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Velocidad de transferencia de datos Ethernet. Física de Ethernet para los más pequeños

Arquitectura del estándar Ethernet rápido

Interfaz MII y transceptores Fast Ethernet

Interfaces físicas Fast Ethernet

Tipos de dispositivos Fast Ethernet

Observemos las principales características del desarrollo evolutivo desde Redes Ethernet a redes Fast Ethernet, estándar IEEE 802.3u:

aumento de diez veces en el rendimiento del segmento de red;

preservación del método de acceso aleatorio CSMA/CD adoptado en Ethernet;

Arquitectura del estándar Rápido Ethernet

La Figura 1 muestra la estructura de capas de Fast Ethernet. Incluso en la etapa de desarrollo del estándar 100Base-T, el comité IEEE 802.3u determinó que no existe un esquema de codificación de señal universal que sea ideal para las tres interfaces físicas (TX, FX, T4). Si lo comparamos con el estándar Ethernet, entonces la función de codificación (código Manchester) la realiza el nivel de señalización física PLS (Fig. 1), que se encuentra encima de la interfaz AUI independiente del medio. En el estándar Fast Ethernet, las funciones de codificación las realiza la subcapa de codificación PCS, ubicada debajo de la interfaz MII independiente del medio. Como resultado, cada transceptor debe utilizar su propio conjunto de esquemas de codificación más adecuados para sus respectivos interfaz fisica, como un conjunto de 4B/5B y NRZI para la interfaz 100Base-FX.

Fig.1.

Estructura de capas del estándar Fast Ethernet, interfaz MII y transceptor Fast Ethernet

2. Interfaz Mii y transceptores Fast Ethernet

La interfaz MII (interfaz independiente del medio) en el estándar Fast Ethernet es análoga a la interfaz AUI en el estándar Ethernet. La interfaz MII proporciona comunicación entre las subcapas de negociación y de codificación física. Su objetivo principal es simplificar el uso de diferentes tipos de entornos. La interfaz MII requiere una conexión adicional de un transceptor Fast Ethernet. Se utiliza un conector de 40 pines para la comunicación. La distancia máxima a lo largo del cable de interfaz MII no debe exceder los 0,5 m.

Si el dispositivo tiene interfaces físicas estándar (por ejemplo, RJ-45), entonces la estructura de subcapa nivel fisico se puede ocultar dentro de un chip con gran integración lógica. Además, se permiten desviaciones en los protocolos de los subniveles intermedios en dispositivo único, con el objetivo principal de aumentar el rendimiento.

3. Interfaces físicas Fast Ethernet

El estándar Fast Ethernet IEEE 802.3u establece tres tipos de interfaz física (Fig. 2, Tabla 1): 100Base-FX, 100Base-TX y 100Base-T4.

Interfaz física
Puerto del dispositivo
Medio de transmisión	Fibra óptica	Par Trenzado UTP Cat. 5	Retorcido par UTP Gato. 3,4,5
Diagrama de señal
Codificación de bits
Número de pares/fibras trenzados	2 fibras	2 pares trenzados	4 pares trenzados
Longitud del segmento	hasta 412 m (mm) hasta 2 km (mm)* hasta 100 km (sm)*
Designaciones: mm - fibra multimodo, sm - fibra monomodo, - las distancias indicadas solo se pueden alcanzar con el modo de comunicación dúplex.*

100Base-FX El estándar de esta interfaz de fibra óptica es completamente idéntico al estándar FDDI PMD, que se analiza en detalle en el Capítulo 6. El conector óptico principal del estándar 100Base-FX es Duplex SC. La interfaz permite un canal de comunicación dúplex.

