozhraní na 33 MHz propustnost dosahuje 132 MB/s. Ale pro techniku Gigabit Ethernet a to je tak akorát, nicméně PCI má rezervy: přechod na frekvenci 66 MHz a bitovou hloubku 64 bitů, což ne všechny základní desky umožňují. Aktivní adaptéry, které mají vlastní procesor, jsou zvláště efektivní pro sběrnici PCL Provádějí přenosy plnou rychlostí PCI, prakticky bez zatížení centrálního procesoru. Tato vlastnost je zvláště důležitá pro servery. Paralelní provedení operace znamená podporu pro plný duplex - úplnou nezávislost přijímací a vysílací části a také schopnost současně přijímat rámec do vyrovnávací paměti, vysílat další rámec a vyměňovat data mezi vyrovnávací pamětí adaptéru a systémovou pamětí počítače. Výkon adaptéru pro ISA/EISA je také ovlivněn velikostí vyrovnávací paměti: když je omezená šířka pásma sběrnice (ve srovnání s rychlostí linky), vyrovnávací paměť až 64 KB, která je rozdělena mezi vysílač a přijímač buď rovným dílem, nebo s výhodou pro vysílač. Pro sběrnici PCI když účinnými prostředky dodávka (inteligentní přímé řízení sběrnice) pro rychlost 100 Mbit/s není potřeba velká vyrovnávací paměť - stačí 2 KB na přijímač a vysílač. Adaptéry Gigabit Ethernet však opět poskytují značnou velikost vyrovnávací paměti (256 KB).
Adaptéry lze rozdělit do dvou skupin – adaptéry pro pracovní stanice a adaptéry pro servery. Rozdělení je podmíněné - adaptéry pro pracovní stanice mohou mít vlastnosti související se serverovými. Použití jednoduché karty Na serverech to nestojí za to - mohou se stát úzkým hrdlem sítě a „požírači“ zdrojů CPU.
Adaptéry pro pracovní stanice jednodušší a levnější - nevyžadují (zatím?) rychlosti nad 100 Mbit/s, plny Duplex Zřídka se vyskytuje, zejména k využití času CPU přísné požadavky nejsou prezentovány. Dlouhá létaširoce se používají adaptéry, které jsou softwarově kompatibilní s kartami NE2000 - 16bitové neinteligentní karty pro sběrnici ISA vyvinuté společností Novell-Eagle. S tímto modelem je kompatibilní i řada karet pro sběrnici PCI. Nejpohodlnější a nejoblíbenější jsou dvourychlostní karty 10/100 Mbit/s - v moderních sítích je snadné najít optimální umístění pro jejich připojení. Karty mají obvykle blok pro Spouštěcí instalace ROM, moderní modely často poskytují možnost „probuzení“ přes síť (vzdálené probuzení), podporují rozhraní DMI a ACPI. K tomu mají speciální přídavné 3vodičové rozhraní – kabel s konektorem, který se připojuje k systémové desce. Prostřednictvím tohoto kabelu dodává základní deska s napájecím zdrojem ve standardu ATX pohotovostní napětí (+5VSB linka), i když je zapnuto hlavní napájení systémová deska a všechna zařízení nejsou součástí dodávky. Tato linka napájí „pohotovostní“ přijímací obvod, který je nakonfigurován pro příjem rámce specifického formátu (Magic Packet) na síťovém rozhraní. Po obdržení tohoto rámu síťový adaptér přes kabel dodává na systémovou desku signál probuzení PME, který dává signál k zapnutí napájení; Počítač se zapne a spustí operační systém s podporou DMI. Nyní může správce provádět všechny plánované akce, a když operační systém na počítači dokončí svou práci, vypne napájení.
Serverové adaptéry musí mít vysoce výkonnou sběrnici - nyní používají PCI 32/64 bit 33/66 MHz, dříve servery často používaly sběrnici EISA nebo MCA; U serverových karet je zátěž CPU při výměně dat kritická, proto jsou tyto karty vybaveny inteligencí pro přímé ovládání sběrnice a paralelní práce adaptérové uzly. Plně duplexní adaptéry musí podporovat řízení toku 802.3x. Řada pokročilých modelů podporuje upřednostňování provozu 802.1p, filtrování multicastového provozu, podporu VLAN s tagovanými rámci (tagged VLAN), Fast IP, hardwarový výpočet kontrolních součtů IP paketů. Podpora VLAN umožňuje serveru připojenému jednou linkou k přepínači, aby byl členem několika VLAN definovaných v místní síti. Pro zvýšení spolehlivosti mohou serverové karty podporovat redundanci linky (Resilient Link) – záložní adaptér a komunikační linka nahradí hlavní kanál v případě jeho selhání. V tomto případě je záložnímu adaptéru přiřazena MAC adresa hlavního, takže síť „nezaznamená“ nahrazení. Musí být podporována redundance linky softwarové ovladače aby k výměně došlo transparentně a za serverové aplikace. „Self-Healing Drivers“ mohou automaticky resetovat a znovu inicializovat adaptér, pokud zjistí problémy s výkonem („zamrznutí“). Vzdálené spouštění a probuzení ze sítě nejsou pro servery obecně vyžadovány. Adaptéry (spolu s ovladači) mohou podporovat SNMP a RMON. Pro servery jsou k dispozici také víceportové (obvykle 4 porty) adaptéry, konfigurovatelné jak pro samostatné nezávislé použití, tak pro vzájemné zálohování. Takové karty umožňují šetřit PCI sloty (pro sběrnici EISA nebyl problém s ukládáním slotů akutní). Typická rychlost dnešních serverových karet je 100 Mbit/s. Výkon Gigabit Ethernet mohou vyžadovat pouze velmi výkonné servery.
Adaptér může mít jeden nebo více konektorů rozhraní:
* BNC - koaxiální konektor pro připojení k segmentu sítě 10Base2;
* AUI - zásuvka DB-15 pro připojení externí adaptéry(transceivery) 10BaseS, 10Base2, 10BaseT, 10BaseF, FOIRL;
* RJ-45 - 8pinový jack pro připojení kabelu " kroucený pár» do rozbočovače 10BaseT, 100BaseTX a/nebo 100BaseT4 (rozbočovač nebo přepínač);
* SC (pár, někdy ST - optické konektory pro připojení k rozbočovačům 100BaseFX, 1000BaseSX, 1000BaseLX.
10-Mbit adaptéry se vyznačují kombinacemi BNC+AUI nebo RJ-45+AUI, nejuniverzálnější „Combo“ mají plnou 10-Mbit sadu BNC/AUI/RJ 45. První modely karet pro 10 a 100 Mbit; /s měl dvojici RJ- konektorů 45 - každý pro svou vlastní rychlost. Pokud existuje více různých konektorů (například BNC a RJ-45), nejsou použity současně - adaptér nemůže fungovat jako opakovač. Většina moderních adaptérů má jeden konektor RJ-45 a podporuje dva standardy – 10BaseT a 100BaseTX. Víceportové serverové karty mají několik nezávislých adaptérů, z nichž každý má své vlastní rozhraní.
Karty rozhraní spotřebovávají systémové prostředky počítač.
* I/O prostor- zpravidla 4-32 sousedních adres z oblasti adresované 10bitovou (pro sběrnici ISA) nebo 16bitovou (EISA, PCI) adresou. Používá se pro přístup k registrům adaptéru během inicializace, průběžné kontroly, stavového dotazování a přenosu dat.
* Žádost o přerušení- jedna linka (IRQ3, 5, 7, 9, 10, 11, 12 nebo 15), vybuzená po přijetí rámce adresovaného tomuto uzlu, stejně jako po dokončení přenosu rámce (úspěšného nebo neúspěšného kvůli kolizím). Síťové karty nemohou fungovat bez přerušení, pokud jsou přiřazeny nesprávně, přístup k síti přestane fungovat.
* Kanál přímého přístupu do paměti(DMA) používané u některých karet ISA/EISA; Pro přímé řízení (bus mastering) sběrnice ISA jsou vhodné pouze 16bitové kanály 5-7.
* Sdílená paměť(adaptér RAM) adaptéru - buffer pro vysílané a přijímané rámce - u ISA karet je obvykle přiřazena horní paměťová oblast (UMA), ležící v rozsahu Ah-Fh. PCI karty může být umístěn kdekoli v prostoru adres, který není obsazen RAM počítač. Ne všechny modely karet využívají sdílenou paměť.
* Trvalá paměť (adaptér ROM) - adresní oblast pro rozšiřující moduly BIOS ROM, 4/8/16/32 KB v rozsahu CDFh. Slouží k instalaci vzdálené boot ROM (Boot ROM) a antivirové ochrany.
Pod konfigurací adaptéru znamená nastavení pro použití systémové prostředky Výběr PC a přenosového média. Konfigurace v závislosti na modelu karty může být provedena různými způsoby.
* Pomocí přepínačů (propojek) nainstalovaných na kartě. Používá se na adaptérech sběrnice ISA první generace. Pro výběr každého zdroje i přenosového média je k dispozici vlastní blok propojek.
* Používáním energeticky nezávislá paměť konfigurace (NVRAM, EEPROM) nainstalované na kartě se sběrnicí ISA. Tyto karty nemají propojky (bez propojek), ale konfigurují se ručně. Požadováno pro konfiguraci speciální utilita, specifické pro konkrétní model(rodiny) karet.
* Použití energeticky nezávislé konfigurační paměti nainstalované na sběrnicové kartě EISA nebo MCA a systémové paměti konfigurace zařízení (ESCD pro EISA). Konfiguraci zdrojů provádí uživatel pomocí systémové utility ECU (EISA Configuration Utility) pro sběrnici EISA.
* Automaticky - PnP pro sběrnice ISA a PCI. Přidělování prostředků se provádí ve fázi spouštění operačního systému.
Volba střední a přenosové rychlosti může být manuální (softwarová) nebo automatická. V některých případech má smysl provádět explicitní zadání, abyste se vyhnuli překvapením ze zbytečné automatizace. Tato překvapení jsou obvykle způsobena nedostatečnou konzistencí mezi adaptéry a jejich ovladači. V tomto případě ovladač nemůže správně rozpoznat nastavit režim a využít toho. Automatické nastavení zavádí další zpoždění do procesu inicializace (během bootování) a ne s žádným síťová zařízení funguje správně. U některých modelů karet s rozhraním 10Base2 (konektor BNC) je nabízen rozšířený režim, který zvyšuje dosah komunikace na 305 m oproti standardním 185. V případě potřeby dlouhých segmentů lze tento režim použít, ale za předpokladu, že je k dispozici a povolena ve všech kartách tohoto segmentu. Konfigurační nástroje mohou také nabízet další nastavení- optimalizace pro klienta nebo server, podpora modemu a některé další. Jejich instalace musí vyhovovat konkrétní aplikaci.

