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Protocolo Ethernet. Física de Ethernet para los más pequeños

Los estándares Ethernet definen conexiones cableadas Y señales electricas a nivel físico, formato
marcos y protocolos de control de acceso a medios, en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Ethernet principalmente
descrito por los estándares IEEE grupo 802.3. Ethernet se ha convertido en la tecnología LAN más común en el medio
años 90 del siglo pasado, desplazando a tales tecnología obsoleta, como Arcnet, FDDI y Token ring.

Historia de la creación

La tecnología Ethernet se desarrolló junto con muchos de los primeros proyectos de Xerox PARC.
Generalmente se acepta que Ethernet se inventó el 22 de mayo de 1973, cuando Robert Metcalfe
escribió un memorando para el director de PARC sobre el potencial Tecnologías Ethernet. Pero el derecho legal a
Metcalf recibió la tecnología unos años más tarde. En 1976, él y su asistente David Boggs
publicó un folleto titulado "Ethernet: conmutación distribuida de paquetes para redes informáticas locales".

Metcalf dejó Xerox en 1979 y fundó 3Com para comercializar computadoras y servicios locales.
Redes informáticas (LAN). Logró convencer a DEC, Intel y Xerox para que trabajaran juntos y desarrollaran
Estándar Ethernet (DIX). Esta norma se publicó por primera vez el 30 de septiembre de 1980. el empezó
competencia con dos importantes tecnologías patentadas: token ring y ARCNET, que pronto
enterrado bajo las olas de los productos Ethernet. Durante la lucha, 3Com se convirtió en la principal empresa
en esta industria.

Tecnología

El estándar de las primeras versiones (Ethernet v1.0 y Ethernet v2.0) indica que como medio de transmisión
Se utiliza cable coaxial, más tarde fue posible utilizar par trenzado y óptico.
cable.

Las razones para cambiar a fueron:

posibilidad de trabajar en modo dúplex;
bajo costo del cable de par trenzado;
mayor confiabilidad de las redes en caso de falla del cable;
mayor inmunidad al ruido cuando se utiliza una señal diferencial;
la capacidad de alimentar nodos de baja potencia a través de cable, por ejemplo, teléfonos IP (estándar de alimentación a través de Ethernet, POE);
falta de conexión galvánica (flujo de corriente) entre los nodos de la red. Cuando se utiliza un cable coaxial en las condiciones rusas, donde, por regla general, no hay conexión a tierra para las computadoras, el uso de un cable coaxial a menudo iba acompañado de una avería de las tarjetas de red y, a veces, incluso un "desgaste" completo de la unidad del sistema. .

El motivo del cambio al cable óptico fue la necesidad de aumentar la longitud del segmento sin repetidores.

Método de control de acceso (para red activada) - acceso múltiple con detección de portadora y
detección de colisiones (CSMA/CD, acceso múltiple con detección de operador con detección de colisiones), velocidad de transmisión
datos de 10 Mbit/s, tamaño de paquete de 72 a 1526 bytes, se describen métodos de codificación de datos. Modo de funcionamiento
half-duplex, es decir, el nodo no puede transmitir y recibir información simultáneamente. Número de nodos en
un segmento de red compartido está limitado a un límite de 1024 estaciones de trabajo (especificaciones
la capa física puede imponer restricciones más estrictas, por ejemplo, en un segmento coaxial delgado
no se pueden conectar más de 30 estaciones de trabajo y no se pueden conectar más de 100 a un segmento coaxial grueso). Sin embargo
una red construida sobre un segmento compartido se vuelve ineficaz mucho antes de alcanzar
límite en el número de nodos, principalmente debido al modo de operación semidúplex.

Estándar IEEE 802.3u adoptado en 1995 Ethernet rápido con una velocidad de 100 Mbit/s y surgió la oportunidad
trabajar en modo dúplex completo. El estándar IEEE 802.3z se adoptó en 1997 GigabitEthernet a velocidad
1000 Mbit/s para transmisión sobre fibra óptica y después de otros dos años para la transmisión por par trenzado.

Tipos de Ethernet

Dependiendo de la velocidad de transferencia de datos y del medio de transmisión, existen varias opciones tecnológicas.
Independientemente del método de transferencia de la pila protocolo de red y los programas funcionan igual casi en
todas las opciones que se enumeran a continuación.

La mayoría de las tarjetas Ethernet y otros dispositivos admiten múltiples velocidades de datos,
utilizando la negociación automática de velocidad y dúplex para lograr el mejor
Conexiones entre dos dispositivos. Si la detección automática no funciona, la velocidad se ajusta para adaptarse
socio y se activa el modo de transmisión semidúplex. Por ejemplo, la presencia de un puerto Ethernet en el dispositivo.
10/100 significa que puede trabajar con él usando tecnologías 10BASE-T y 100BASE-TX, y el puerto
Ethernet 10/100/1000: admite los estándares 10BASE-T, 100BASE-TX y 1000BASE-T.
Modificaciones tempranas de Ethernet

Xerox Ethernet: tecnología original, velocidad de 3 Mbit/s, existía en dos versiones, versión 1 y versión 2, formato de cuadro última versión todavía es ampliamente utilizado.
10BROAD36: no se utiliza mucho. Uno de los primeros estándares que le permite trabajar en largas distancias. Tecnología usada modulación de banda ancha, similar al usado
V módems de cable. Se utilizó cable coaxial como medio de transmisión de datos.
1BASE5, también conocido como StarLAN, fue la primera modificación de la tecnología Ethernet en utilizar cables de par trenzado. Funcionó a una velocidad de 1 Mbit/s, pero no encontró uso comercial.

Ethernet de 10 Mbit/s

10BASE5, IEEE 802.3 (también llamado "Thick Ethernet"): el desarrollo inicial de tecnología con una velocidad de transferencia de datos de 10 Mbps. Siguiendo el estándar IEEE inicial, utiliza cable coaxial de 50 ohmios (RG-8), con una longitud máxima de segmento de 500 metros.
10BASE2, IEEE 802.3a (llamado "Thin Ethernet"): utiliza cable RG-58, con una longitud máxima de segmento de 185 metros, computadoras conectadas entre sí para conectar el cable a la red
la tarjeta necesita un conector en T y el cable debe tener un conector BNC. Requiere terminadores en cada
fin. Durante muchos años este estándar fue el principal para la tecnología Ethernet.
StarLAN 10: el primer desarrollo que utiliza cables de par trenzado para transmitir datos a una velocidad de 10 Mbit/s.

Posteriormente evolucionó hasta convertirse en el estándar 10BASE-T.

A pesar de que teóricamente es posible conectar más de un cable de par trenzado (segmento)
dos dispositivos que funcionan en modo simplex, este esquema nunca se utiliza para Ethernet, en
diferencia de trabajar con . Por lo tanto, todas las redes de par trenzado utilizan una topología en estrella,
mientras las redes están encendidas cable coaxial construido sobre una topología de bus. Terminadores para trabajar en
Los cables de par trenzado están integrados en cada dispositivo y no es necesario utilizar terminadores externos adicionales en la línea.

