Jaké jsou výhody ethernetové architektury. Architektura sítě Ethernet: původ, hlavní charakteristiky. Třídy sítě Ethernet

Architektura sítě(architektura sítě) je kombinací standardů, topologií a protokolů nezbytných k vytvoření funkční sítě. Síťová architektura definuje síťovou technologii – konzistentní soubor standardní protokoly a software a hardware, který je implementuje (např. síťové adaptéry, ovladače, kabely a konektory) dostatečné pro vybudování počítačové sítě. "Dostačující" znamená, že tato sada představuje minimální sada prostředky, pomocí kterých můžete vybudovat funkční síť. Někdy se síťové technologie nazývají základní technologie, což znamená, že na jejich základě je postaven základ jakékoli sítě. Příklady základních síťových technologií zahrnují takové známé LAN technologie jako Ethernet, Token Ring, FDDI, popř územní sítě X.25 a rámové relé. K získání funkční sítě v tomto případě stačí zakoupit software a hardware související s jednou sítí základní technologie- síťové adaptéry s ovladači* Driver - program, který ovládá řadič periferního zařízení (PU). PU řadiče přijímají příkazy a data z procesoru do své vnitřní vyrovnávací paměti, která se často nazývá registr nebo port, a poté provádějí potřebné transformace tato data a příkazy v souladu s formáty srozumitelnými pro řídící jednotku a předat je přední konec, tj. sada vodičů spojujících počítač a řídicí jednotku pro výměnu informací podél těchto vodičů podle specifické sady pravidel nazývaných protokol. (Podle zavedené praxe jsou za dodání ovladačů odpovědní i výrobci periferních zařízení a řídicích desek instalovaných v počítači). Rozdělení odpovědností mezi ovladačem a ovladačem PU může být různé, ale obvykle ovladač provádí sadu jednoduché příkazy k ovládání PU a ovladač pomocí těchto příkazů přinutí zařízení k většímu výkonu komplexní akce podle nějakého algoritmu. Pro stejný ovladač můžete vyvinout různé ovladače, který bude tuto řídící jednotku ovládat různými způsoby – některé jsou lepší, jiné horší – v závislosti na zkušenostech a schopnostech programátorů, kteří je vyvinuli. Síťový adaptér Karta rozhraní, NIC) spolu se svým ovladačem implementuje druhý, odkazová vrstva modely otevřené systémy v konečném uzlu sítě - počítači a společně provádějí dvě operace: vysílání a příjem rámce. Síťové ovladače poskytují komunikaci mezi deskami c/a a přesměrovači spuštěnými v počítači. Přesměrovač přijímá požadavky I/O související se soubory ve vzdáleném počítači a předává je přes síť do tohoto počítače vzdálený počítač. Podle toho, jaký protokol adaptér implementuje, se adaptéry dělí na adaptéry Ethernet, adaptéry Token Ring, adaptéry FDDI atd., rozbočovače, přepínače, kabelový systém - a zapojují je v souladu s požadavky normy pro tuto technologii.

V současnosti nejoblíbenější síťová technologie je Ethernet. Na konci 60. let rozlehlá Havajská univerzita vyvinula rozlehlou síť (WAN) nazvanou ALOHA, spojující všechny její počítače. Jednalo se o první síť postavenou na principu náhodného způsobu přístupu ke sdílenému datovému přenosovému médiu (jako médium lze použít tlustý nebo tenký koaxiální kabel, kroucený pár optické vlákno nebo rádiové vlny, jako v případě sítě ALOHA).

Metoda přístupu – sada pravidel, která určují, jak má počítač odesílat a přijímat data síťový kabel(tj. řídí provoz v síti). Výběr přístupové metody pro použití v síťovém prostředí je stejně důležitý jako výběr správného protokolu. Přístupové metody se používají k zabránění přístupu více počítačů ke kabelu současně, zefektivnění přenosu a příjmu dat po síti a zajištění toho, že v jednu chvíli může vysílat pouze jeden počítač. Náhodná metoda přístup, který byl implementován v síti ALOHA, byl nazván CSMA/CD (carrier-sense miltiple access and konfliktní defekt) - metoda vícenásobného přístupu se snímáním nosné a detekcí kolize. Kolize je situace, kdy se dva nebo více počítačů současně rozhodnou, že síť je volná a začnou přenášet data, což vede k tomu, že se jimi přenášené pakety „srazí“ a poškodí se. Název metody CSMA/CD je interpretován následovně: zdá se, že všechny počítače v síti „poslouchají“ kabel, a tudíž detekují nosič. Nejčastěji několik počítačů v síti „chce“ přenášet data najednou, proto - vícenásobný přístup. Při přenosu dat počítače „poslouchají“ kabel, aby detekovaly kolize, pozastavily přenos dat na náhodnou dobu a poté obnovily přenos, a proto detekovaly kolize.