definují standardy Ethernet drátová připojení A elektrické signály na fyzické úrovni, formát
rámce a protokoly řízení přístupu k médiím - na úrovni datového spoje modelu OSI. Ethernet většinou
popsané standardy IEEE skupiny 802.3. Ethernet se stal nejběžnější technologií LAN uprostřed
90. let minulého století vytěsňuje např zastaralé technologie, jako Arcnet, FDDI a Token ring.

Historie stvoření

Technologie Ethernet byla vyvinuta spolu s mnoha ranými projekty Xerox PARC.
Obecně se uznává, že Ethernet byl vynalezen 22. května 1973, kdy Robert Metcalfe
napsal zprávu pro šéfa PARC o potenciálu Ethernetové technologie. Ale právní nárok na
Metcalf dostal technologii o několik let později. V roce 1976 on a jeho asistent David Boggs
vydal brožuru s názvem „Ethernet: Distribuované přepínání paketů pro místní počítačové sítě“.

Metcalf opustil Xerox v roce 1979 a založil 3Com, aby prodával počítače a místní počítače
počítačové sítě (LAN). Podařilo se mu přesvědčit DEC, Intel a Xerox ke spolupráci a vývoji
Ethernet standard (DIX). Tato norma byla poprvé publikována 30. září 1980. On začal
konkurence se dvěma hlavními patentovanými technologiemi: token ring a ARCNET – které byly brzy
pohřben pod valícími se vlnami ethernetových produktů. Během boje se hlavní společností stal 3Com
v tomto odvětví.

Technika

Standard prvních verzí (Ethernet v1.0 a Ethernet v2.0) to označuje jako přenosové médium
používá se koaxiální kabel, později bylo možné použít kroucenou dvojlinku a optický
kabel.

Důvody pro přechod byly:

možnost práce v duplexním režimu;
nízké náklady na kroucený dvoulinkový kabel;
více vysoká spolehlivost sítě v případě poruchy kabelu;
větší odolnost proti šumu při použití diferenciálního signálu;
schopnost napájet nízkoenergetické uzly přes kabel, například IP telefony (Power standard přes Ethernet, POE);
chybějící galvanické spojení (tok proudu) mezi uzly sítě. Při použití koaxiálního kabelu v ruských podmínkách, kde zpravidla neexistuje uzemnění počítačů, bylo použití koaxiálního kabelu často doprovázeno poruchou síťových karet a někdy dokonce úplným „vyhořením“ systémové jednotky. .

Důvodem přechodu na optický kabel byla potřeba zvětšit délku segmentu bez opakovačů.

Způsob řízení přístupu (při zapnuté síti) - vícenásobný přístup se snímáním nosiče a
detekce kolize (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), přenosová rychlost
data 10 Mbit/s, velikost paketu od 72 do 1526 bytů, popsány jsou způsoby kódování dat. Pracovní režim
poloviční duplex, to znamená, že uzel nemůže současně vysílat a přijímat informace. Počet uzlů v
jeden sdílený segment sítě je omezen na 1024 pracovních stanic (specifikace
fyzická vrstva může zavést přísnější omezení, například na tenký koaxiální segment
nelze připojit více než 30 pracovních stanic a k tlustému koaxiálnímu segmentu nelze připojit více než 100). nicméně
síť postavená na jednom sdíleném segmentu se stává neefektivní dlouho před dosažením
omezení počtu uzlů, zejména kvůli poloduplexnímu režimu provozu.

V roce 1995 byl přijat standard IEEE 802.3u Fast Ethernet s rychlostí 100 Mbit/s a bylo možné
pracovat v plně duplexním režimu. V roce 1997 byl rychle přijat standard IEEE 802.3z Gigabit Ethernet
1000 Mbit/s pro přenos přes optické vlákno a po dalších dvou letech pro přenos přes kroucenou dvoulinku.

Typy Ethernetu

V závislosti na rychlosti přenosu dat a přenosovém médiu existuje několik technologických možností.
Bez ohledu na způsob přenosu stohu síťový protokol a programy fungují téměř stejně
všechny níže uvedené možnosti.