10BASE-T, IEEE 802.3i: para la transmisión de datos se utilizan 4 hilos de un cable de par trenzado (dos pares trenzados) de categoría 3 o 5. La longitud máxima del segmento es de 100 metros.
FOIRL - (acrónimo de enlace entre repetidores de fibra óptica). Estándar básico para tecnología Ethernet, utilizando un cable óptico para la transmisión de datos. La distancia máxima de transmisión de datos sin repetidor es de 1 km.
10BASE-F, IEEE 802.3j: el término principal para una familia de estándares Ethernet de 10 Mbit/s que utilizan cable óptico en distancias de hasta 2 kilómetros: 10BASE-FL, 10BASE-FB y 10BASE-FP. De los anteriores, sólo 10BASE-FL se utiliza ampliamente.
10BASE-FL (Fiber Link): una versión mejorada del estándar FOIRL. La mejora consistió en aumentar la longitud del segmento a 2 km.
10BASE-FB (Fiber Backbone): actualmente un estándar no utilizado, destinado a combinar repetidores en una red troncal.
10BASE-FP (Fibra Pasiva): una topología de “estrella pasiva” en la que no se necesitan repetidores, nunca se ha utilizado.

Ethernet rápido (Ethernet rápido, 100 Mbit/s)

100BASE-T término general para denotar estándares que usan . Longitud del segmento hasta 100 metros. Incluye los estándares 100BASE-TX, 100BASE-T4 y 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u: desarrollo del estándar 10BASE-T para uso en redes de topología en estrella. Involucrado par trenzado Categoría 5, en realidad sólo se utilizan dos pares de conductores no apantallados, se admite la transmisión de datos dúplex, distancia de hasta 100 m.
100BASE-T4 es un estándar que utiliza cable de par trenzado de categoría 3. Se utilizan los cuatro pares de conductores, la transmisión de datos se realiza en semidúplex. Prácticamente no usado.
100BASE-T2 es un estándar que utiliza cables de par trenzado de categoría 3. Sólo se utilizan dos pares de conductores. Se admite dúplex completo cuando las señales se propagan en direcciones opuestas para cada par. La velocidad de transmisión en una dirección es de 50 Mbit/s. Prácticamente no usado.
100BASE-SX es un estándar que utiliza fibra multimodo. La longitud máxima del segmento es de 400 metros en half duplex (para garantizar la detección de colisiones) o 2 kilómetros en full duplex.
100BASE-FX es un estándar que utiliza fibra monomodo. La longitud máxima está limitada únicamente
la cantidad de atenuación en cable óptico y potencia del transmisor, según diferentes materiales de 2x a 10
kilómetros
100BASE-FX WDM es un estándar que utiliza fibra monomodo. La longitud máxima está limitada únicamente
la cantidad de atenuación en el cable de fibra óptica y la potencia de los transmisores. Hay dos interfaces
especies, difieren en la longitud de onda del transmisor y están marcados con números (longitud de onda) o con un latín
letra A(1310) o B(1550). Sólo las interfaces emparejadas pueden funcionar en pares: en un lado el transmisor
a 1310 nm, y por el otro, a 1550 nm.

Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Gbit/s)

1000BASE-T, IEEE 802.3ab: un estándar que utiliza cable de par trenzado de categoría 5e. 4 pares participan en la transmisión de datos. Velocidad de transferencia de datos: 250 Mbit/s en un par. Se utiliza el método de codificación PAM5, la frecuencia fundamental es 62,5 MHz. Distancia hasta 100 metros
1000BASE-TX fue creado por la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones
Association (TIA) y publicado en marzo de 2001 como "Especificación de capa física
Sistemas de cableado simétrico Ethernet full-duplex de 1000 Mb/s (1000BASE-TX) de categoría 6
(ANSI/TIA/EIA-854-2001) "Una especificación Ethernet dúplex completa para 1000 Mbis/s (1000BASE-TX)
Funcionamiento sobre cableado de par trenzado balanceado de categoría 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001). Estándar, usos
recepción y transmisión separadas (un par en cada dirección), lo que simplifica significativamente el diseño
dispositivos transceptores. Otra diferencia significativa entre 1000BASE-TX es la ausencia de un circuito
Compensación digital de interferencias y ruido de retorno, lo que resulta en complejidad y consumo de energía.
y el precio de los procesadores se vuelve más bajo que el de los procesadores estándar 1000BASE-T. Pero, como consecuencia, para
El funcionamiento estable de esta tecnología requiere un sistema de cables. alta calidad, entonces 1000BASE-TX
Sólo se puede utilizar cable de categoría 6. Residencia en este estándar casi nada fue creado
productos, aunque 1000BASE-TX utiliza un protocolo más simple que el estándar 1000BASE-T y por lo tanto puede
Utilice electrónica más simple.
1000BASE-X es un término general para estándares con transceptores GBIC o SFP enchufables.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z es un estándar que utiliza fibra multimodo. Distancia de viaje
Señal sin repetidor hasta 550 metros.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z: un estándar que utiliza fibra monomodo. Distancia de viaje
Señal sin repetidor hasta 5 kilómetros.
usado.
1000BASE-CX: estándar para distancias cortas (hasta 25 metros), utilizando cable twinaxial
con una impedancia característica de 75 ohmios (cada una de dos guías de ondas). Reemplazado por el estándar 1000BASE-T y ya no es
usado.
1000BASE-LH (Long Haul) es un estándar que utiliza fibra monomodo. Distancia de viaje
Señal sin repetidor hasta 100 kilómetros.

Ethernet de 10 Gigabits

El nuevo estándar 10 Gigabit Ethernet incluye Siete Estándares de medios físicos para LAN, MAN y
PÁLIDO. Actualmente está cubierto por la enmienda IEEE 802.3ae y debería incluirse en la próxima revisión.
Estándar IEEE 802.3.

10GBASE-CX4 - Tecnología 10 Gigabit Ethernet para distancias cortas (hasta 15 metros), utilizando cable de cobre CX4 y conectores InfiniBand.
10GBASE-SR - Tecnología 10 Gigabit Ethernet para distancias cortas (hasta 26 u 82 metros, en
dependiendo del tipo de cable), se utiliza fibra multimodo. También soporta distancias de hasta 300
Metros utilizando nueva fibra multimodo (2000 MHz/km).
10GBASE-LX4: utiliza multiplexación de longitud de onda para admitir distancias de 240 a 300 metros a través de fibra multimodo. También admite distancias de hasta 10 kilómetros cuando se usa monomodo
fibras.
10GBASE-LR y 10GBASE-ER: estos estándares admiten distancias de hasta 10 y 40 kilómetros
respectivamente.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW: estos estándares utilizan interfaz fisica, compatible
en velocidad y formato de datos con la interfaz SONET/SDH OC-192 / STM-64. Son similares a los estándares 10GBASE-SR,
10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, ya que utilizan los mismos tipos de cable y distancias de transmisión.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006: adoptado en junio de 2006 después de 4 años de desarrollo. Usos
par trenzado blindado. Distancias: hasta 100 metros.

Qué ha pasadoEthernet

Ethernet es la tecnología más común para organizar redes locales. Los estándares Ethernet describen la implementación de las dos primeras capas del modelo OSI: conexiones cableadas y señales eléctricas ( capa fisica), así como formatos de bloques de datos y protocolos de control de acceso a la red ( capa de enlace). Comencemos con la idea detrás de Ethernet. El nombre Ethernet proviene de dos palabras en ingles– ether (éter) y net (red). Ethernet utiliza el concepto de onda de radio compartida. Cada PC envía datos a este éter e indica a quién está dirigido. Los datos pueden llegar a todos los PC de la red, pero sólo el PC al que están destinados los procesa. Otras PC ignoran los datos de otras personas. Este trabajo es similar a la transmisión en estaciones de radio. Todas las estaciones de radio transmiten sus transmisiones en un campo electromagnético común: la radio aire. Tu radio recibe señales electromagnéticas todas las estaciones. Pero no escuchas todo a la vez, sino la emisora que necesitas.