Jako základ posloužila síť ALOHA moderní sítě Ethernet, z nichž první je obojí konečný produkt se objevil v roce 1975 Původní Ethernet byla 2,94 Mbps síť, která spojovala více než 100 počítačů přes 1 km kabel. V roce 1980 Byl přijat standard Ethernet. K dnešnímu dni se počet sítí vybudovaných na základě této technologie odhaduje na 5 milionů a počet počítačů pracujících v takových sítích je 50 milionů.

Hlavní vlastnosti Ethernetové sítě:

tradiční topologie - lineární sběrnice;

další topologie - star-bus;

typ přenosu - úzkopásmový Systémy s úzkopásmovým přenosem dat (základní pásmo) je přenášejí ve formě digitálního signálu o jedné frekvenci. Signály jsou diskrétní elektrické nebo světelné impulsy. U této metody je celá kapacita komunikačního kanálu využita k přenosu jednoho impulsu, nebo jinými slovy, digitální signál využívá celou šířku pásma kanálu. Šířka pásma je rozdíl mezi maximální a minimální frekvence, které lze přenášet kabelem. Každé zařízení v úzkopásmové síti odesílá data oběma směry a některá mohou odesílat a přijímat data současně.

přístupová metoda - CSMA/CD;

specifikace - IEEE 802.3;

rychlost přenosu dat - 10 a 100 Mbit/s;

kabelový systém - tlustý a tenký koaxiální kabel, nestíněný kroucený pár

Ethernet je dnes nejoblíbenější fyzická síťová architektura. Byla vytvořena v 60. letech 20. století na Havajské univerzitě jako síť ALOHA a byla to první paketová rádiová síť využívající vícenásobný přístup pomocí Carrier Sense s detekcí kolize (CSMA/CD).

V roce 1972 Robert Metcalfe a David Boffs implementovali síťovou architekturu s kabeláží a signalizačními obvody v Xerox PARC a v roce 1975 vydali první ethernetový produkt. Tato původní síť umožňovala propojit více než 100 počítačů v síti s rychlostí přenosu dat nižší než 3 Mbit/s na vzdálenost jednoho kilometru.

Na základě původní specifikace vytvořily společnosti Xerox, Intel a Digital vylepšenou síťovou specifikaci, která umožňuje přenos dat rychlostí 10 Mbps. Tato specifikace se stala základem pro později standard IEEE 802,3. V roce 1990 vydala komise IEEE 802.3 specifikaci pro Ethernet provozovaný přes kroucenou dvoulinku.

Ethernet má sběrnicovou nebo hvězdicovou topologii, která využívá přenos signálu v základním pásmu a metodu arbitráže síťového přístupu CSMA/CD. Přenosové médium Ethernetová data pasivní, tj. přenos signálů po síti je řízen počítači.

Ethernet rozhoduje o přístupu k síti pomocí vícenásobného přístupu a detekce kolize (CSMA/CD). To znamená, že v daném okamžiku může síť používat pouze jeden pracovní stanice. CSMA/CD funguje podobně jako ty staré telefonní systémy používané ve venkovských oblastech. Pokud jste potřebovali mluvit po telefonu, museli jste zvednout sluchátko a poslechnout si, zda někdo nepoužívá linku. Pokud byla linka již obsazena, nebylo možné vytočit číslo nebo mluvit. Musel jsem jen zavěsit a čekat a pak znovu poslouchat, abych zjistil, jestli je linka volná. Když dva lidé vytočili číslo současně, došlo by ke „konfliktu“ a museli by zavěsit a zkusit to znovu. První z nich, který se zmocnil bezplatné linky, získal přístup a mohl volat.

V Ethernetu posílají pracovní stanice signály (pakety) přes síť. Pokud dojde ke konfliktu, zastaví přenos, počkají náhodně dlouhou dobu a poté jej zopakují. Pomocí podobných pravidel musí pracovní stanice mezi sebou soutěžit o možnost přenášet informace po síti. Z tohoto důvodu se Ethernet nazývá systém založený na soupeření. Většina ethernetových sítí pracuje rychlostí 10 Mbps.

Ethernetový rámec IEEE 802.3

Výbor 802yu3 definoval standardní základ pro všechny typy Ethernetové rámce. Minimální délka rámce je 24 oktetů, maximum je omezeno na 1500 oktetů včetně užitečného zatížení a záhlaví. Záhlaví se používá k identifikaci příjemce a odesílatele každého paketu. Jediným omezením identifikace je, že každá adresa musí být jedinečná a sestávat ze šesti oktetů.