Většina ethernetových karet a dalších zařízení podporuje více přenosových rychlostí,
pomocí automatického vyjednávání rychlosti a duplexu k dosažení toho nejlepšího
spojení mezi dvěma zařízeními. Pokud autodetekce nefunguje, rychlost se přizpůsobí
partnera a aktivuje se poloduplexní přenosový režim. Například přítomnost ethernetového portu v zařízení
10/100 znamená, že s ním můžete pracovat pomocí technologií 10BASE-T a 100BASE-TX a port
Ethernet 10/100/1000 - podporuje standardy 10BASE-T, 100BASE-TX a 1000BASE-T.
Rané ethernetové modifikace

Xerox Ethernet - originální technologie, rychlost 3Mbit/s, existoval ve dvou verzích Verze 1 a Verze 2, formát rámců Nejnovější verze je stále široce používán.
10BROAD36 - není široce používán. Jeden z prvních standardů, který vám umožní pracovat dlouhé vzdálenosti. Použitá technologie širokopásmová modulace, podobný tomu použitému
PROTI kabelové modemy. Jako médium pro přenos dat byl použit koaxiální kabel.
1BASE5 - také známý jako StarLAN, byl první modifikací technologie Ethernet, která používala kroucené dvoulinky. Fungoval rychlostí 1 Mbit/s, ale komerční využití nenašel.

10 Mbit/s Ethernet

10BASE5, IEEE 802.3 (také nazývaný "Thick Ethernet") - počáteční vývoj technologie s rychlostí přenosu dat 10 Mbps. Podle raného standardu IEEE používá 50 ohmový koaxiální kabel (RG-8) s maximální délkou segmentu 500 metrů.
10BASE2, IEEE 802.3a (nazývaný "Thin Ethernet") - používá kabel RG-58 s maximální délkou segmentu 185 metrů, počítače propojené mezi sebou pro připojení kabelu k síti
karta potřebuje T-konektor a kabel musí mít BNC konektor. Vyžaduje terminátory na každém
konec. Po mnoho let byl tento standard hlavním standardem pro technologii Ethernet.
StarLAN 10 - První vývoj, který používá kroucené dvoulinky pro přenos dat rychlostí 10 Mbit/s.

Později se vyvinul do standardu 10BASE-T.

Navzdory skutečnosti, že je teoreticky možné připojit více než jeden kroucený dvoulinkový kabel (segment)
dvě zařízení pracující v simplexním režimu, takové schéma se pro Ethernet nikdy nepoužívá, v
rozdíl oproti práci s . Proto všechny sítě s kroucenými páry používají hvězdicovou topologii,
když jsou sítě zapnuté koaxiál postavené na sběrnicové topologii. Terminátory pro práci na
kroucené dvoulinky jsou zabudovány do každého zařízení a není potřeba používat další externí zakončení linky.

10BASE-T, IEEE 802.3i - Pro přenos dat se používají 4 vodiče krouceného párového kabelu (dva kroucené páry) kategorie-3 nebo kategorie-5. Maximální délka segmentu je 100 metrů.
FOIRL - (zkratka pro Fiber-optic inter-repeater link). Základní standard pro technologii Ethernet pomocí optického kabelu pro přenos dat. Maximální vzdálenost přenosu dat bez opakovače je 1 km.
10BASE-F, IEEE 802.3j – hlavní termín pro rodinu ethernetových standardů 10 Mbit/s využívajících optický kabel na vzdálenost až 2 kilometrů: 10BASE-FL, 10BASE-FB a 10BASE-FP. Z výše uvedených se rozšířil pouze 10BASE-FL.
10BASE-FL (Fibre Link) - Vylepšená verze standardu FOIRL. Zlepšení se týkalo zvýšení délky úseku na 2 km.
10BASE-FB (Fiber Backbone) - V současnosti nevyužívaný standard, určený pro spojení opakovačů do páteře.
10BASE-FP (Fiber Passive) – Topologie „pasivní hvězdy“, ve které nejsou opakovače potřeba – nebyla nikdy použita.

Fast Ethernet (Fast Ethernet, 100 Mbit/s)

100BASE-T obecný termín k označení norem, které používají . Délka segmentu až 100 metrů. Zahrnuje standardy 100BASE-TX, 100BASE-T4 a 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u - vývoj standardu 10BASE-T pro použití v sítích s hvězdicovou topologií. Je použit kroucený dvoulinkový kabel kategorie 5, ve skutečnosti jsou použity pouze dva nestíněné páry vodičů, podporován duplexní přenos dat, vzdálenost až 100m.
100BASE-T4 je standard, který používá kroucený dvoulinkový kabel kategorie 3. Jsou použity všechny čtyři páry vodičů, přenos dat probíhá v polovičním duplexu. Prakticky nepoužívaný.
100BASE-T2 je standard, který používá kroucené dvoulinky kategorie 3. Používají se pouze dva páry vodičů. Plný duplex je podporován, když jsou signály distribuovány v opačnými směry pro každý pár. Přenosová rychlost v jednom směru je 50 Mbit/s. Prakticky nepoužívaný.
100BASE-SX je standard využívající multimódové vlákno. Maximální délka segmentu je 400 metrů v polovičním duplexu (pro zaručenou detekci kolize) nebo 2 kilometry v plném duplexu.
100BASE-FX je standard využívající jednovidové vlákno. Maximální délka je pouze omezena
množství útlumu v optický kabel a výkon vysílače, podle různé materiály od 2x do 10
kilometrů
100BASE-FX WDM je standard využívající jednovidové vlákno. Maximální délka je pouze omezena
velikost útlumu v optickém kabelu a výkon vysílačů. Existují dvě rozhraní
druhů, liší se vlnovou délkou vysílače a jsou označeny buď čísly (vlnová délka), nebo jednou latinkou
písmeno A(1310) nebo B(1550). Pouze spárovaná rozhraní mohou fungovat v párech: na jedné straně vysílač
při 1310 nm a na druhé straně - při 1550 nm.

Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Gbit/s)

1000BASE-T, IEEE 802.3ab - standard používající kroucenou dvojlinku kategorie 5e. Na přenosu dat se podílejí 4 páry. Rychlost přenosu dat - 250 Mbit/s přes jeden pár. Je použita metoda kódování PAM5, základní frekvence je 62,5 MHz. Vzdálenost až 100 metrů
1000BASE-TX byl vytvořen Asociací telekomunikačního průmyslu
Industry Association (TIA) a zveřejněné v březnu 2001 jako „Physical Layer Specification
plně duplexní Ethernet 1000 Mb/s (1000BASE-TX) symetrické kabelové systémy kategorie 6
(ANSI/TIA/EIA-854-2001) "Plně duplexní ethernetová specifikace pro 1000 Mbis/s (1000BASE-TX)
Provoz vyvážené kroucené dvoulinky kategorie 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001). Standardní, použití
oddělený příjem a vysílání (jeden pár v každém směru), což výrazně zjednodušuje konstrukci
transceivery. Dalším podstatným rozdílem mezi 1000BASE-TX je absence obvodu
digitální kompenzace rušení a zpětného šumu, což má za následek složitost, spotřebu energie
a cena procesorů je nižší než u standardních procesorů 1000BASE-T. Ale v důsledku toho pro
stabilní provoz této technologie vyžaduje kabelový systém Vysoká kvalita, takže 1000BASE-TX
Lze použít pouze kabel kategorie 6. Na základě tento standard nevzniklo téměř nic
produkty, ačkoli 1000BASE-TX používá jednodušší protokol než standard 1000BASE-T, a proto může
používat jednodušší elektroniku.
1000BASE-X je obecný termín pro standardy se zásuvnými GBIC nebo SFP transceivery.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z je standard využívající multimódové vlákno. Dojezdová vzdálenost
signál bez opakovače až 550 metrů.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z - standard využívající jednovidové vlákno. Dojezdová vzdálenost
signál bez opakovače do 5 kilometrů.
použitý.
1000BASE-CX - standard pro krátké vzdálenosti (do 25 metrů), s použitím twinaxiálního kabelu
s charakteristickou impedancí 75 Ohmů (každý ze dvou vlnovodů). Nahrazeno standardem 1000BASE-T a již není
použitý.
1000BASE-LH (Long Haul) je standard využívající jednovidové vlákno. Dojezdová vzdálenost
signál bez opakovače do 100 kilometrů.