Historia de Ethernet

Ethernet se desarrolló en los años 70 del siglo XX en Xerox PARC (Xerox Palo Alto Research Center), un centro de investigación de Xerox. Puede resultar sorprendente que el presentador tecnología de red desarrollado por una empresa fabricante de fotocopiadoras. Sin embargo, Xerox PARC desarrolló en los años 70: impresora láser, concepto de computadora portátil, GUI(1973, 12 años antes Lanzamiento de Windows 1.0), principio WYSIWYG y mucho más. Sin embargo, la dirección de Xerox sólo mostró interés en los avances en el campo de la impresión, el escaneo y la copia. Por lo tanto, ahora muchos inventos de Xerox PARC están asociados con nombres completamente diferentes. Así que recuerda, inventar algo genial en sí mismo no garantiza nada. Convencer a otros de que es genial y lanzarlo al mercado son tareas igualmente difíciles.

Volvamos a las redes. A principios de los años 80, Ethernet pasó por la estandarización. Aparece un grupo Estándares IEEE 802.3, que describe Ethernet hasta el día de hoy. Aquí nuevamente necesitamos hacer una digresión lírica y hablar un poco sobre la estandarización. Hoy en día existen muchas organizaciones en el mundo que adoptan estándares. Por ejemplo, nuestro Consejo Interestatal de Normalización, Metrología y Certificación emite estándares estatales (GOST). El nombre de la organización suele aparecer en el título de la norma. Así, el grupo mencionado de estándares IEEE 802.3 fue desarrollado y adoptado por el IEEE - Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Las normas actualmente no tienen fuerza de ley; aplicarlas o no es una cuestión personal de cada uno. Pero, si el estándar es adoptado por una organización autorizada (IEEE es una organización muy autorizada) y ya cuenta con el respaldo de los principales fabricantes (DEC, Intel y Xerox estuvieron detrás de los primeros estándares Ethernet), entonces mejor que el estándar atenerse a. De lo contrario, el equipo no será compatible con las organizaciones mencionadas y nadie lo comprará.

El estándar que desarrollaron DEC, Intel y Xerox implementó las ondas de radio comunes en el verdadero sentido de la palabra. Todas las computadoras de la red estaban conectadas a un cable coaxial común. Un cable coaxial (coaxial, de co - juntos y eje - eje, es decir, "coaxial") es un cable formado por un par de conductores, un cable central y un cilindro de metal que lo rodea, una pantalla. El espacio entre el cable y la pantalla se rellena con aislamiento; el exterior del cable también se cubre con una funda aislante. Este cable se utiliza, por ejemplo, en antenas de televisión.

EN primeras redes El cable coaxial Ethernet era el portador del éter electromagnético común. Las PC se conectaron a un cable común usando conectores especiales. Esta estructura de conexión se llama bus y la cable común llamado "neumático".

Cada PC envió señales eléctricas al bus y todas las demás PC las recibieron. A continuación, la PC tenía que determinar a quién estaba realmente dirigida esta señal y, en consecuencia, procesar sus propias señales e ignorar las demás. A pesar de que Ethernet por cable coaxial no se ha utilizado durante mucho tiempo, el mecanismo de direccionamiento de datos y el concepto de onda de radio común se han mantenido sin cambios.

Direcciones MAC

Echemos un vistazo más de cerca a cómo a nivel de enlace datos ethernet desde las ondas generales se distribuyen a los destinatarios. Empecemos, en realidad, abordando. A nivel de enlace de datos, el intercambio de datos se produce entre interfaces de red, es decir, aquellos componentes del equipo que están físicamente conectados a la red. Normalmente, un dispositivo tiene una interfaz de red, es decir, una conexión física. Sin embargo, también existen dispositivos con varias interfaces, por ejemplo, puedes instalar varias en una PC. controladores de red(controlador de interfaz de red, NIC) y conecte cada uno a la red. Por lo tanto, en caso general No confunda los dispositivos y sus interfaces de red.

Todas las interfaces dentro de la red tienen sus propios identificadores únicos: direcciones MAC (dirección de control de acceso a medios, dirección de control de acceso a medios de almacenamiento). Las redes Ethernet utilizan direcciones MAC de 48 bits. Suelen escribirse en formato hexadecimal, separando los bytes con el signo: o -. Por ejemplo, 00-18-F3-05-19-4F.

Como regla general, el fabricante escribe la dirección MAC en el equipo de una vez por todas cuando se fabrica y la dirección MAC no se puede cambiar. La unicidad de las direcciones se logra de la siguiente manera. Los primeros 3 bytes de la dirección identifican al fabricante del dispositivo y se denominan Identificador único organizacional (OUI). No se asignan arbitrariamente, son emitidos por IEEE. Cualquier organización que decida producir interfaces de red se registra en IEEE y recibe su propio identificador, cuya unicidad está garantizada por IEEE. Se puede ver una lista de identificadores ya distribuidos en el sitio web de IEEE. Los últimos 3 bytes de la dirección MAC los asigna el propio fabricante y también se controla su unicidad. Por lo tanto, siempre que los fabricantes cumplan con los estándares, no hay dos interfaces de red en el mundo que tengan la misma dirección MAC. La palabra clave es cumplimiento de las normas. Es técnicamente posible crear una interfaz con una dirección MAC arbitraria. Sin embargo, esto no conducirá a nada bueno.

Como puedes imaginar, las direcciones MAC no son necesarias por sí solas. Las direcciones MAC le permiten especificar a quién están destinados exactamente los datos enviados por aire. Esto se implementa de la siguiente manera.

Los datos se transmiten por aire no en un flujo uniforme, sino en bloques. Estos bloques a nivel de enlace suelen denominarse marcos. Cada cuadro consta de servicios y datos útiles. Los datos de servicio son un encabezado que indica la dirección MAC del remitente, la dirección MAC de destino, el tipo de protocolo superior, etc., así como la suma de verificación al final de la trama. En el centro del cuadro se encuentran datos útiles, en realidad lo que se transmite a través de Ethernet.

La suma de verificación le permite verificar la integridad del marco. El remitente calcula el importe y lo escribe al final del cuadro. El destinatario vuelve a contar la cantidad y la compara con la registrada en el cuadro. Si las cantidades coinciden, lo más probable es que los datos de la trama no hayan resultado dañados durante la transmisión. Si la cantidad no coincide, entonces los datos definitivamente están dañados. Es imposible saber a partir de la suma de comprobación qué parte del marco está dañada. Por lo tanto, si la suma no coincide, se considera que todo el cuadro es erróneo. Es casi como si transportáramos algo, por ejemplo carbón, en caso de emergencia. ferrocarril. Primero cargaríamos el carbón en los vagones. Los vagones tienen su propio peso, lo cual no nos sirve de nada, pero sin vagones no podemos viajar en el ferrocarril. Cada vagón llegará con éxito a su destino en su totalidad o sufrirá un accidente y no llegará. No sucede que medio coche llegue allí, sino que la mitad del coche se quede sobre vías rotas.