Prvních 12 oktetů každého paketu je přiděleno 6oktetové cílové adrese (adresa zamýšleného příjemce) a zdrojové adrese (adresa odesílatele). Údaje adresy jsou kódy adresy hardwarová úroveň a jsou často označovány jako MAC adresy. MAC adresa může být buď unikátní „univerzálně konfigurovatelná adresa“, která je automaticky přiřazena všem ethernetovým síťovým adaptérům při jejich výrobě, nebo adresa určená při instalaci. Automaticky přidělená MAC adresa se skládá ze šesti dvoumístných číslic hexadecimální čísla oddělené dvojtečkou, například 99:02:11:D1:8F:19. První dva páry čísel jsou identifikační číslo výrobce. Každý výrobce síťového adaptéru musí být licencován IEEE a musí obdržet jedinečný identifikační číslo a rozsah MAC adres.

Vlastní adresy jsou známé jako „místně vlastní“ adresy. Jsou určeny k identifikaci místnosti, oddělení, vlastníka přístavby hlasová schránka atd. Použití místně přizpůsobitelných adres může posílit správce sítě velmi cenné informace pro řešení problémů. Bohužel přidělování takových adres může být extrémně obtížný a časově náročný úkol.

Rámce vyhovující 802 mohou obsahovat adresu jednoho počítače nebo odkazovat na skupinu pracovních stanic se společnou, definovatelnou charakteristikou. Přenos dat do skupiny strojů se nazývá multicast.

Za normálních provozních podmínek přijímají síťové karty Ethernet pouze ty rámce, jejichž cílová adresa odpovídá jedinečné MAC adrese karty nebo splňuje kritérium multicast. Většina síťových adaptérů však může pracovat v režimu příjmu síťové pakety, odpovídající příjmu absolutně všech lokálních síťových paketů bez ohledu na adresy. Použití tohoto režimu je spojeno s rizikem neoprávněného přístupu jiného uživatele lokální sítě a také s problémem snížení výkonu nejen sítě, ale i samotného počítače.

Zatímco většina vylepšení 802.3 oproti předchozím verzím Ethernetu je v jeho vlastním protokolu, jedno významné vylepšení bylo provedeno ve struktuře rámce 802.3. Výbor 802 potřeboval soběstačný standard nezávislý na dobré chování jiné protokoly. Proto je součástí protokolů předchozí verze Dvouoktetové pole Ethernet Type bylo nahrazeno polem Length s podobnou délkou.

Mít dané minimum a maximální délka pole definované pomocí časového okna přenosu zprávy pro nejhorší případ, nebylo nutné definovat velikost rámce klientský protokol. Místo toho pracovní skupina 802.3 změnilo účel dvouoktetového pole, které nyní explicitně definovalo délku datového pole rámce, a přidělilo LLC úlohu identifikace protokolu. Struktura rámu je znázorněna na obr. 1.1.

Obrázek 1.1. Ethernetový rámec IEEE 802.3

V rámci IEEE 802.3 Ethernet bylo tradiční pole Typ nahrazeno polem Délka. Místo toho se při požadavku na identifikaci typu protokolu použije dílčí rámec 802.2. Dalším vylepšením oproti rámu 802.3 od jeho předchůdců je omezení celková velikost rámec v rozsahu od 64 do 1500 oktetů, počínaje od začátku pole adresy příjemce do konce sekvence řízení rámce.

Preambule je sedmioktetový řetězec, který předchází každému rámci a umožňuje synchronizaci přenosu dat. Následuje začátek oddělovače snímků (SFD). Už samotný název tohoto oktetu vypovídá o jeho účelu: upozorní všechna zařízení v lokální síti na začátek rámce. Po SFD následuje opakující se sekvence 1010101010.

SFD je někdy považováno za integrální součást preambule spíše než za součást samotného rámce, čímž se velikost preambule zvyšuje na osm oktetů.

Nyní se podívejme na účel sekvence řízení rámce (FCS). Vypočítaná hodnota je tomuto poli přiřazena počítačem odesílajícím rámec. Počítač přijímající rámec také ví, jak vypočítat hodnotu, a tak kontroluje integritu paketu. Paket může být poškozen během přenosu z různých důvodů. Elektromagnetické záření, přeslechy atd. může poškodit balík, aniž by to však ovlivnilo jeho doručení na správnou adresu.

Jakmile je paket přijat, zkontroluje se integrita pole FCS pomocí techniky kontroly cyklické redundance (CRC). Počítač, který paket přijal, provede stejné výpočty jako počítač, který paket odeslal, a porovná přijatou hodnotu s hodnotou načtenou z pole FCS. Pokud se hodnoty shodují, můžete si být jisti, že dorazila správná data. V opačném případě je odeslán požadavek na opětovné odeslání paketu.