10 Gigabit Ethernet

Nový standard 10 Gigabit Ethernet zahrnuje sedm fyzické mediální standardy pro LAN, MAN a
WAN. V současnosti se na něj vztahuje dodatek IEEE 802.3ae a měl by být zahrnut do příští revize
standard IEEE 802.3.

10GBASE-CX4 - 10gigabitová ethernetová technologie pro krátké vzdálenosti (až 15 metrů), pomocí měděného kabelu CX4 a konektorů InfiniBand.
10GBASE-SR – technologie 10gigabitového Ethernetu pro krátké vzdálenosti (až 26 nebo 82 metrů, v
v závislosti na typu kabelu) se používá vícevidové vlákno. Podporuje také vzdálenosti až 300
metrů pomocí nového multimódového vlákna (2000 MHz/km).
10GBASE-LX4 - využívá multiplexování vlnových délek pro podporu vzdáleností 240 až 300 metrů přes multimódové vlákno. Podporuje také vzdálenosti až 10 kilometrů při použití jednoho režimu
vlákna.
10GBASE-LR a 10GBASE-ER – tyto standardy podporují vzdálenosti až 10 a 40 kilometrů
respektive.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW a 10GBASE-EW - Tyto standardy používají fyzické rozhraní, kompatibilní
v rychlosti a datovém formátu s rozhraním OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Jsou podobné standardům 10GBASE-SR,
10GBASE-LR a 10GBASE-ER, protože používají stejné typy kabelů a přenosové vzdálenosti.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 – přijato v červnu 2006 po 4 letech vývoje. Použití
stíněný kroucený pár. Vzdálenosti - až 100 metrů.

Technologie Ethernet umožňuje použití různých přenosových médií, z nichž každé má standardní typový název XBaseY, Kde X- přenosová rychlost, Mbit/s (10, 100, 1000...); Základna- klíčové slovo (označuje modulovaný přenos); Y - symbol přenosové médium a komunikační dosah. Všechno moderní verze Ethernet používá kroucenou dvojlinku nebo kabel z optických vláken a hvězdicovou topologii. Centrální zařízení hvězdy Může to být opakovač (také známý jako rozbočovač) nebo přepínač. Možné je i bodové spojení dvou uzlů. Staré verze na koaxiálním kabelu se vyznačovaly sběrnicovou topologií, jejíž hlavní nevýhodou je nízká spolehlivost celé sítě. Existuje také exotická verze pasivní optické sběrnice 10BaseFP. Někdy se používá v sítích převodníky přenosových médií(media converter), převod typů rozhraní. Nejčastěji se používají konvertory s kroucenou dvojlinkou na optiku;

Pro Ethernet S rychlostí 10 Mbit/s existují následující standardy.

♦ 10Základ 5- síť na silném koaxiálním kabelu RG-8 (50 Ohm) se sběrnicovou topologií, maximální délka segmentu kabelu je 500 m Pro připojení musí mít síťový adaptér rozhraní AUI, připojené uvolňovacím kabelem (4 stíněné kroucené páry) k transceiveru nainstalovanému na kabelu. V současné době se nepoužívá pro nové sítě (drahé, těžkopádné, neefektivní a neperspektivní).

♦ 10Základ 2- síť na tenkém koaxiálním kabelu RG-58 (50 Ohm) se sběrnicovou topologií, maximální délka segmentu kabelu je 185 m Pro připojení musí mít síťový adaptér konektor rozhraní BNC (nebo AUI s transceiverem) . Jedná se o nejlevnější (z hlediska vybavení) síťovou variantu; nejsou žádné vyhlídky na rozvoj.

♦ 10BaseT- kroucená dvojlinka kategorie 3 a vyšší (2 páry vodičů), délka paprsku - až 100 m (na kabelu kategorie 5 lze dosáhnout dosahu 200 m, ale nedoporučuje se to). Pro připojení musí mít síťový adaptér konektor rozhraní RJ-45 (nebo AUI s transceiverem). Tento efektivní varianta sítí vstupní úroveň, umožňuje rozšířit šířku pásma nahrazením rozbočovačů opakovačů přepínači. S kabelovou elektroinstalací kategorie 5 a vyšší umožňuje přejít na rychlosti 100 a dokonce 1000 Mbit/s (s výměnou karet a hubů).

♦ 10BaseF A FOIRL- síť zapnutá optický kabel(pár vláken). Pro připojení musí mít adaptér rozhraní AUI, na kterém je nainstalován optický transceiver. Používají se levné multimódové transceivery (vlnová délka 850 nm) s dosahem až 1 km. Pro velké vzdálenosti (desítky km na jednovidovém vláknu) se používají jednovidové transceivery (1310 nm), které mohou pracovat i s multividovým vláknem (až 2 km).

Pro sítě Rychlý Ethernet s rychlostí 100 Mbit/s existují následující standardy.

♦ 100BaseTX- kroucená dvoulinka kategorie 5 a vyšší (2 páry vodičů), délka paprsku - až 100 m Síťový adaptér se připojuje přes konektor RJ-45. Toto je oblíbená a optimální (cena/výkon) možnost připojení uzlů k síti. S kvalitní kabelovou elektroinstalací umožňuje přejít na rychlost 1000 Mbit/s (s výměnou karet a hubů).

♦ 100BaseT4- kroucená dvojlinka kategorie 3 a vyšší (4 páry vodičů), délka paprsku - až 100 m konektor RJ-45, málo používaná varianta.

♦ 100BaseFX- síť na optickém kabelu (pár vláken). Používají se jednovidové transceivery (1310 nm), které mohou pracovat i s multimódovým vláknem (až 2 km). Dojezd v plně duplexním režimu jsou desítky kilometrů.

♦ 100BaseSX- kabelová síť z optických vláken s levnými multimódovými transceivery (850 nm), dosah - až 300 m Kompatibilní s 10BaseF, je podporováno automatické vyjednávání režimu a rychlosti (10/100).

Pro sítě Gigabit Ethernet s rychlostí 1000 Mbit/s existují následující standardy.

♦ 1000BaseCX- připojení aktivního zařízení krátkým (do 25 m) STP kabelem nebo biaxiálním kabelem.

♦ 1000BaseT- kroucená dvoulinka kategorie 5 a vyšší (4 páry) na vzdálenost až 100m konektory RJ-45.

♦ 1000BaseSX- připojení přes dvojici multimodových vláken, dosah - 200–500 m (v závislosti na parametrech vlákna).

♦ 1000 BaseLX- připojení přes dvojici jednovidových vláken, dosah - až 50 km (v závislosti na parametrech transceiverů).

Výše byla uvedena omezení délky každého fyzického připojení v síti, nicméně kvůli provozuschopnosti ( spolehlivý provoz protokol řešení kolizí) je třeba dodržovat a dodatečné podmínky, podrobně popsané v literatuře. Problém zmenšení průměru kolizní domény je řešen pomocí přepínačů a překonání kolizní omezení délky každého spojení je zajištěno přepnutím do plně duplexního komunikačního módu (ve kterém ke kolizím jako takovým nedochází). Pro sítě 10 Mbit Ethernet Musí být splněny následující podmínky.

♦ Pro koaxiální - pravidlo „5-4-3“: ne více než 5 segmentů může připojit maximálně 4 opakovače, stanice (adaptéry) mohou být připojeny maximálně ve 3 segmentech.

♦ Pro kroucenou dvojlinku (a optiku) - mezi žádnou dvojicí uzlů nesmí být více než 4 opakovače (rozbočovače).