Si la trama llega con error, se debe transmitir nuevamente. Cómo tamaño más grande marco, más datos tendrán que ser retransmitidos con cada error. Además, mientras la interfaz transmite una trama grande, las tramas restantes se ven obligadas a esperar en la cola. Por lo tanto, no es rentable transmitir tramas muy grandes y los flujos de datos largos se dividen en partes entre tramas. Por otro lado, realizar tiros cortos tampoco es rentable. En fotogramas cortos, casi todo el volumen estará ocupado por datos de servicio y se transmitirán pocos datos útiles. Esto es típico no sólo de Ethernet, sino de muchos otros protocolos de transferencia de datos. Por lo tanto, cada norma tiene su propia tamaño óptimo marco, dependiendo de la velocidad y confiabilidad de la red. Tamaño máximo información útil transmitido en un bloque se llama MTU ( transmisión máxima unidad). Para Ethernet es de 1500 bytes. Es decir, cada trama Ethernet no puede transportar más de 1500 bytes de datos útiles.

Las direcciones MAC y las tramas permiten compartir datos a través de las ondas de radio Ethernet comunes. La interfaz procesa sólo aquellas tramas cuya dirección MAC de destino coincide con su propia dirección MAC. La interfaz DEBE ignorar las tramas dirigidas a otros destinatarios. La ventaja de este enfoque es su facilidad de implementación. Pero también hay muchas desventajas. En primer lugar, hay cuestiones de seguridad. Cualquiera puede escuchar todos los datos transmitidos a las ondas públicas. En segundo lugar, las ondas de radio pueden estar llenas de interferencias. En la práctica, uno es defectuoso. tarjeta de red, enviando constantemente algunos fotogramas, puede bloquear toda la red empresarial. En tercer lugar, mala escalabilidad. Cómo más computadoras en la red, cuanto más pequeña sea la porción de éter que obtengan, menos efectivos rendimiento redes.

El concepto de aire, direcciones MAC y tramas Ethernet implementan la segunda capa (enlace) del modelo OSI. Esta capa no ha cambiado desde los primeros estándares Ethernet. Sin embargo, la capa física de la red Ethernet ha cambiado radicalmente.