100Base-TX El estándar de esta interfaz física requiere el uso de un cable de par trenzado no blindado de categoría no inferior a 5. Es completamente idéntico al estándar FDDI UTP PMD, que también se analiza en detalle en el Capítulo 6. El puerto físico RJ-45, como En el estándar 10Base-T, pueden ser de dos tipos: MDI (tarjetas de red, estaciones de trabajo) y MDI-X (repetidores Fast Ethernet, conmutadores). Puede haber un único puerto MDI en un repetidor Fast Ethernet. Para la transmisión por cable de cobre, se utilizan los pares 1 y 3. Los pares 2 y 4 están libres. El puerto RJ-45 de la tarjeta de red y del conmutador puede admitir, junto con el modo 100Base-TX, el modo 10Base-T o la función de detección automática de velocidad. La mayoría de las tarjetas y conmutadores de red modernos admiten esta función a través de puertos RJ-45 y también pueden funcionar en modo full duplex.

100Base-T4 Este tipo de interfaz le permite proporcionar un canal de comunicación semidúplex sobre par trenzado UTP Cat.3 y superior. Es la capacidad de una empresa de migrar del estándar Ethernet al estándar Fast Ethernet sin reemplazar radicalmente el sistema de cableado existente basado en UTP Cat.3 lo que debe considerarse la principal ventaja de este estándar.

A diferencia del estándar 100Base-TX, donde solo se utilizan dos pares trenzados de cable para la transmisión, el estándar 100Base-T4 utiliza los cuatro pares (Fig. 3a). Además, cuando se conecta la estación de trabajo y el repetidor mediante un cable directo, los datos de la estación de trabajo al repetidor pasan por los pares trenzados 1, 3 y 4, y en la dirección opuesta, por los pares 2, 3 y 4. Los pares 1 y 2 son Se utiliza para la detección de colisiones similar al estándar Ethernet. Los otros dos pares 3 y 4, dependiendo de los comandos, pueden pasar la señal alternativamente en una u otra dirección. La velocidad de bits por canal es de 33,33 Mbit/s.

Codificación de caracteres 8B/6T. Si se utilizara la codificación Manchester, entonces la tasa de bits por uno par trenzado sería de 33,33 Mbps, lo que supera el límite de 30 MHz para este tipo de cables. Se logra una reducción efectiva de las frecuencias de modulación si, en lugar de un código binario directo (2 niveles), se utiliza un código de 3 niveles (ternario). Este código se conoce como 8B6T;esto significa que antes de que se produzca la transmisión, cada conjunto de 8 bits binarios (carácter) se convierte primero, según ciertas reglas, en 6 símbolos triples (de 3 niveles). Usando el ejemplo que se muestra en la Fig. 3b, puede determinar la velocidad de una señal de símbolo de 3 niveles:

cuyo valor no supere el límite establecido.

La interfaz 100Base-T4 tiene un inconveniente importante: la imposibilidad fundamental de admitir el modo de transmisión dúplex. Y si durante la construcción pequeñas redes Fast Ethernet usando repetidores, 100Base-TX no tiene ventajas sobre 100Base-T4 (hay un dominio de colisión, cuyo ancho de banda no es más de 100 Mbit/s), luego, al construir redes usando conmutadores, la desventaja de 100Base-T4 La interfaz se vuelve obvia y muy seria. Por tanto, esta interfaz no está tan extendida como 100Base-TX y 100Base-FX.

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 Cable de uso Ethernet " par trenzado» o fibra óptica y 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. convertidores de medios de transmisión(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 del segmento de cable - 500 m para conexión. adaptador de red debe tener una interfaz AUI conectada mediante un cable de liberación (4 pares trenzados blindados) 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 concentradores).

♦ 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 más de 5 segmentos pueden conectar no más de 4 repetidores, las estaciones (adaptadores) pueden conectarse 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 el dominio de colisión no es más de dos de clase II, ni 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 tener terminaciones con terminadores de 50 ohmios y estar conectado 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; violar las reglas puede provocar que los adaptadores se quemen.