♦ Pro všechny sítě: průměr kolizní domény je největší velká vzdálenost("elektrická" délka kabelů mezi párem uzlů) - neměla by přesáhnout 5 km.

♦ Počet uzlů v kolizní doméně není větší než 1024 (ve skutečnosti by jich nemělo být více než 30–50).

Pro sítě Rychlý Ethernet omezení jsou přísnější.

♦ Průměr kolizní oblasti není větší než 205 m.

♦ Počet opakovačů v kolizní doméně není vyšší než dvě třídy II, maximálně jedna třída I.

V Gigabit Ethernet jsou použity pouze přepínače, takže platí pouze omezení délky spojení.

Pro optické spoje se používají různé konektory: ST, SC, MT-RJ a další. Koaxiální konektory pro „tlusté“ a „tenké“ kabely se liší (řada N a BNC). Všimněte si, že každý koaxiální segment musí být zakončen 50 ohmovými terminátory a uzemněn v jednom bodě. Uzemnění obvodu počítače není elektricky propojeno se stíněním koaxiálního konektoru, takže byste se měli vyhnout náhodnému dotyku konektorů BNC s kovovými částmi spojenými s šasi počítače. Koaxiální sítě vyžadují správné uzemnění; porušení pravidel může vést k vyhoření adaptérů.

Pro kroucené páry se používají konektory RJ-45 (obr. 10.1), obsazení pinů konektoru síťového adaptéru (port MDI) je uvedeno v tabulce. 10.1. Porty rozbočovačů 10BaseT, 100BaseTX a 100BaseT4 jsou typu MDIX, jejich signály TX a RX jsou prohozeny. Pro připojení koncových uzlů k portům aktivního zařízení (zapojení portů MDI-MDIX, obr. 10.2, A) je použit „rovný“ kabel (obr. 10.3, A), pro přímé připojení adaptérů (MDI-MDI, obr. 10.2, b) nebo propojení dvou komunikačních zařízení (MDIX-MDIX) pomocí „kříženého“ kabelu (obr. 10.3, b). U komunikačních zařízení je zpravidla jeden z portů vybaven přepínačem MDI-MDIX nebo přídavným konektorem.

Rýže. 10.1. Konektor RJ-45: A- Vidlička, b- zásuvka

Tabulka 10.1. Ethernetový adaptér Konektor RJ-45

Rýže. 10.2. Síť 10BaseT/100BaseTX: A- hvězda, b- point-to-point spojení

Rýže. 10.3. Rozhraní Ethernetové kabely: A- "rovný", b- "přejít"

Místní sítě obvykle používají kabeláž skládající se z pevných kabelů zakončených zásuvkami a propojovacími kabely. Pevné zapojení je provedeno tak, že poskytuje „přímé“ spojení kontaktů jeho konektorů rozhraní. Propojovací kabely mohou být buď „rovné“ nebo „křížené“. Všimněte si, že pinové spoje 4, 5, 7 a 8 jsou vyžadovány pouze u 100BaseT4 a 1000BaseTX, ale u 10BaseT a 100BaseTX neruší, takže správa kabelů je stejná.

Gigabit Ethernet 1000BaseTX používá pouze přímé kabely. Univerzální porty Kompatibilní s Fast Ethernet (podporuje auto-negotiation). Pokud jsou dva porty Gigabit Ethernet propojeny kříženým kabelem, budou komunikovat v režimu 100BaseTX.

Pro výše uvedené implementace kroucené dvoulinky Ethernet, protokol vyjednávání režimu(autonegotiation), která se provede pokaždé, když je poté navázáno spojení fyzické spojení a/nebo inicializace portu. Protokol je založen na výměně servisních impulsů (jsou odlišné od rámců přenášené informace). Tento protokol umožňuje propojovacím portům vybrat nejúčinnější režim dostupný pro oba porty. Priority režimu v sestupném pořadí: 1000BaseT, 100BaseTX plný duplex, 100BaseT4, 100BaseTX poloviční duplex, 10BaseT plný duplex, 10BaseT poloviční duplex. Protokol automatického vyjednávání může být zakázán (nebo není implementován), v takovém případě je při konfiguraci portu vynucen provozní režim. Možnost přepínání režimů se odráží v názvech portů (například podpora režimu 100BaseT4 je vzácná);

Pro optické možnosti objevil se také odpovídající protokol, ale jeho možnosti jsou omezené kvůli pravděpodobnému nesouladu použitých vlnových délek různé možnosti. Je pravda, že automatické vyjednávání zde není tak nutné, protože optických připojení je mnohem méně, jsou pečlivě plánována a příliš často se nekonfigurují.

Standard Ethernet (10 Mbit/s) definuje rozhraní AUI (Attachment Unit Interface - rozhraní spojovacího zařízení), pomocí kterého můžete k adaptéru připojit transceiver (receiver) pro libovolné přenosové médium. Transceiver obsahuje koncové obvody vysílače, přijímače a detektoru kolize. Přiřazení kontaktů rozhraní AUI je uvedeno v tabulce. 10.2 je zde použit konektor DB-15 (zásuvka na adaptéru, zástrčka na transceiveru).

Tabulka 10.2. Ethernetový konektor AUI

Standard Fast Ethernet obsahuje rozhraní MII (Media Independent Interface - rozhraní nezávislé na přenosovém médiu). V MII jsou data pro přijímač a vysílač vysílána nekódovaně na 4bitových paralelních sběrnicích (s taktovací frekvencí 2,5 a 25 MHz pro rychlosti 10 a 100 Mbit, v tomto pořadí) nebo v sériovém kódu (pro 10 Mbit/s). Rozhraní obsahuje signály pro synchronizaci a ovládání přijímače a vysílače, stavu linky (přítomnost nosiče, kolize), a také sériové rozhraní Ovládání SMI (viz část 11.2), jehož prostřednictvím můžete komunikovat s řídicími registry transceiveru. Je také definován fyzický konektor pro připojení vyměnitelné moduly(40pinový dvouřadý), ale v PC se prakticky nenachází.

Síťové adaptéry

Lokální síťová rozhraní v PC poskytují síťové adaptéry nebo síťové karty rozhraní(karta síťového rozhraní, NIC). Adaptéry mají vysílací a přijímací část, které, pokud je podporován full duplex, musí být na sobě nezávislé. Úkol vysílající části: po přijetí bloku dat a cílové adresy pro přenos od centrální procesorové jednotky (CPU) získat přístup k přenosovému médiu, vytvořit a přenést rámec (přidat preambuli, CRC kód), opakované pokusy v případě kolize. Adaptér musí hlásit procesoru úspěch nebo selhání přenosu. Přijímací část, která se dívá na záhlaví všech rámců procházejících v lince, „vyloví“ z tohoto proudu rámce adresované tomuto uzlu jedinečným, plošným nebo skupinovým způsobem. Adaptér lze také programově nakonfigurovat pro „promiskuitní“ režim, ve kterém bude přijímat všechny snímky bez rozdílu. Rámce jsou přijímány do vyrovnávací paměti a kontrolovány na chyby (délka rámce, správnost CRC). Centrální procesor je upozorněn na příjem správných rámců a rámec je přenesen z lokální vyrovnávací paměti adaptéru do systémové paměti počítače. Špatné snímky jsou obecně ignorovány, ačkoli adaptér může shromažďovat statistiky o jejich výskytu. V praxi existují i adaptéry, které neodhalí chyby v poškozených rámech. Diagnostika sítě s takovým adaptérem není jednoduchá.