Las interfaces de red local en las PC proporcionan adaptadores de red, o tarjetas de interfaz de red(Tarjeta de interfaz de red, NIC). Los adaptadores tienen partes transmisoras y receptoras que, si se admite full duplex, deben ser independientes entre sí. La tarea de la parte transmisora: al recibir de la unidad central de procesamiento (CPU) un bloque de datos y la dirección de destino para la transmisión, obtener acceso al medio de transmisión, formar y transmitir una trama (agregar un preámbulo, código CRC), Al realizar repetidos intentos si se detectan colisiones, el adaptador debe informar al procesador sobre el éxito o la imposibilidad de la transmisión. La parte receptora, observando los encabezados de todas las tramas que pasan en la línea, "pesca" de este flujo las tramas dirigidas a este nodo. de forma única, retransmitida o grupal. El adaptador se puede configurar mediante programación en modo "promiscuo", en el que aceptará todos los fotogramas indiscriminadamente. Las tramas se reciben en el búfer y se comprueba si hay errores (longitud de la trama, corrección CRC). Notifica sobre la recepción de fotogramas correctos. UPC y la trama se transfiere desde el búfer local del adaptador a la memoria del sistema de la computadora. Los fotogramas defectuosos generalmente se ignoran, aunque el adaptador puede recopilar estadísticas sobre su aparición. En la práctica, también existen adaptadores que no detectan errores en marcos dañados. El diagnóstico de una red con un adaptador de este tipo no es fácil.
Hay adaptadores de red para PC disponibles para buses ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, PC Card. Hay adaptadores que se conectan a un puerto LPT de PC estándar; su ventaja es la ausencia de requisitos de recursos del sistema (puertos, interrupciones, etc.) y la facilidad de conexión (sin abrir computadoras), la desventaja es que al intercambiar cargan significativamente el procesador y no proporcionan altas velocidades de transferencia ("techo" - 10 Mbit/s). Hay adaptadores para el bus USB. Los adaptadores de red también están integrados en algunos modelos de placa base.
La velocidad efectiva del intercambio de datos a través de la red depende en gran medida de la arquitectura de los adaptadores de red y, en igualdad de condiciones, de la velocidad de transferencia de datos entre memoria local adaptador y memoria del sistema informático, así como la capacidad de realizar varias operaciones en paralelo. Los canales de acceso directo a la memoria (DMA), la entrada/salida de software (PIO) y el control directo del bus se utilizan como "medios de entrega". Los canales de acceso directo estándar de 8 bits del bus ISA son capaces de alcanzar velocidades de hasta 2 MB/s, los canales de 16 bits, de hasta 4 MB/s. Transmiten una trama de longitud máxima (1514 bytes) en aproximadamente 1,3 o 2,6 ms, respectivamente. En comparación con los 12 ms necesarios para transmitir una trama en Entorno Ethernet, este tiempo es relativamente corto. Sin embargo, para Fast Ethernet, donde la misma trama se transmite en el medio en 1,2 ms, dicho transporte es demasiado lento. Más alta velocidad La comunicación con el búfer del adaptador proporciona el modo de entrada/salida de software (PIO), pero carga completamente el procesador central durante la transferencia. Más eficientes son los adaptadores inteligentes con masterización de bus directo (bus mastering) ISA/EISA, que combinan velocidades relativamente altas (hasta 8 MB/s ISA de 16 bits y hasta 33 MB/s EISA). Sin embargo, para una velocidad de 100 Mbit/s, la potencia del bus ISA ya no es suficiente. Los adaptadores se utilizan ampliamente en la actualidad. autobuses PCI, mientras que para una interfaz de 32 bits a una frecuencia de 33 MHz, el rendimiento alcanza los 132 MB/s. Pero para la tecnología Gigabit Ethernet esto es suficiente, aunque PCI tiene reservas: la transición a una frecuencia de 66 MHz y una profundidad de bits de 64 bits, que no todas las placas base permiten. Los adaptadores activos que tienen su propio procesador son especialmente eficaces para el bus PCL. Realizan transferencias a máxima velocidad PCI, prácticamente sin carga en el procesador central. Esta propiedad es especialmente importante para los servidores. Ejecución paralela Las operaciones implican soporte para dúplex completo: independencia total de las partes receptoras y transmisoras, así como la capacidad de recibir simultáneamente una trama en el búfer, transmitir otra trama e intercambiar datos entre la memoria intermedia del adaptador y la memoria del sistema de la computadora. El rendimiento del adaptador para ISA/EISA también se ve afectado por el tamaño de la memoria buffer: cuando el ancho de banda del bus es limitado (en comparación con la velocidad de la línea), memoria intermedia hasta 64 KB, que se reparte entre el emisor y el receptor a partes iguales o con ventaja para el emisor. Para el bus PCI, con medios de entrega eficientes (control de bus directo inteligente) para una velocidad de 100 Mbit/s, no se necesita un buffer grande: 2 KB por receptor y transmisor son suficientes. Sin embargo, los adaptadores Gigabit Ethernet vuelven a proporcionar un tamaño de búfer significativo (256 KB).
Los adaptadores se pueden dividir en dos grupos: adaptadores para estaciones de trabajo y adaptadores para servidores. La división es condicional: los adaptadores para estaciones de trabajo pueden tener características relacionadas con los de servidor. Usar tarjetas simples No vale la pena hacerlo en los servidores: pueden convertirse en un cuello de botella en la red y en "devoradores" de recursos de la CPU.
Adaptadores de estaciones de trabajo más simples y más baratos: no requieren (¿todavía?) velocidades superiores a 100 Mbit/s, el dúplex completo es raro y el uso del tiempo de CPU es particularmente requisitos estrictos no se presentan. Durante muchos años Se utilizan ampliamente adaptadores que son compatibles con el software con las tarjetas NE2000: tarjetas no inteligentes de 16 bits para el bus ISA desarrolladas por Novell-Eagle. Con este modelo también son compatibles varias tarjetas para el bus PCI. Las más cómodas y populares son las tarjetas de dos velocidades de 10/100 Mbit/s: es fácil encontrar el lugar óptimo para conectarlas en las redes modernas. Las tarjetas suelen tener un bloque para Instalación de arranque ROM, los modelos modernos a menudo brindan la capacidad de "despertar" a través de la red (despertar remoto), admiten la interfaz DMI y ACPI. Para hacer esto, tienen una interfaz especial adicional de 3 cables: un cable con un conector que se conecta a la placa del sistema. A través de este cable, la placa base con fuente de alimentación en el estándar ATX suministra voltaje de espera (línea +5VSB), incluso cuando la alimentación principal está encendida. placa base y no se suministran todos los dispositivos. Esta línea alimenta el circuito receptor “en espera”, que está configurado para recibir una trama de un formato específico (Magic Packet) no interfaz de red. Al recibir esta trama, el adaptador de red envía una señal de activación PME a través del cable a la placa base, la cual da una señal para encender la fuente de alimentación; La computadora se enciende y arranca en el sistema operativo con soporte DMI. Ahora el administrador puede realizar todas las acciones planificadas, y cuando el sistema operativo termina en la computadora, completando su trabajo, apaga la alimentación.
Adaptadores de servidor debe tener un bus de alto rendimiento: ahora usan PCI 32/64 bits 33/66 MHz, anteriormente los servidores usaban a menudo el bus EISA o MCA; Para las tarjetas de servidor, la carga de la CPU durante el intercambio de datos es crítica, por lo que estas tarjetas están equipadas con inteligencia para controlar directamente el bus y trabajo paralelo nodos adaptadores. Los adaptadores full duplex deben admitir el control de flujo 802.3x. Varios modelos avanzados admiten priorización de tráfico 802.1p, filtrado de tráfico de multidifusión, compatibilidad con VLAN con tramas etiquetadas (VLAN etiquetada), IP rápida y recuento de hardware. sumas de control Paquetes IP. La compatibilidad con VLAN permite que un servidor conectado por una línea a un conmutador sea miembro de varias VLAN definidas en toda la red local. Para aumentar la confiabilidad, las tarjetas de servidor pueden admitir redundancia de línea (Resilient Link): un adaptador de respaldo y una línea de comunicación reemplazan el canal principal en caso de falla. En este caso, al adaptador de respaldo se le asigna la dirección MAC del principal para que la red “no note” la sustitución. La redundancia de línea debe ser compatible con controladores de software para que el reemplazo se produzca de forma transparente y para aplicaciones de servidor. Los "controladores de recuperación automática" pueden restablecer y reinicializar automáticamente el adaptador si detectan problemas de rendimiento ("congelación"). Por lo general, los servidores no requieren el arranque remoto ni la reactivación de la red. Los adaptadores (junto con los controladores) pueden admitir SNMP y RMON. También hay disponibles adaptadores multipuerto (normalmente 4 puertos) para servidores, configurables tanto para uso independiente como para realizar copias de seguridad entre sí. Estas tarjetas le permiten guardar ranuras PCI (para el bus EISA, el problema de guardar ranuras no fue grave). La velocidad típica de las tarjetas de servidor hoy en día es de 100 Mbit/s; el rendimiento Gigabit Ethernet sólo puede ser requerido por servidores muy potentes.
El adaptador puede tener uno o más conectores de interfaz:
* BNC: conector coaxial para conectarse a un segmento de red 10Base2;
* AUI - Toma DB-15 para conectar adaptadores externos (transceptores) 10BaseS, 10Base2, 10BaseT, 10BaseF, FOIRL;
* RJ-45: conector de 8 pines para conectar un cable de par trenzado a un concentrador 10BaseT, 100BaseTX y/o 100BaseT4 (concentrador o conmutador);
* SC (par, a veces ST - conectores ópticos para conectar a concentradores 100BaseFX, 1000BaseSX, 1000BaseLX.
Los adaptadores de 10 Mbit se caracterizan por combinaciones de BNC+AUI o RJ-45+AUI; los “Combo” más universales tienen un conjunto completo de 10 Mbit de BNC/AUI/RJ 45. Los primeros modelos de tarjetas para 10 y 100 Mbit /s tenía un par de conectores RJ 45, cada uno para su propia velocidad. Si hay varios conectores diferentes (por ejemplo, BNC y RJ-45), no se utilizan al mismo tiempo; el adaptador no puede funcionar como repetidor. La mayoría de los adaptadores modernos tienen un conector RJ-45 y admiten dos estándares: 10BaseT y 100BaseTX. Las tarjetas de servidor multipuerto disponen de varios adaptadores independientes, cada uno con su propia interfaz.
Las tarjetas de interfaz consumen recursos del sistema computadora.
* espacio de E/S- por regla general, de 4 a 32 direcciones adyacentes del área direccionada por una dirección de 10 bits (para el bus ISA) o de 16 bits (EISA, PCI). Se utiliza para acceder a los registros del adaptador durante la inicialización, el control continuo, el sondeo de estado y la transferencia de datos.
* solicitud de interrupción- una línea (IRQ3, 5, 7, 9, 10, 11, 12 o 15), excitada al recibir una trama dirigida a este nodo, así como al finalizar la transmisión de la trama (exitosa o fallida debido a colisiones). Las tarjetas de red no pueden funcionar sin interrupciones; si se asignan incorrectamente, el acceso a la red se bloquea.
* Canal de acceso directo a la memoria(DMA) utilizado en algunas tarjetas ISA/EISA; Para el control directo (masterización de bus) del bus ISA, sólo son adecuados los canales 5-7 de 16 bits.
* Memoria compartida(RAM del adaptador) del adaptador, un búfer para las tramas transmitidas y recibidas, para tarjetas ISA generalmente se asigna al área de memoria superior (UMA), que se encuentra en el rango Ah-Fh. tarjetas PCI se puede ubicar en cualquier lugar del espacio de direcciones que no esté ocupado RAM computadora. No todos los modelos de tarjetas utilizan memoria compartida.
* Memoria persistente (ROM del adaptador): área de direcciones para módulos de expansión ROM del BIOS, 4/8/16/32 KB en el rango CDFh. Se utiliza para instalar ROM de arranque remoto (ROM de arranque) y protección antivirus.
Bajo configuración del adaptador significa configuración para su uso recursos del sistema Selección de PC y medios de transmisión. La configuración, según el modelo de tarjeta, se puede realizar de diferentes formas.
* Utilizando interruptores (puentes) instalados en la tarjeta. Utilizado en adaptadores de bus ISA de primera generación. Para seleccionar cada recurso, así como el medio de transmisión, existe su propio bloque de jumpers.
* Utilizando memoria de configuración no volátil (NVRAM, EEPROM) instalada en una tarjeta de bus ISA. Estas tarjetas no tienen jumpers (jumperless), sino que se configuran manualmente. La configuración requiere una utilidad especial específica para modelo específico(familias) de tarjetas.
* Usando memoria de configuración no volátil instalada en una tarjeta de bus EISA o MCA, y memoria del sistema configuración del dispositivo (ESCD para EISA). La configuración de los recursos la realiza el usuario utilizando la utilidad del sistema ECU (Utilidad de configuración EISA) para el bus EISA.
* Automático - PnP para buses ISA y PCI. La asignación de recursos se lleva a cabo en la etapa de inicio del sistema operativo.
La elección del medio y la velocidad de transmisión puede ser manual (software) o automática. En algunos casos, tiene sentido realizar asignaciones explícitas para evitar sorpresas derivadas de una automatización innecesaria. Estas sorpresas suelen deberse a una coherencia insuficiente entre los adaptadores y sus controladores. En este caso, el conductor no puede reconocer correctamente modo de configuración y aprovecharlo. Configuración automática introduce retrasos adicionales en el proceso de inicialización (durante el arranque) y no funciona correctamente con todos los equipos de red. Para algunos modelos de tarjetas con interfaz 10Base2 (conector BNC), se ofrece un modo extendido que aumenta el alcance de comunicación a 305 m frente a los 185 estándar. Si se necesitan segmentos largos, se puede utilizar este modo, pero siempre que esté disponible y habilitado en todas las tarjetas de este segmento. Las utilidades de configuración también pueden ofrecer configuraciones adicionales- optimización para cliente o servidor, soporte para módem y algunos otros. Su instalación debe adaptarse a la aplicación específica.

Tutorial

¿Qué es un dominio de colisión?
¿Cuántos pares se utilizan para Ethernet y por qué?
Según lo que va para parejas¿Recepción y por qué transmisión?
¿Qué limita la longitud de un segmento de red?
¿Por qué un marco no puede ser más pequeño que un tamaño determinado?

Si no conoce las respuestas a estas preguntas y es demasiado vago para leer estándares y literatura seria sobre el tema, consulte el gato.

Algunas personas piensan que son cosas obvias, otras dirán que es una teoría aburrida e innecesaria. Sin embargo, durante las entrevistas es posible escuchar periódicamente este tipo de preguntas. Mi opinión: cualquiera que tenga que elegir un "engarzado" 8P8C (este conector generalmente se llama erróneamente RJ-45) necesita saber lo que se discutirá a continuación. No pretendo tener profundidad académica, me abstendré de utilizar fórmulas y tablas, y también las dejaremos atrás. codificación lineal. Hablaremos principalmente de cables de cobre, no de óptica, porque... están más extendidos en la vida cotidiana.

La tecnología Ethernet describe las dos capas inferiores del modelo OSI a la vez. Física y canal. Además hablaremos sólo de lo físico, es decir. sobre cómo se transfieren los bits entre dos dispositivos vecinos.

La tecnología Ethernet es parte del rico legado del Centro de Investigación Xerox PARC. Versiones tempranas Ethernet utilizaba cable coaxial como medio de transmisión, pero con el tiempo fue sustituido por completo por la fibra óptica y el cable de par trenzado. Sin embargo, es importante comprender que el uso de cable coaxial determinó en gran medida los principios de funcionamiento de Ethernet. El hecho es que el cable coaxial es un medio de transmisión compartido. Característica importante Medio compartido: varias interfaces pueden utilizarlo simultáneamente, pero sólo una debe transmitir a la vez. Usando un cable coaxial, puede conectar no solo 2 computadoras entre sí, sino también más de dos, sin el uso de equipos activos. Esta topología se llama neumático. Sin embargo, si al menos dos nodos en el mismo bus comienzan a transmitir información simultáneamente, sus señales se superpondrán y los receptores de otros nodos no entenderán nada. Esta situación se llama colisión, y la parte de la red en la que los nodos compiten por un medio de transmisión común - dominio de colisión. Para reconocer una colisión, el nodo transmisor monitorea constantemente las señales en el entorno y si su propia señal transmitida difiere del observado: se detecta una colisión. En este caso, todos los nodos dejan de transmitir y reanudan la transmisión a través de aleatorio período de tiempo.

Diámetro del dominio de colisión y tamaño mínimo de trama.

Ahora imaginemos qué sucederá si, en la red que se muestra en la figura, los nodos A y C comienzan a transmitir al mismo tiempo, pero logran finalizarla antes de recibir la señal del otro. Esto es posible con un tiempo lo suficientemente corto. mensaje transmitido y un cable suficientemente largo, porque, como sabemos por el plan de estudios de la escuela, la velocidad de propagación de cualquier señal en mejor escenario es C=3*10 8 m/s. Porque cada uno de los nodos transmisores recibirá una señal de contador solo después de que ya haya terminado de transmitir su mensaje; ninguno de ellos establecerá el hecho de que se ha producido una colisión, lo que significa retransmisión no habrá disparos. Pero el nodo B recibirá una suma de señales en la entrada y no podrá recibir correctamente ninguna de ellas. Para evitar que esto suceda, es necesario limitar el tamaño del dominio de colisión y mínimo tamaño del marco. No es difícil adivinar que estas cantidades son directamente proporcionales entre sí. En caso de que el volumen información transmitida no alcanza el marco mínimo, aumenta debido al campo de pad especial, cuyo nombre se puede traducir como un marcador de posición.

Por lo tanto, cuanto mayor sea el tamaño potencial del segmento de red, más gastos generales se gastarán en la transferencia de fragmentos de datos. tamaño pequeño. Los desarrolladores de tecnología Ethernet tuvieron que buscar media dorada entre estos dos parámetros, y tamaño mínimo El tamaño del marco se estableció en 64 bytes.

Funcionamiento de par trenzado y dúplex completo

El par trenzado como medio de transmisión se diferencia del cable coaxial en que solo puede conectar dos nodos y utiliza medios separados para transmitir información en diferentes direcciones. Un par se utiliza para transmitir (1,2 pines, normalmente cables naranja y blanco-naranja) y un par para recibir (3,6 pines, normalmente cables verde y blanco-verde). En los equipos de red activos ocurre lo contrario. No es difícil notar que falta el par de contactos centrales: 4, 5. Este par se dejó libre deliberadamente si insertas un RJ11 en el mismo zócalo, ocupará exactamente los contactos libres; De esta forma puede utilizar un cable y una toma para LAN y, por ejemplo, para teléfono. Los pares del cable se seleccionan de tal manera que se minimice la influencia mutua de las señales entre sí y se mejore la calidad de la comunicación. Los cables de un par están trenzados entre sí de modo que la influencia del ruido externo en ambos cables del par sea aproximadamente la misma.
Para conectar dos dispositivos del mismo tipo, por ejemplo dos ordenadores, se utiliza el llamado cable cruzado, en el que un par conecta los contactos 1,2 de un lado y 3,6 del otro, y el segundo al revés: 3 ,6 contactos de un lado y 1 ,2 del otro. Esto es necesario para conectar el receptor al transmisor; si usa un cable recto, obtendrá un receptor-receptor, transmisor-transmisor. Aunque ahora esto sólo importa si trabajas con algún equipo arcaico, porque… casi todo equipo moderno admite Auto-MDIX, una tecnología que permite que la interfaz determine automáticamente qué par está recibiendo y cuál está transmitiendo.

Surge la pregunta: ¿de dónde viene la limitación en la longitud del segmento de Ethernet sobre par trenzado si no hay un medio compartido? La cuestión es que las primeras redes construidas sobre par trenzado utilizaban concentradores. Un concentrador (en otras palabras, un repetidor de entradas múltiples) es un dispositivo que tiene varios puertos Ethernet y transmite el paquete recibido a todos los puertos excepto a aquel de donde proviene el paquete. Por lo tanto, si el hub comenzaba a recibir señales de dos puertos a la vez, entonces no sabía qué transmitir a los puertos restantes: se trataba de una colisión; Lo mismo se aplica a las primeras redes Ethernet que utilizan óptica (10Base-FL).