Ethernet 10 Mbit/s

Ethernet používá mnoho typů kabelů. V různé typy Použít Ethernet různé vlastnosti signalizace, ale všechny používají stejnou specifikaci ethernetového rámce, rychlost 10 Mbit/s a arbitráž přístupu CSMA/CD. Zde jsou čtyři nejběžnější typy 10 Mbps ethernetových kabelových systémů:

10 Base 5 nebo silný Ethernet s tlustým koaxiálním kabelem

10 Base 2 nebo tenký Ethernet s tenkým koaxiálním kabelem

10 Base T, kde je použit nestíněný kroucený párový kabel

10 Base FL, která používá jednovidový nebo vícevidový optický kabel

Ethernet 100 Mbps

Pro některé aplikace nestačí přenosová rychlost 10 Mbps. Existují dva konkurenční standardy, které mohou zvýšit tradiční výkon na 100 Mbps:

Ethernet 100 Base T popř Rychlý Ethernet

Na LAN design pro kancelářské pracovní stanice na základně Ethernet protokol Bude použit typ kabelového systému 10 Base T, který je nejoptimálnější pro malé provozy.

Nyní si povíme něco o technologiích, kterými jsou přenášeny datové pakety. Síťové technologie fungují v segmentech lokální sítě a nazývají se také technologie LAN nebo specifikace sítě. Nejoblíbenější síťovou technologií je Ethernet, ale možná budete chtít hledat jinou, vhodnější technologii pro vaši síť.

V této části probereme technologii Ethernet a její varianty: Ethernet pracující rychlostí 1 Gbit/s (Gigabit Ethernet) a Ethernet pracující rychlostí 10 Gbit/s (Ten Gigabit Ethernet); Pojďme se bavit o technologiích Token Ring, ATM (Asynchronous Transfer Mode) a bezdrátových sítích.

Jak bylo uvedeno výše, síťové technologie jsou implementovány na úrovni datového spoje standardní model OSI. To znamená, že je lze charakterizovat fyzická média a způsob kontroly přístupu k těmto médiím. Práce v síti vyžaduje konektivitu jednotlivce síťová zařízení a určité pořadí jejich interakce. Z tohoto důvodu odkazová vrstva přenos dat se také nazývá vrstva řízení přístupu k médiím nebo vrstva MAC. Zprávy umístěné na této úrovni se nazývají rámce.

Pořadí interakce v síťové připojení poskytuje pouze MAC adresy (sériová čísla nebo identifikátory). Pro přenos zprávy z místní sítě do externí sítě je vyžadován protokol síťové vrstvy, například IP. Síťové technologie mohou fungovat pouze v přepínaných internetových sítích, tzn. Je vhodné je používat v lokálních sítích nebo při přenosu po jednoduchých, nerozvětvených, dlouhých trasách.

Síťové technologie fungují na dvou úrovních.

• sítě veřejný přístup. Síťové technologie umožňují komunikaci mezi zařízeními, pracovními skupinami a sdílené zdroje jako jsou tiskárny a servery. Takové místní sítě jsou tvořeny pomocí rozbočovačů nebo přepínačů a poskytují připojení v „lokálním“ měřítku. Například ve velké instituci mohou veřejné přístupové sítě pokrývat jedno patro.
• Páteřní sítě. Síťové technologie vytvářejí spojení mezi veřejnými sítěmi a zařízeními, jako jsou databázové servery a poštovní servery. Páteřní sítě zahrnují routery a LAN switche. Obvykle se používají k připojení sítí v rámci stejné budovy nebo kampusu. Obrázek 1.4 ukazuje rozdíl mezi veřejnými přístupovými sítěmi a páteřními sítěmi.

V této přednášce jsme zatím diskutovali o tom, že různé počítače mohou spolu komunikovat způsoby, které jsou pro ně jedinečné. Nekomunikují ale jen počítače. Některé společnosti vyvinuly vlastní vlastní prostředky překonání mezisíťového prostoru v lokálním i globálním měřítku.

Ethernet

V roce 1970 vyvinula společnost Xerox Corporation první verzi Ethernetu. O deset let později, v důsledku společného úsilí s společnosti Intel a Digital Equipment Corporation (později Compaq), druhá verze byla vydána v roce 1983. Během následujících 20 let se Ethernet stal přední síťovou technologií. Ethernet možná vděčí za svou popularitu nízké ceně. Síťová karta Ethernet stojí méně než 10 dolarů a někteří výrobci do něj integrují ethernetové karty základní desky jejich počítačů.

Spolu s jeho popularitou se zvýšila také síla Ethernetu. Termín Ethernet se začal používat pro označení technologie s rychlostí přenosu dat 10 Mb/s. Fast Ethernet, představený v roce 1995, fungoval rychlostí 100 Mbps. V následujícím roce se objevil gigabitový Ethernet a v roce 2002 byl navržen jako standard 10gigabitový Ethernet, čímž se technologie Ethernetu dostala do globální arény. počítačové sítě(WAN). Technologie Ethernet odpovídá specifikaci IEEE 802.3.