Síťové adaptéry pro PC jsou k dispozici pro sběrnice ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, PC Card. Existují adaptéry, které se připojují ke standardnímu portu PC LPT; jejich výhodou je absence požadavků na systémové prostředky (porty, přerušení atd.) a jednoduchost připojení (bez otevírání počítačů), nevýhodou je, že při výměně výrazně zatěžují procesor a neposkytují vysoké přenosové rychlosti („strop“ - 10 Mbit/s). Existují adaptéry pro sběrnici USB. Síťové adaptéry jsou také integrovány do některých modelů základních desek.

Efektivní rychlost výměny dat po síti velmi závisí na architektuře síťových adaptérů a za stejných okolností na rychlosti přenosu dat mezi lokální pamětí adaptéru a systémovou pamětí počítače, jakož i na schopnosti provádět několik operací paralelně. Jako „doručovací médium“ se používají kanály přímého přístupu do paměti (DMA), softwarový vstup/výstup (PIO) a přímé řízení sběrnice. Standardní 8bitové kanály s přímým přístupem sběrnice ISA jsou schopny rychlosti až 2 MB/s, 16bitové kanály - až 4 MB/s. Přenášejí rámec maximální délky (1514 bajtů) za přibližně 1,3 nebo 2,6 ms. Ve srovnání s 12 ms potřebnými k přenosu rámce v prostředí Ethernetu je tato doba relativně krátká. Pro Fast Ethernet, kde je stejný rámec přenesen v médiu za 1,2 ms, je však takový přenos příliš pomalý. Vyšší směnný kurz s vyrovnávací pamětí adaptéru zajišťuje režim softwarového vstupu/výstupu (PIO), který však při přenosu zcela zatěžuje centrální procesor. Efektivnější jsou chytré adaptéry s přímým bus masteringem (bus mastering) ISA/EISA, které kombinují relativně vysoké rychlosti (až 8 MB/s ISA 16 bit a až 33 MB/s EISA). Pro rychlost 100 Mbit/s však již výkon sběrnice ISA nestačí. Dnes jsou hojně využívány adaptéry sběrnice PCI, kde pro 32bitové rozhraní na frekvenci 33 MHz dosahuje propustnost 132 MB/s. Ale pro technologii Gigabit Ethernet to stačí, nicméně PCI má rezervy: přechod na frekvenci 66 MHz a bitovou hloubku 64 bitů, což ne všechny základní desky umožňují. Aktivní adaptéry, které mají vlastní procesor, jsou zvláště účinné pro sběrnici PCI. Provádějí přenosy plnou rychlostí PCI prakticky bez zatížení procesoru. Tato vlastnost je zvláště důležitá pro servery. Paralelní provádění operací znamená podporu pro plný duplex - úplnou nezávislost přijímací a vysílací části, stejně jako schopnost současně přijímat rámec do vyrovnávací paměti, vysílat další rámec a vyměňovat data mezi vyrovnávací pamětí adaptéru a systémovou pamětí počítače. . Výkon adaptéru pro ISA/EISA je ovlivněn i objemem vyrovnávací paměti: při omezené (ve srovnání s rychlostí linky) šířce pásma sběrnice se používá vyrovnávací paměť až 64 KB, která je rozdělena mezi vysílač a přijímač buď rovnoměrně nebo s výhodou pro vysílač. Pro sběrnici PCI s účinnými doručovacími prostředky (inteligentní přímé řízení sběrnice) pro rychlost 100 Mbit/s není potřeba velká vyrovnávací paměť - stačí 2 KB na přijímač a vysílač. Adaptéry Gigabit Ethernet však opět poskytují značnou velikost vyrovnávací paměti (256 KB).

Adaptéry lze rozdělit do dvou skupin – adaptéry pro pracovní stanice a adaptéry pro servery. Rozdělení je podmíněné - adaptéry pro pracovní stanice mohou mít vlastnosti související se serverovými. V serverech byste neměli používat jednoduché karty – mohou se stát úzkým hrdlem sítě a zdrojem CPU.

Adaptéry pro pracovní stanice jednodušší a levnější - nevyžadují (zatím?) rychlosti nad 100 Mbit/s, full duplex je vzácný a nemají zvlášť přísné požadavky na využití procesorového času. Po mnoho let byly široce používány adaptéry, které jsou softwarově kompatibilní s kartami NE2000, 16bitovými neinteligentními kartami pro sběrnici ISA vyvinutými společností Novell-Eagle. S tímto modelem je kompatibilní i řada karet pro sběrnici PCI. Nejpohodlnější a nejoblíbenější jsou dvourychlostní karty 10/100 Mbit/s - pro jejich připojení moderní sítě snadné najít optimální umístění. Karty mají obvykle boot pro instalaci Boot ROM, moderní modelyčasto poskytují možnost „probuzení“ přes síť (vzdálené probuzení), podporují rozhraní DMI a ACPI. K tomu mají speciální přídavné 3vodičové rozhraní – kabel s konektorem, který se připojuje k systémové desce. Prostřednictvím tohoto kabelu je napájena základní deska standard ATX dodává napětí v pohotovostním režimu (linka +5VSB), i když základní deska a všechna zařízení nejsou napájeny hlavním proudem. Tato linka napájí „pohotovostní“ přijímací obvod, který je nakonfigurován pro příjem rámce specifického formátu (Magic Packet) na síťovém rozhraní. Po přijetí tohoto rámce síťový adaptér vyšle probouzecí signál PME přes kabel do základní desky, který dá signál k zapnutí napájení; Počítač se zapne a spustí operační systém s podporou DMI. Nyní může správce provádět všechny plánované akce, a když operační systém na počítači dokončí svou práci, vypne napájení.

Serverové adaptéry musí mít vysoce výkonnou sběrnici - nyní používají PCI32/64 bit 33/66 MHz, dříve servery často používaly sběrnici EISA nebo MCA; U serverových karet je zátěž CPU při výměně dat kritická, proto jsou tyto karty vybaveny inteligencí pro přímé řízení sběrnice a paralelní provoz uzlů adaptéru. Plně duplexní adaptéry musí podporovat řízení toku 802.3x. Řada pokročilých modelů podporuje prioritizaci provozu 802.1p, filtrování vícesměrového provozu, podporu tagovaných VLAN, Fast IP a hardwarový výpočet kontrolních součtů IP paketů. Podpora VLAN umožňuje serveru připojenému jednou linkou k přepínači, aby byl členem několika VLAN definovaných v místní síti. Pro zvýšení spolehlivosti mohou serverové karty podporovat redundanci linky (Resilient Link) – záložní adaptér a komunikační linka nahradí hlavní kanál v případě jeho selhání. V tomto případě je záložnímu adaptéru přiřazena MAC adresa hlavního, takže síť „nezaznamená“ nahrazení. Redundance linky musí být podporována softwarovými ovladači, aby výměna proběhla transparentně pro serverové aplikace. „Self-Healing Drivers“ mohou automaticky resetovat a znovu inicializovat adaptér, pokud zjistí problémy s výkonem („zamrznutí“). Vzdálené spouštění a probuzení ze sítě nejsou pro servery obecně vyžadovány. Adaptéry (spolu s ovladači) mohou podporovat SNMP a RMON. Pro servery jsou k dispozici také víceportové (obvykle 4 porty) adaptéry, konfigurovatelné jak pro samostatné nezávislé použití, tak pro vzájemné zálohování. Takové karty umožňují šetřit PCI sloty (pro sběrnici EISA nebyl problém s ukládáním slotů akutní). Typická rychlost dnešních serverových karet je 100 Mbit/s. Výkon Gigabit Ethernet mohou vyžadovat pouze velmi výkonné servery.