¿Por qué entonces utilizar un cable de 4 pares si sólo se utilizan dos de los 4 pares? Una pregunta razonable, y aquí hay algunas razones para hacerlo:

Un cable de 4 pares es mecánicamente más fiable que un cable de 2 pares.
No será necesario cambiar el cable de 4 pares al cambiar a Gigabit Ethernet o 100BaseT4, que ya utiliza los 4 pares.
Si un par está roto, puedes usar uno libre y no volver a cablear el cable.
Posibilidad de utilizar tecnología Power over Ethernet

A pesar de esto, en la práctica suelen utilizar un cable de 2 pares, conectar 2 ordenadores a la vez mediante un cable de 4 pares o utilizar pares libres para conectar un teléfono.

GigabitEthernet

A diferencia de sus predecesores, Gigabit Ethernet siempre utiliza los 4 pares para la transmisión simultáneamente. Y en dos direcciones a la vez. Además, la información no está codificada en dos niveles como es habitual (0 y 1), sino en cuatro (00,01,10,11). Aquellos. El nivel de voltaje en un momento dado codifica no uno, sino dos bits a la vez. Esto se hizo para reducir la frecuencia de modulación de 250 MHz a 125 MHz. Además, se ha agregado un quinto nivel para crear redundancia de código. Permite corregir errores durante la recepción. Este tipo de codificación se denomina codificación de amplitud de pulso de cinco niveles (PAM-5). Además, para utilizar todos los pares simultáneamente Para recibir y transmitir, el adaptador de red resta su propia señal transmitida de la señal total para obtener la señal transmitida por el otro lado. De esta forma se implementa el modo full-duplex en un canal.

Además

Ethernet de 10 Gigabits ya es ampliamente utilizado por los proveedores, pero no se utiliza en el segmento SOHO, porque Al parecer, Gigabit Ethernet es suficiente. 10GBE utiliza fibra monomodo y multimodo, con o sin multiplexación por división de longitud de onda, cables de cobre con conectores InfiniBand, así como cables de par trenzado en el estándar 10GBASE-T o IEEE 802.3an-2006 como medio de distribución.

Ethernet de 40 Gigabits (o 40GbE) y 100 Gigabit Ethernet (o 100GbE). El desarrollo de estos estándares se completó en julio de 2010. EN momento presente fabricantes líderes equipo de red Empresas como Cisco, Juniper Networks y Huawei ya están ocupadas desarrollando y lanzando los primeros enrutadores que admiten estas tecnologías.

Agregar etiquetas La tecnología Ethernet permite el uso de varios medios de transmisión, cada uno de los cuales tiene un nombre de tipo estándar. XBaseY , Dónde incógnita - velocidad de transmisión, Mbit/s (10, 100, 1000...); - Base palabra clave (denota transmisión modulada); - Y símbolo Medio de transmisión y alcance de comunicación. Todo versiones modernas Ethernet utiliza un cable de par trenzado o fibra óptica y una topología en estrella. Dispositivo central estrellas Puede ser un repetidor (también conocido como concentrador) o un conmutador. También es posible una conexión punto a punto de dos nodos. Las versiones antiguas de cable coaxial se caracterizaban por una topología de bus, cuya principal desventaja es la baja confiabilidad de toda la red. También existe una versión exótica del bus óptico pasivo 10BaseFP. A veces se utiliza en redes.(convertidor de medios), conversión de tipos de interfaz. Los más utilizados son los convertidores de par trenzado a óptica; también se utilizan convertidores de fibra monomodo a multimodo.

Para Ethernet Para una velocidad de 10 Mbit/s existen los siguientes estándares.

? 10Base5- red sobre cable coaxial grueso RG-8 (50 Ohm) con topología de bus, longitud máxima segmento de cable - 500 m Para conectarse, el adaptador de red debe tener una interfaz AUI, conectada por un cable de liberación (4 blindados). pares trenzados) al transceptor instalado en el cable. Actualmente no se utiliza para nuevas redes (caro, engorroso, ineficaz y poco prometedor).

? 10Base2- una red a través de un cable coaxial delgado RG-58 (50 ohmios) con topología de bus, la longitud máxima de un segmento de cable es de 185 m. Para la conexión, el adaptador de red debe tener un conector de interfaz BNC (o AUI con un transceptor). . Esta es la opción de red más barata (en términos de equipamiento); no hay perspectivas de desarrollo.

? 10BaseT- red de par trenzado de categoría 3 y superior (2 pares de cables), longitud del haz - hasta 100 m (en cable de categoría 5 se puede alcanzar un alcance de 200 m, pero esto no se recomienda). Para conectarse, el adaptador de red debe tener un conector de interfaz RJ-45 (o AUI con un transceptor). Este opción efectiva redes nivel de entrada, le permite ampliar el ancho de banda reemplazando los concentradores repetidores con conmutadores. Con cableado de categoría 5 y superior, permite pasar a velocidades de 100 e incluso 1000 Mbit/s (con sustitución de tarjetas y hubs).

? 10BaseF Y FOIL- red encendida cable de fibra óptica(par de fibras). Para conectarse, el adaptador debe tener una interfaz AUI en la que esté instalado el transceptor óptico. Se utilizan transceptores multimodo económicos (longitud de onda 850 nm) con un alcance de hasta 1 km. Para distancias largas (decenas de kilómetros con fibra monomodo), se utilizan transceptores monomodo (1310 nm), que también pueden funcionar con fibra multimodo (hasta 2 km).

Para redes Ethernet rápido con una velocidad de 100 Mbit/s existen los siguientes estándares.

? 100BaseTX- red de par trenzado de categoría 5 y superior (2 pares de cables), longitud del haz - hasta 100 m El adaptador de red se conecta mediante un conector RJ-45. Esta es una opción popular y óptima (precio/rendimiento) para conectar nodos a la red. Con cableado de alta calidad, permite moverse a una velocidad de 1000 Mbit/s (con sustitución de tarjetas y hubs).

? 100BaseT4- red de par trenzado de categoría 3 y superior (4 pares de cables), longitud del haz - hasta 100 m conector RJ-45, una opción poco utilizada.

? 100BaseFX- Red sobre cable de fibra óptica (par de fibras). Se utilizan transceptores monomodo (1310 nm), que también pueden funcionar con fibra multimodo (hasta 2 km). El alcance en modo full duplex es de decenas de kilómetros.

? 100BaseSX- red de cable de fibra óptica con transceptores multimodo económicos (850 nm), alcance - hasta 300 m Compatible con 10BaseF, se admite la negociación automática de modo y velocidad (10/100).

Para redes GigabitEthernet con una velocidad de 1000 Mbit/s existen los siguientes estándares.

? 1000BaseCX- conexión de equipos activos con cable STP corto (hasta 25 m) o cable biaxial.

? 1000BaseT- Conexión de par trenzado de categoría 5 y superior (4 pares) para una distancia de hasta 100 m con conectores RJ-45.

? 1000BaseSX- conexión mediante un par de fibras multimodo, alcance: 200–500 m (según los parámetros de la fibra).

? 1000BaseLX- conexión a través de un par de fibras monomodo, alcance - hasta 50 km (dependiendo de los parámetros de los transceptores).