Para pares trenzados, se utilizan conectores RJ-45 (Fig. 10.1), las asignaciones de pines del conector del adaptador de red (puerto MDI) se dan 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

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

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

Las redes de área local suelen utilizar cableado que consta de cables fijos terminados en tomas de corriente y cables de conexión. 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 (son diferentes de las tramas 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

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, condiciones 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.

Adaptadores de red

Las interfaces de red local en las PC proporcionan adaptadores de red, o tarjetas de interfaz de red(Red Tarjeta de interfaz, 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), haciendo repetidos intentos en caso de colisiones. El adaptador debe informar al procesador del éxito o fracaso de la transferencia. La parte receptora, mirando los encabezados de todas las tramas que pasan en la línea, "pesca" de esta secuencia las tramas dirigidas a este nodo por vía única, de transmisión o de forma grupal. El adaptador también se puede configurar mediante programación para un 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. Marco longitud máxima(1514 bytes) se transfieren 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, donde para una interfaz de 32 bits a 33 MHz 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. Para el bus PCI son especialmente eficaces los adaptadores activos que tienen su propio procesador. Realizan transferencias a máxima velocidad PCI prácticamente sin carga de CPU. 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 bus PCI cuando medios efectivos entrega (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, dúplex completo Rara vez ocurre, especialmente con el uso del tiempo de CPU. 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, para conectarlas a redes modernas Fácil de encontrar la ubicación óptima. Las tarjetas suelen tener un bloque para Instalación de arranque memoria de sólo lectura modelos modernos a menudo brindan la capacidad de "despertarse" 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 se alimenta la placa base Estándar ATX suministra voltaje de reserva (línea +5VSB), incluso cuando la alimentación principal está encendida placa base y no se suministran todos los dispositivos. Esta línea alimenta el circuito receptor “standby”, el cual 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 PCI32/64 bit 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 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 todo 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. Se debe admitir la redundancia de línea controladores de software para que la sustitución 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 te permiten ahorrar dinero 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 conexión adaptadores externos(transceptores) 10Base5, 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; el “Combo” más universal tiene un conjunto completo de 10 Mbit de BNC/AUI/RJ-45. Los primeros modelos de tarjetas de 10 y 100 Mbit/s tenían 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). Sin interrupciones tarjetas de red no puede funcionar; si se asigna incorrectamente, las llamadas a la red se congelan.

♦ 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 tramas transmitidas y recibidas) para tarjetas ISA generalmente se asigna al área de memoria superior (UMA), que se encuentra en el rango A0000h-FFFFFh. 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 C0000-DFFFFh. Se utiliza para instalar ROM de arranque remoto (Boot ROM) 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.

♦ Con memoria no volátil configuración (NVRAM, EEPROM) instalada en la tarjeta con bus ISA. Estas tarjetas no tienen jumpers (jumperless), sino que se configuran manualmente. Requerido para la configuración utilidad especial, específico para modelo específico(familias) de tarjetas.

♦ Usar una memoria de configuración no volátil instalada en una tarjeta de bus EISA o MCA, y memoria del sistema configuración del dispositivo (ESCD para EISA). Los recursos son configurados por el usuario mediante 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 con ningún equipo de red Funciona correctamente. 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.

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 (indica transmisión modulada); Y- símbolo del medio de transmisión y alcance de comunicación. Todas las versiones modernas de Ethernet utilizan cable de par trenzado o fibra óptica y una topología en estrella. Dispositivo central de la estrella. 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. convertidores de medios de transmisión(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- una red sobre un cable coaxial grueso RG-8 (50 Ohm) con topología de bus, la longitud máxima del segmento de cable es de 500 m. Para la conexión, el adaptador de red debe tener una interfaz AUI, conectada mediante un cable de liberación (4. pares trenzados blindados) 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). Esta es una opción de red básica eficaz que le permite ampliar el ancho de banda reemplazando los concentradores repetidores por 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 sobre 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 concentradores).

? 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, se dieron restricciones en la longitud de cada conexión física en la red; sin embargo, para la operatividad (funcionamiento confiable del protocolo de resolución de colisiones), se deben cumplir condiciones adicionales, descritas 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 - la distancia más grande (la 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.

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. Cables de interfaz Ethernet: A- "derecho" b- "cruz"

Gigabit Ethernet 1000BaseTX utiliza únicamente cables directos. Los puertos universales son compatibles 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 de la conexión física y (o) la inicialización de los puertos. 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);

También ha aparecido un protocolo de coincidencia para las opciones ópticas, pero sus capacidades son limitadas debido a la probable falta de coincidencia de las longitudes de onda utilizadas en las 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.

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 una interfaz de control en serie SMI (ver sección 11.2), a través de la cual se puede comunicar con los registros de control del transceptor. . También se define un conector físico para conectar módulos extraíbles (40 pines, doble fila), pero prácticamente no se encuentra en las PC.

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 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 patrimonio 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 entender que el uso 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. Una característica importante de un entorno compartido: varias interfaces pueden usarlo simultáneamente, pero solo 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 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. Si el volumen de información transmitida no alcanza el cuadro mínimo, se aumenta gracias al campo de pad especial, cuyo nombre se puede traducir como 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. Para desarrolladores Tecnologías Ethernet Tuve que mirar 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. diferentes direcciones. Se utiliza un par 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 con cables de 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 Los principales fabricantes de equipos de red, como Cisco, Juniper Networks y Huawei, ya están desarrollando y lanzando los primeros enrutadores que admiten estas tecnologías.

Agregar etiquetas adaptadores de red Las interfaces de red local en las PC proporcionan 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). Se notifica al procesador central la recepción de las tramas correctas 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 las 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 la memoria local del adaptador y la memoria del sistema de la computadora, así como de de 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 un 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. El modo de entrada/salida de software (PIO) proporciona un tipo de cambio más alto con el buffer del adaptador, pero carga completamente el procesador central durante la transmisión. 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. Hoy en día, los adaptadores de bus PCI se utilizan ampliamente, 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. La ejecución paralela de operaciones implica 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 volumen de la memoria intermedia: con un ancho de banda de bus limitado (en comparación con la velocidad de la línea), se utiliza una memoria intermedia de hasta 64 KB, que se divide en partes iguales entre el transmisor y el receptor. o con ventaja para el transmisor. Para el bus PCI, con medios de entrega eficientes (control directo inteligente del bus) 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. No debe utilizar tarjetas simples en los servidores; pueden convertirse en un cuello de botella en la red y en un acaparador de recursos de 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 no tienen requisitos particularmente estrictos para el uso del tiempo del procesador. Durante muchos años se han utilizado ampliamente adaptadores que son compatibles por 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 la ubicación óptima para conectarlas en las redes modernas. Las tarjetas suelen tener un bloque para instalar Boot ROM; los modelos modernos suelen ofrecer la capacidad de "reactivación" a través de la red (activación remota) y 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 no se suministra alimentación principal a la placa base y a todos los dispositivos. Esta línea alimenta el circuito receptor "en espera", que está configurado para recibir una trama de un formato específico (Paquete Mágico) en la 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 el control directo del bus y el funcionamiento paralelo de los 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 cálculo de hardware de sumas de verificación de 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 la sustitución se produzca de forma transparente para las aplicaciones del 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. Las tarjetas PCI se pueden ubicar en cualquier lugar del espacio de direcciones que no esté ocupado por la RAM de la 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 (Boot ROM) y protección antivirus.
Bajo configuración del adaptador Esto implica configurar el uso de los recursos del sistema de la PC y seleccionar un medio 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 un modelo (familia) específico de tarjetas.
* Usando memoria de configuración no volátil instalada en una tarjeta de bus EISA o MCA y memoria de configuración del dispositivo del sistema (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 controlador no puede reconocer correctamente el modo instalado y aprovechar sus ventajas. La 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 el cliente o servidor, soporte para módem y algunas otras. Su instalación debe adaptarse a la aplicación específica.