Adaptér může mít jeden nebo více konektorů rozhraní:

♦ BNC - koaxiální konektor pro připojení k segmentu sítě 10Base2;

♦ AUI - zásuvka DB-15 pro připojení externích adaptérů (transceiverů) 10Base5, 10Base2, 10BaseT, 10BaseF, FOIRL;

♦ RJ-45 - 8kolíková zásuvka pro připojení kroucené dvoulinky k rozbočovači 10BaseT, 100BaseTX a/nebo 100BaseT4 (hub nebo přepínač);

♦ SC (pár), někdy ST - optické konektory pro připojení k rozbočovačům 100BaseFX, 1000BaseSX, 1000BaseLX.

10-Mbit adaptéry se vyznačují kombinacemi BNC+AUI nebo RJ-45+AUI, nejuniverzálnější „Combo“ má plnou 10-Mbit sadu BNC/AUI/RJ-45. První modely karet 10 a 100 Mbit/s měly dvojici konektorů RJ-45, každý pro svou vlastní rychlost. Pokud existuje více různých konektorů (například BNC a RJ-45), nejsou použity současně - adaptér nemůže fungovat jako opakovač. Většina moderních adaptérů má jeden konektor RJ-45 a podporuje dva standardy – 10BaseT a 100BaseTX. Víceportové serverové karty mají několik nezávislých adaptérů, z nichž každý má své vlastní rozhraní.

Karty rozhraní spotřebovávají systémové prostředky počítač.

♦ I/O prostor- zpravidla 4-32 sousedních adres z oblasti adresované 10bitovou (pro sběrnici ISA) nebo 16bitovou (EISA, PCI) adresou. Používá se pro přístup k registrům adaptéru během inicializace, průběžné kontroly, stavového dotazování a přenosu dat.

♦ Žádost o přerušení- jedna linka (IRQ3, 5, 7, 9, 10, 11, 12 nebo 15), vybuzená po přijetí rámce adresovaného tomuto uzlu, stejně jako po dokončení přenosu rámce (úspěšného nebo neúspěšného kvůli kolizím). Síťové karty nemohou fungovat bez přerušení, pokud jsou přiřazeny nesprávně, přístup k síti přestane fungovat.

♦ Kanál přímého přístupu do paměti(DMA) používané u některých karet ISA/EISA; Pro přímé řízení (bus mastering) sběrnice ISA jsou vhodné pouze 16bitové kanály 5–7.

♦ Sdílená paměť(adaptér RAM) adaptéru - buffer pro vysílané a přijímané rámce - u ISA karet je obvykle přiřazena horní paměťová oblast (UMA), ležící v rozsahu A0000h-FFFFFFh. PCI karty mohou být umístěny kdekoli v adresovém prostoru, který není obsazen RAM počítače. Ne všechny modely karet využívají sdílenou paměť.

♦ Trvalá paměť(adaptér ROM) - adresní oblast pro rozšiřující moduly BIOS ROM, 4/8/16/32 KB v rozsahu C0000-DFFFFh. Slouží k instalaci vzdálené boot ROM (Boot ROM) a antivirové ochrany.

Pod konfigurací adaptéru To znamená nastavení využití systémových prostředků PC a výběr přenosového média. Konfigurace v závislosti na modelu karty může být provedena různými způsoby.

♦ Pomocí přepínačů (propojek) nainstalovaných na kartě. Používá se na adaptérech sběrnice ISA první generace. Pro výběr každého zdroje i přenosového média je k dispozici vlastní blok propojek.

♦ Použití energeticky nezávislé konfigurační paměti (NVRAM, EEPROM) nainstalované na kartě sběrnice ISA. Tyto karty nemají propojky (bez propojek), ale konfigurují se ručně. Konfigurace vyžaduje speciální utilitu specifickou pro konkrétní model (rodinu) karet.

♦ Použití energeticky nezávislé konfigurační paměti nainstalované na sběrnicové kartě EISA nebo MCA a konfigurační paměti systémového zařízení (ESCD pro EISA). Zdroje jsou konfigurovány uživatelem pomocí systémový nástroj ECU (EISA Configuration Utility) pro sběrnici EISA.

♦ Automaticky - PnP pro sběrnice ISA a PCI. Přidělování prostředků se provádí ve fázi spouštění operačního systému.

Volba střední a přenosové rychlosti může být manuální (softwarová) nebo automatická. V některých případech má smysl provádět explicitní zadání, abyste se vyhnuli překvapením ze zbytečné automatizace. Tato překvapení jsou obvykle způsobena nedostatečnou konzistencí mezi adaptéry a jejich ovladači. V takovém případě ovladač nemůže správně rozpoznat nainstalovaný režim a využít jeho výhod. Automatická konfigurace přináší další zpoždění do procesu inicializace (během bootování) a nefunguje správně se všemi síťovými zařízeními. U některých modelů karet s rozhraním 10Base2 (konektor BNC) je nabízen rozšířený režim, který zvyšuje dosah komunikace na 305 m oproti standardním 185. V případě potřeby dlouhých segmentů lze tento režim použít, ale za předpokladu, že je k dispozici a povolena ve všech kartách tohoto segmentu. Konfigurační nástroje mohou také nabízet další nastavení - optimalizaci pro klienta nebo server, podporu modemu a některé další. Jejich instalace musí vyhovovat konkrétní aplikaci.

Co se staloEthernet

Ethernet je nejběžnější technologie pro organizaci místních sítí. Ethernetové standardy popisují implementaci prvních dvou vrstev modelu OSI – kabelové připojení a elektrické signály ( fyzická vrstva), stejně jako formáty datových bloků a protokoly pro řízení přístupu k síti ( odkazová vrstva). Začněme základní myšlenkou na bázi Ethernetu. Název Ethernet pochází ze dvou anglická slova– ether (ether) a net (síť). Ethernet využívá koncept sdíleného vysílání. Každé PC posílá data do tohoto éteru a udává, komu je určeno. Data se mohou dostat na všechna PC v síti, ale zpracovává je pouze PC, pro které jsou určena. Ostatní počítače ignorují data jiných lidí. Tato práce je podobná vysílání na rozhlasových stanicích. Všechny rozhlasové stanice vysílají své vysílání do společného elektromagnetického pole – rozhlasového vzduchu. Vaše rádio přijímá elektromagnetické signály ze všech stanic. Ale neposloucháte všechno najednou, ale stanici, kterou potřebujete.

Historie Ethernetu

Ethernet byl vyvinut v 70. letech 20. století ve výzkumném středisku Xerox PARC (Xerox Palo Alto Research Center). Možná bude překvapením, že moderátorka síťová technologie vyvinuta společností vyrábějící kopírky. Xerox PARC však vyvinul v 70. letech: laserová tiskárna, koncept notebooku, GUI(1973, 12 let předtím Vydání Windows 1.0), princip WYSIWYG a mnoho dalšího. Vedení Xeroxu však projevilo zájem pouze o vývoj v oblasti tisku/skenování/kopírování. Proto je nyní mnoho vynálezů Xerox PARC spojeno se zcela jinými jmény. Takže pamatujte, že vymýšlení skvělé věci samo o sobě nic nezaručuje. Přesvědčit ostatní, že je skvělý, a uvést jej na trh jsou stejně těžké úkoly.

Vraťme se k sítím. Na počátku 80. let prošel Ethernet standardizací. Objevuje se skupina standardů IEEE 802.3, která Ethernet popisuje dodnes. Zde opět musíme udělat lyrickou odbočku a pohovořit trochu o standardizaci. V současné době existuje na světě mnoho organizací, které přijímají standardy. Například naše Mezistátní rada pro normalizaci, metrologii a certifikaci vydává státní normy (GOST). Název organizace se obvykle objevuje v názvu normy. Tak byla zmíněná skupina standardů IEEE 802.3 vyvinuta a přijata IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. Normy v současné době nemají sílu zákona, zda je uplatňovat nebo ne, je osobní věcí každého. Ale pokud je standard přijat autoritativní organizací (IEEE je velmi autoritativní organizace) a již byl podporován předními výrobci (DEC, Intel a Xerox stály za prvními standardy Ethernet), pak lepší než standardní držet se. V opačném případě nebude zařízení kompatibilní se zmíněnými organizacemi a nikdo si ho nekoupí.