Arriba estaban las restricciones sobre la longitud de cada conexión física en línea, sin embargo por razones de rendimiento ( operación confiable protocolo de resolución de colisiones) se debe seguir y condiciones adicionales, descrito en detalle en la literatura. El problema de reducir el diámetro del dominio de colisión se resuelve mediante el uso de conmutadores, y la superación de las restricciones de colisión en la longitud de cada conexión se garantiza cambiando a un modo de comunicación full-duplex (en el que no hay colisiones como tales). Para redes de 10 Mbit Ethernet Deben cumplirse las siguientes condiciones.

Para coaxial, la regla "5-4-3": no se pueden conectar más de 5 segmentos, no más de 4 repetidores, las estaciones (adaptadores) se pueden conectar en no más de 3 segmentos.

Para par trenzado (y óptica): entre cualquier par de nodos no puede haber más de 4 repetidores (hubs).

Para cualquier red: el diámetro del dominio de colisión es el más larga distancia(Longitud "eléctrica" de los cables entre un par de nodos) - no debe exceder los 5 km.

El número de nodos en el dominio de colisión no supera los 1024 (en realidad no debería haber más de 30 a 50).

Para redes Ethernet rápido las restricciones son más estrictas.

El diámetro del dominio de colisión no supera los 205 m.

El número de repetidores en un dominio de colisión no es más de dos de clase II y no más de uno de clase I.

EN GigabitEthernet solo se utilizan interruptores, por lo que solo se aplican restricciones en la longitud de las conexiones.

Para conexiones ópticas los conectores utilizados son variados: ST, SC, MT-RJ y otros. Los conectores coaxiales para cables “gruesos” y “finos” son diferentes (series N y BNC, respectivamente). Tenga en cuenta que cada segmento coaxial debe terminarse con terminadores de 50 ohmios y conectarse a tierra en un punto. La tierra del circuito de la computadora no está acoplada eléctricamente al blindaje del conector coaxial, por lo que debe evitar tocar accidentalmente los conectores BNC con las partes metálicas asociadas con el chasis de la computadora. Las redes coaxiales requieren una conexión a tierra adecuada; la violación de las reglas puede provocar que los adaptadores se quemen.

Para pares trenzados, se utilizan conectores RJ-45 (Fig. 10.1), asignaciones de pines del conector adaptador de red(puerto MDI) se proporciona en la tabla. 10.1. Los puertos de los concentradores 10BaseT, 100BaseTX y 100BaseT4 son de tipo MDIX, sus señales TX y RX están intercambiadas. Para conectar nodos finales a puertos de equipos activos (conexión de puertos MDI-MDIX, Fig. 10.2, A) se utiliza un cable "recto" (Fig. 10.3, A), para la conexión directa de adaptadores (MDI-MDI, Fig. 10.2, b) o conectando dos dispositivos de comunicación (MDIX-MDIX) use un cable "cruzado" (Fig. 10.3, b). En los dispositivos de comunicación, por regla general, uno de los puertos está equipado con un conmutador MDI-MDIX o un conector adicional.

Arroz. 10.1. Conector RJ-45: a- tenedor, b- enchufe

Tabla 10.1. Adaptador Ethernet Conector RJ-45

Contacto	10BaseT/100BaseTX	100BaseT4	1000BaseTX
1	Tx+	Tx_D1+	BI_D1+
2	Tx-	Tx_D1-	BI_D1-
3	Receta+	Rx_D2+	BI_D2+
4	No conectado	BI_D3+	BI_D3+
5	No conectado	BI_D3-	BI_D3-
6	Rx-	Rx_D2-	BI_D2-
7	No conectado	BI_D4+	BI_D4+
8	No conectado	BI_D4-	BI_D4-

Arroz. 10.2. Red 10BaseT/100BaseTX: A- estrella, b- conexión punto a punto

Arroz. 10.3. Interfaz cables ethernet: A- "derecho", b- "cruz"

EN redes locales Normalmente se utiliza cableado compuesto por cables fijos terminados en enchufes y latiguillos. El cableado fijo se realiza de tal forma que proporciona una conexión "directa" de los contactos de sus conectores de interfaz. Los cables de conexión pueden ser "rectos" o "cruzados". Tenga en cuenta que las conexiones de pines 4, 5, 7 y 8 solo son necesarias en 100BaseT4 y 1000BaseTX, pero para 10BaseT y 100BaseTX no interfieren, por lo que la gestión de cables es la misma.

Gigabit Ethernet 1000BaseTX utiliza únicamente cables directos. Puertos universales Compatible con Fast Ethernet (admite negociación automática). Si dos puertos Gigabit Ethernet están conectados con un cable cruzado, se comunicarán en modo 100BaseTX.

Para las implementaciones anteriores de Ethernet de par trenzado, protocolo de negociación de modo(negociación automática), que se ejecuta cada vez que se establece una conexión después conexión física y/o inicialización del puerto. El protocolo se basa en el intercambio de pulsos de servicio (se diferencian de las tramas de información transmitida). Este protocolo permite que los puertos conectados seleccionen el modo más eficiente disponible para ambos puertos. Prioridades de modo en orden descendente: 1000BaseT, 100BaseTX full duplex, 100BaseT4, 100BaseTX half duplex, 10BaseT full duplex, 10BaseT half duplex. El protocolo de negociación automática puede estar deshabilitado (o no implementado), en cuyo caso se fuerza el modo de operación al configurar el puerto. La capacidad de cambiar de modo se refleja en los nombres de los puertos (por ejemplo, Fast Ethernet 10/100 es poco común);

Para opciones ópticas También ha aparecido un protocolo de coincidencia, pero sus capacidades son limitadas debido a la probable discrepancia de las longitudes de onda utilizadas en diferentes opciones. Es cierto que aquí la negociación automática no es tan necesaria, ya que hay muchas menos conexiones ópticas, están cuidadosamente planificadas y no se reconfiguran con mucha frecuencia.

El estándar Ethernet (10 Mbit/s) define la interfaz AUI (Attachment Unit Interface - interfaz del dispositivo de conexión), con la que se puede conectar al adaptador un transceptor (receptor) para cualquier medio de transmisión. El transceptor contiene los circuitos finales del transmisor, receptor y detector de colisiones. La asignación de los contactos de la interfaz AUI se muestra en la tabla. 10.2, aquí se utiliza un conector DB-15 (enchufe en el adaptador, enchufe en el transceptor).

Tabla 10.2. Conector Ethernet AUI

Contacto	Señal
1	Colisión
2	Colisión+
3	Transmitir+
4	Recibir (pantalla)
5	Recibir +
6	Alimentación CC GND
7	No conectado
8	No conectado
9	Colisión-
10	Transmitir-
11	Transmitir (pantalla)
12	Recibir-
13	Alimentación CC (+12B)
14	Alimentación CC (pantalla)
15	No conectado

El estándar Fast Ethernet incluye la interfaz MII (Media Independent Interface, una interfaz independiente del medio de transmisión). En MII, los datos para el receptor y el transmisor se transmiten sin codificar en buses paralelos de 4 bits (con velocidades de reloj de 2,5 y 25 MHz para velocidades de 10 y 100 Mbits, respectivamente) o en código de serie (para 10 Mbit/s). . La interfaz contiene señales para sincronización y control del receptor y transmisor, estado de la línea (presencia de portadora, colisión), así como interfaz serie Control SMI (ver sección 11.2), a través del cual se puede comunicar con los registros de control del transceptor. También se define el conector físico para la conexión. módulos reemplazables(Doble fila de 40 pines), pero prácticamente nunca se encuentra en las PC.

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