Poznámka. Institut pro elektronické inženýry (IEEE), který vznikl ve 20. století, vyvinul standardy pro první a druhou vrstvu modelu OSI. Standardy úrovně 3 (a vyšší) byly vydány Internet Engineering Group ( Internet Engineering Task Force- IETF).

Architektura Ethernet

Popularita Ethernetu je často překvapivá. Tato technologie není zpočátku účinná. Ve skutečnosti je pro jeho provoz vhodných pouze 37 % šířky pásma, protože Ethernet funguje v podmínkách současné použití komunikační kanál. Zařízení připojená k Ethernet LAN naslouchají lince a čekají, až se uvolní, aby mohla odeslat zprávu. Pokud dvě zařízení začnou současně vysílat data a jejich pakety se srazí, oba přenosy se přeruší a pracovní stanice provedou nový pokus o odeslání dat po náhodně určeném čase.

Ethernet využívá CSMA/CD algoritmus (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) k naslouchání lince, detekci kolizí a přerušení přenosu. CSMA/CD je „semafor“ technologie Ethernet a slouží k prevenci náhodných kolizí paketů v síti. Obrázek 1.5 ukazuje, jak funguje algoritmus CSMA/CD.

Technologie Ethernet využívá společné přenosové médium, takže všechna zařízení v ethernetové LAN přijímají všechny zprávy a následně kontrolují, zda se cílová adresa shoduje s vlastní adresou zařízení. Pokud se adresy shodují, je zpráva přijata a projde všemi sedmi úrovněmi zásobníku, jinak je zpráva zahozena.

Implementace architektury přepínané sítě Ethernet má tu výhodu, že linky spojující přepínač se zařízeními připojenými k síti dostávají maximální šířku pásma. Je to proto, že přenášené pakety nejsou vysílány do všech zařízení v síti, ale jsou přenášeny z přepínače do cíle.

Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet je rozšířením standardu Ethernet na rychlosti 1000 Mbps. Tento skok je způsoben tím, že zdědí schopnosti jiných specifikací Ethernetu (původní 10 Mbit Ethernet a 100 Mbit Fast Ethernet).

Velkým konkurentem je technologie Gigabit Ethernet ATM technologie. (O této technologii si krátce povíme níže). Vzhledem k tomu, že Ethernet je nejoblíbenější síťová technologie, Gigabit Ethernet vítězí nad ATM, protože je více studován. Původně byla vyvinuta pro použití v lokálních sítích, ale jak se rychlost přenosu dat zvýší na 1 Gbit/s, lze ji použít jako technologii WAN.

Navzdory vysoká rychlost přenos, Ethernet není úplně vhodný globální sítě. Tato technologie využívá rámce proměnné velikosti – od 64 do 1400 bajtů, což nesplňuje charakteristiky ATM Quality of Service (QoS).

Poznámka. Quality of Service (QoS) zajišťuje, že pakety jsou odesílány a přijímány tím nejefektivnějším způsobem. V "Workgroup Connections" se blíže podíváme na QoS a jeho implementaci ve Windows XP.

O konkrétních potřebách a provozních možnostech organizace se samozřejmě můžeme bavit dlouho. Pokud se společnost nezaměřuje na vlastnosti QoS a má dostatečnou znalostní základnu o Ethernetu, pak ideální řešení pro to je gigabitový Ethernet. Oblíbeným řešením pro takovou síť je připojení k veřejným lokálním sítím s technologií Fast Ethernet páteřní síť, pracující na technologii gigabitového Ethernetu.

10 Gigabit Ethernet

Další krok v Vývoj Ethernetu se stal 10gigabitový Ethernet. Umožňují to přenosové rychlosti 10 Mbit/s a 100 Mbit/s v technologii Ethernet v dobrém slova smyslu gigabitový Ethernet se stává kandidátem na roli WAN. A implementace 10gigabitového Ethernetu se stává skutečnou globální síťovou technologií.

10 Gigabit Ethernet používá protokol Ethernet, formát rámce a velikost rámce definované ve specifikaci IEEE 802.3. Variabilní velikost problémem zůstává personál, ale při seskupování mnoha jsou zásadní potíže malé balíčky Technologie 10-gigabitového Ethernetu neexistuje do jednoho velkého trunku (trunku). Je třeba zvážit všechna pro a proti konkrétní organizace nebo situaci.

Za narozeniny Ethernetu lze považovat 22. květen 1973, kdy Robert Metcalfe a David Boggs zveřejnili zprávu popisující experimentální síť, kterou vybudovali ve výzkumném středisku Xerox Palo Alto Research Center. Při narození byla síť pojmenována Ethernet, byla založena na tlustém koaxiálním kabelu a poskytovala rychlost přenosu dat 2,94 Mbit/s.

Klíčovou postavou v osudu Ethernetu je Robert Metcalf, který v roce 1979 zakládá vlastní společnost 3Com, aby uvedl své nápady v život, a zároveň začal pracovat jako konzultant ve společnosti Digital Equipment Corporation (DEC). V DEC dostal Metcalf za úkol vyvinout síť, jejíž specifikace neovlivní patenty Xeroxu. Vzniká společný projekt společností Digital, Intel a Xerox, známý jako DIX. Úkolem konsorcia DIX bylo převést Ethernet z laboratorně-experimentálního stavu do technologie pro budování nových systémů pracujících rychlostí přenosu dat 10 Mbit/s, což v té době nebylo zanedbatelné. Ethernet se tak z vývoje společnosti Xerox proměnil v otevřenou a všem dostupnou technologii, což se ukázalo jako rozhodující pro jeho zavedení jako globálního síťového standardu.

V únoru 1980 byly výsledky DIX prezentovány IEEE, kde se brzy vytvořila skupina 802, která pracovala na projektu. Ethernet si upevňoval svou pozici standardu. Pro úspěšnou implementaci technologie byly důležité další kroky ethernetových „rodičů“ k interakci s ostatními výrobci čipů a hardwaru – například vývojová skupina Digital představila ethernetový čip a zdrojové texty jeho software do Advanced Micro Devices (AMD) a Mostek. Výsledkem bylo, že jiné společnosti byly schopny vyrábět kompatibilní ethernetové čipové sady, což ovlivnilo kvalitu hardwaru a snížilo jeho náklady. V březnu 1981 3Com představil 10 Mbps Ethernet transceiver a v září 1982 první Ethernet adaptér pro PC.

Po uvedení prvních produktů, v červnu 1983, IEEE schválila standardy Ethernet 802.3 a Ethernet 10Base5. Jako přenosové médium byl poskytnut „tlustý“ koaxiální kabel a každý síťový uzel byl připojen pomocí samostatného transceiveru. Tato implementace se ukázala jako nákladná. Levnější alternativou využívající levnější a tenčí koaxiální kabel byl 10Base2. Stanice již nevyžadují samostatné transceivery pro připojení ke kabelu. V této konfiguraci zahájil Ehternet své vítězné tažení přes území bývalého SSSR. Jeho hlavními výhodami bylo snadné nasazení a minimální množství aktivního síťová zařízení. Nedostatky byly okamžitě zjištěny. Zatímco byly připojeny nové stanice, celá síť musela být zastavena. K výpadku sítě stačilo přerušení kabelu na jednom místě, takže provoz kabelového systému vyžadoval od technického personálu projevy aplikovaného hrdinství.

Dalším krokem ve vývoji Ethernetu byl vývoj standardu 10Base-T, který poskytoval jako přenosové médium unshielded twisted pair (UTP). Tento standard je založen na vývoji společnosti SynOptics Communications pod běžné jméno LattisNet, které se datují do roku 1985. 10Base-T používal hvězdicovou topologii, ve které byla každá stanice připojena k centrálnímu uzlu. Tato varianta implementace eliminovala nutnost přerušovat síť při připojování nových stanic a umožnila lokalizovat hledání přerušení kabeláže na jednu linku hub-stanice. Výrobci mají možnost zabudovat do koncentrátorů nástroje pro monitorování a správu sítě. V září 1990 schválila IEEE standard 10Base-T.

Specifikace Ethernet 10Base5 poskytuje následující podmínky (obrázek 2.7):

Přenosové médium - „tlustý“ koaxiální kabel o průměru cca 12 mm (RG-8 nebo RG-11) s vlnová impedance 50 ohmů.

Délka kabelu mezi sousedními stanicemi je minimálně 2,5 m.

Maximální délka segmentu sítě není větší než 500 m.

Celková délka všech kabelů v segmentech není větší než 2 500 m.

Celkový počet uzlů na segment sítě není větší než 100.

Segment končí terminátory, z nichž jeden musí být uzemněn.

Drop kabely mohou být libovolně krátké, ale vzdálenost od transceiveru k adaptéru není větší než 50 m V ideálním případě by vzdálenost mezi sousedními stanicemi měla být násobkem 2,5 m Hlavní výhody 10Base5: dlouhá délka segmentu, dobrá odolnost kabelu proti šumu a vysoké izolační napětí transceiveru. Díky těmto vlastnostem byl pro pokládku základních segmentů (Backbone) nejčastěji používán „tlustý“ Ethernet. Nyní byl tento standard téměř zcela nahrazen levnějšími a produktivnějšími implementacemi Ethernetu.

Obrázek 2.7 –Ethernet 10Base5

Síť 10Base2 Ethernet se často nazývá „tenký Ethernet“ nebo Thinnet kvůli použité kabeláži. Jedná se o jeden z nejjednodušších a nejlevnějších typů sítí. Topologie sítě je společná sběrnice. Kabel je položen podél trasy, kde jsou umístěny pracovní stanice, které jsou připojeny k segmentu pomocí T-konektorů. Síťové sekce propojující sousední stanice jsou připojeny do T-konektorů pomocí BNC konektorů. I-konektory se používají ke spojení dvou částí kabelu. V síti není více než 1024 stanic. Nyní se 10base2 používá v „domácích“ sítích.

Obrázek 2.8 –Ethernet 10Base2

Omezení podle specifikace Ethernet 10Base2 (obrázek 2.8):

Přenosovým médiem je „tenký“ (asi 6 mm v průměru) koaxiální kabel (RG-58 různých modifikací) s charakteristickou impedancí 50 Ohmů.

Délka kabelu mezi sousedními stanicemi je minimálně 0,5 m.

Maximální délka segmentu sítě není větší než 185 m.

Celková délka všech kabelů v segmentech (propojených přes opakovače) není větší než 925 m.

Celkový počet uzlů na segment sítě není větší než 30.

Segment končí terminátory, z nichž jeden je uzemněn.

Větve ze segmentu nejsou povoleny.

Při budování sítí pomocí fyzické topologie „common bus“ platí pravidlo 5-4-3:

ne více než 5 segmentů sítě;

lze kombinovat maximálně 4 opakovači;

v tomto případě lze stanice připojit maximálně do 3 segmentů, zbývající 2 lze použít ke zvýšení celkové délky sítě.

Specifikace Ethernet 10Base-T se řídí standardem IEEE 802.3i přijatým v roce 1991. Omezení specifikace Ethernet 10Base-T:

Přenosové médium – nestíněný kroucený párový kabel (UTP – Unshielded Twisted Pair) kategorie 3 a vyšší. V tomto případě se používají 2 páry - jeden pro příjem, druhý pro vysílání.

Fyzická topologie "hvězda".

Délka kabelu mezi stanicí a hubem není větší než 100 m.

Maximální průměr sítě není větší než 500 m.

Počet stanic v síti není větší než 1024.

V síti 10Base-T se termín "segment" používá pro spojení mezi stanicemi. Dodatečné náklady 10Base-T na rozbočovač a více kabeláže jsou kompenzovány větší spolehlivostí a snadností použití. Indikátory, přítomné i na těch nejjednodušších rozbočovačích, vám umožní rychle najít vadný kabel. Spravované modely hub jsou schopny monitorovat a spravovat síť. Kompatibilita kabelového systému se standardy Fast Ethernet zvyšuje propustnost bez nutnosti měnit kabelážní systémy. Pro ukončení kabelu slouží osmipinové konektory a zásuvky RJ-45.

Pravidlo 5-4-3 při budování sítí pomocí fyzické hvězdicové topologie lze v tomto případě interpretovat následovně:

Ne více než 4 rozbočovače mohou být kaskádově zapojeny dohromady;

„strom“ kaskádových hubů by měl být postaven tak, aby mezi jakýmikoli dvěma stanicemi v síti nebyly více než 4 huby (ve smíšených sítích mohou existovat výjimky z tohoto pravidla – například pokud jeden z hubů podporuje nejen kroucený pár, ale také optický kabel, To platné číslo kaskádových rozbočovačů se zvyšuje na 5).

Obrázek 2.9– Ethernet 10Base – T

Standardním médiem pro přenos dat 10Base-F je optické vlákno. Standard opakuje topologii a funkční prvky 10Base-T: rozbočovač, k jehož portům jsou kabelem připojeny síťové adaptéry stanic. Pro připojení adaptéru k repeateru slouží dvě optická vlákna – jedno pro příjem, druhé pro vysílání.

Existuje několik příchutí 10Base-F. Prvním standardem pro použití optických vláken v sítích Ethernet byl FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link). Omezení délky optické linky mezi opakovači 1 km s celkovou délkou sítě nejvýše 2,5 km. Maximální počet opakovačů je 4.

Ve standardu 10Base-FL, určeném pro připojení stanic k hubu, je délka segmentu optického vlákna až 2 km s celkovou délkou sítě maximálně 2,5 km. Maximální počet opakovačů je také 4. Omezení délky kabelu platí pro vícevidový kabel. Použití single-mode kabelu umožňuje pokládku segmentů o délce až 20 km.

Existuje také standard 10Base-FB určený pro páteřní připojení opakovačů. Limit délky segmentu je 2 km s celkovou délkou sítě 2,74 km. Počet opakovačů – až 5. Charakteristický rys 10Base-FB je schopnost opakovačů detekovat poruchy primárních portů a přepínat na záložní výměnou speciálních signálů, které se liší od datových signálů.

Standardy 10Base-FL a 10Base-FB nejsou vzájemně kompatibilní. Nízká cena zařízení 10Base-FL mu umožnila předběhnout v popularitě optické sítě jiných standardů.

Zakončování optických kabelů je podstatně složitější úkol než zakončování měděných kabelů. Je nutné přesně vyrovnat osy světlovodivého materiálu - vláken a konektorů. Typy konektorů se od sebe liší především velikostí a tvarem vodícího lemu. Jestliže úplně první biconical konektory používaly kónické obroučky, dnes se používají SC (square cross-section) konektory, které mají hranatý okraj. K bezpečnému zajištění konektoru v patici používaly dřívější typy konektorů bajonetovou (ST) nebo závitovou (SMA) fixaci. V současné době konektory SC využívají technologii push-pull, která zahrnuje zacvaknutí konektoru do zásuvky. Konektory typu SC se používají nejen v lokálních sítích, ale také v telekomunikačních systémech a sítích kabelové televize.

Samostatným problémem je připojení optických vláken. Spolehlivého a odolného spojení je dosaženo svařováním vláken, což vyžaduje speciální vybavení a dovednosti.

Oblastí použití optického vlákna v ethernetových sítích jsou páteřní kanály, spojení mezi budovami a také případy, kdy použití měděných kabelů není možné z důvodu dlouhé vzdálenosti nebo silné elektromagnetické rušení v oblasti pokládání kabelů. Dnes je standard 10Base-F nahrazován rychlejšími standardy Ethernetu na optických kabelech.

V roce 1992 skupina výrobců síťových zařízení, včetně lídrů v oblasti ethernetových technologií, jako jsou SynOptics, 3Com a několik dalších, vytvořila Fast Ethernet Alliance, neziskovou asociaci, aby vyvinula standard pro novou technologii, která by shrnula úspěchy jednotlivých společnosti v oblasti ethernetového nástupce vysokorychlostního standardu. Nová technologie se nazývá Fast Ethernet.

Ve stejné době začala práce v IEEE Standardization Institute nová technologie– zde byla vytvořena výzkumná skupina pro studium technického potenciálu vysokorychlostních technologií. Mezi koncem roku 1992 a koncem roku 1993 tým IEEE studoval 100-Mbitová řešení nabízená různými dodavateli. Spolu s návrhy Fast Ethernet Alliance se skupina zaměřila také na další vysokorychlostní technologii navrženou společnostmi Hewlett-Packard a AT&T.

Debata se soustředila na otázku zachování konkurenční přístupové metody CSMA/CD. Návrh Fast Ethernet tuto metodu zachoval, a tím zajistil kontinuitu a konzistenci mezi sítěmi 10Base-T a 100Base-T. Koalice HP-AT&T, která měla podporu mnohem menšího počtu dodavatelů v síťovém průmyslu než Fast Ethernet Alliance, navrhla zcela novou metodu přístupu nazvanou Demand Priority. Výrazně změnil chování uzlů v síti, takže nemohl zapadnout do technologie Ethernet a standardu 802.3 a byl zorganizován nový výbor IEEE 802.12, který jej standardizoval.

Sítě Token Ring, stejně jako sítě Ethernet, používají sdílené médium pro přenos dat, které se skládá z kabelových segmentů spojujících všechny síťové stanice do kruhu. Kruh je považován za společný sdílený zdroj a pro přístup k němu se nepoužívá náhodný algoritmus jako v sítích Ethernet, ale deterministický, založený na převodu práva používat prsten stanicemi. v určitém pořadí. Právo používat prsten se převádí pomocí rámce speciálního formátu, který se nazývá token nebo token.

Standard Token Ring byl přijat výborem 802.5 v roce 1985. společnost IBM přijala standard Token Ring jako svou základní síťovou technologii. V současné době je hlavním trendem v technologii Token Ring společnost IBM, která vyrábí asi 60 % síťových adaptérů pro tuto technologii.

Sítě Token Ring fungují při dvou přenosových rychlostech – 4 Mbit/s a 16 Mbit/s. První rychlost je definována ve standardu 802.5 a druhá je de facto novým standardem, který vznikl jako výsledek vývoje technologie Token Ring. Míchací stanice pracující při různých rychlostech v jednom kruhu nejsou povoleny.

Sítě Token Ring, které pracují rychlostí 16 Mbit/s, mají také některá vylepšení v přístupovém algoritmu ve srovnání se standardem 4 Mbit/s.