Standard, který vyvinuly společnosti DEC, Intel a Xerox, implementoval společné vysílání v pravém slova smyslu. Všechny počítače v síti byly připojeny společným koaxiálním kabelem. Koaxiální kabel (koaxiální, od co - dohromady a os - osa, to znamená „koaxiální“) je kabel vyrobený z páru vodičů - centrálního drátu a kovového válce, který jej obklopuje - stínění. Mezera mezi drátem a stíněním je vyplněna izolací, vnější strana kabelu je také pokryta izolačním pláštěm. Tento kabel se používá například v televizních anténách.

V rané sítě Ethernetový koaxiální kabel byl nositelem běžného elektromagnetického éteru. PC byly připojeny na společný kabel pomocí speciální konektory. Tato struktura spojení se nazývá sběrnice a společný kabel nazývané „pneumatika“.

Každý počítač vyslal elektrické signály do sběrnice a všechny ostatní počítače je přijaly. Dále muselo PC určit, komu je tento signál skutečně určen, a podle toho zpracovat své vlastní signály a ostatní ignorovat. Navzdory tomu, že Ethernet na koaxiálním kabelu se již dlouhou dobu nepoužívá, mechanismus adresování dat a koncept společného vysílání zůstal nezměněn.

MAC adresy

Podívejme se blíže na to, jak na úrovni odkazu Ethernetová data z obecného rozhlasu jsou distribuovány příjemcům. Začněme vlastně oslovováním. Na úrovni datového spoje dochází k výměně dat mezi síťovými rozhraními, tedy těmi součástmi zařízení, které jsou fyzicky připojeny k síti. Jedno zařízení má obvykle jedno síťové rozhraní, tedy jedno fyzické spojení. Existují však i zařízení s několika rozhraními, například jich můžete do PC nainstalovat několik síťové ovladače(řadič síťového rozhraní, NIC) a připojte každý z nich k síti. Proto v obecný případ Nezaměňujte zařízení a jejich síťová rozhraní.

Všechna rozhraní v rámci sítě mají své vlastní jedinečné identifikátory – MAC adresy (adresa řízení přístupu k médiím, adresa řízení přístupu k paměťovým médiím). Sítě Ethernet používají 48bitové adresy MAC. Obvykle se zapisují v hexadecimálním tvaru, bajty se oddělují znaménkem: nebo -. Například 00-18-F3-05-19-4F.

Zpravidla výrobce zapíše MAC adresu do zařízení jednou provždy při jeho výrobě a MAC adresu nelze změnit. Jedinečnosti adres je dosaženo následovně. První 3 bajty adresy označují výrobce zařízení a jsou volány unikátní identifikátor organizace (Organizačně jedinečný identifikátor, OUI). Nejsou přidělovány libovolně, vydává je IEEE. Každá organizace, která se rozhodne vyrábět síťová rozhraní, se zaregistruje u IEEE a obdrží svůj vlastní identifikátor, jehož jedinečnost je zaručena IEEE. Seznam již distribuovaných identifikátorů si můžete prohlédnout na webu IEEE. Poslední 3 bajty MAC adresy přiděluje sám výrobce a jsou také sledovány z hlediska jejich jedinečnosti. Tedy za předpokladu, že výrobci dodržují normy, žádné dvě síťová rozhraní MAC adresy nejsou na světě stejné. Klíčové slovo– za dodržení norem. Technicky je možné vytvořit rozhraní s libovolnou MAC adresou. To však nepovede k ničemu dobrému.

Jak asi tušíte, MAC adresy samy o sobě nejsou potřeba. MAC adresy umožňují určit, komu přesně jsou data zasílaná vzduchem určena. To je implementováno následovně.

Data nejsou přenášena vzduchem v rovnoměrném proudu, ale v blocích. Tyto bloky na úrovni spojení se obvykle nazývají rámce. Každý rámec se skládá ze služeb a užitečných dat. Servisní data je hlavička, která udává MAC adresu odesílatele, cílovou MAC adresu, typ vyššího protokolu atd. a také kontrolní součet na konci rámce. Uprostřed rámce jsou užitečná data - vlastně to, co se přenáší přes Ethernet.

Kontrolní součet umožňuje ověřit integritu rámce. Odesílatel vypočítá částku a zapíše ji na konec rámce. Příjemce opět spočítá částku a porovná ji s tou zaznamenanou v rámečku. Pokud se částky shodují, pak s největší pravděpodobností nedošlo k poškození dat v rámci během přenosu. Pokud se částka neshoduje, pak jsou data určitě poškozena. Pochopte podle kontrolní součet Není možné přesně zjistit, která část rámu je poškozena. Pokud tedy součet nesouhlasí, je celý rámec považován za chybný. Je to skoro, jako bychom něco převáželi, například uhlí, v nouzi železnice. Nejprve bychom naložili uhlí do vagónů. Vagóny mají svou váhu, což je nám k ničemu, ale bez vagónů se po železnici jezdit nedá. Každý kočár buď úspěšně dojede do cíle v celém svém rozsahu, nebo bude mít nehodu a nedorazí. Nestane se, že tam dojede půlka auta, ale půlka auta zůstane na rozbitých kolejích.

Pokud rámec dorazí s chybou, musí být přenesen znovu. Jak větší velikost rámce, tím více dat bude muset být znovu přeneseno s každou chybou. Navíc, zatímco rozhraní přenáší jeden velký rámec, zbývající rámce jsou nuceny čekat ve frontě. Proto není výhodné přenášet velmi velké rámce a dlouhé datové toky jsou rozděleny na části mezi rámce. Na druhou stranu dělat krátké záběry také není rentabilní. V krátkých snímcích bude téměř celý objem obsazen servisními daty a bude přenášeno málo užitečných dat. To je typické nejen pro Ethernet, ale pro mnoho dalších protokolů přenosu dat. Proto má každý standard svůj vlastní optimální velikost rámce, v závislosti na rychlosti a spolehlivosti sítě. Maximální velikost užitečné informace přenášené v jednom bloku se nazývá MTU ( maximální přenos jednotka). Pro Ethernet je to 1500 bajtů. To znamená, že každý ethernetový rámec nemůže přenášet více než 1500 bajtů užitečných dat.

MAC adresy a rámce umožňují sdílení dat prostřednictvím běžného ethernetového vysílání. Rozhraní zpracovává pouze ty rámce, jejichž cílová MAC adresa se shoduje s její vlastní MAC adresou. Rozhraní MUSÍ ignorovat rámce adresované jiným příjemcům. Výhodou tohoto přístupu je snadná implementace. Ale je tu i spousta nevýhod. Za prvé, existují bezpečnostní problémy. Kdokoli může poslouchat všechna data vysílaná do veřejného éteru. Za druhé, vzdušné vlny mohou být naplněny interferencí. V praxi je jeden vadný LAN karta, neustále odesílání některých rámců, může zablokovat celou podnikovou síť. Třetí, špatná škálovatelnost. Jak více počítačů v síti, čím menší kus éteru dostanou, tím méně efektivní kapacita sítě.

Koncept vzduchu, MAC adres a ethernetových rámců implementuje druhou (linkovou) vrstvu modelu OSI. Tato vrstva se od prvních standardů Ethernetu nezměnila. Nicméně na fyzické úrovni Ethernetové sítě se radikálně změnil.

Oblíbené v kategorii: