¿Cuáles son las ventajas de la arquitectura ethernet? Arquitectura de red Ethernet: origen, principales características. Clases de red Ethernet

Arquitectura de red(arquitectura de red) es una combinación de estándares, topologías y protocolos necesarios para crear una red funcional. La arquitectura de red define la tecnología de red: un conjunto coherente protocolos estándar y el software y hardware que los implementa (por ejemplo, adaptadores de red, controladores, cables y conectores) suficientes para construir una red informática. "Suficiente" implica el hecho de que este conjunto representa conjunto mínimo medio por el cual se puede construir una red viable. A veces, las tecnologías de red se denominan tecnologías básicas, lo que significa que sobre su base se construye la base de cualquier red. Ejemplos de tecnologías de red básicas incluyen tecnologías LAN tan conocidas como Ethernet, Token Ring, FDDI o redes territoriales X.25 y relevo de cuadro. Para obtener una red que funcione en este caso, basta con comprar software y hardware relacionados con uno tecnología básica- adaptadores de red con controladores* Controlador: un programa que controla el controlador del dispositivo periférico (PU). Los controladores de PU reciben comandos y datos del procesador en su búfer interno, que a menudo se denomina registro o puerto, y luego ejecutan transformaciones necesarias estos datos y comandos de acuerdo con formatos comprensibles por la unidad de control, y emitirlos a Interfaz, es decir. un conjunto de cables que conectan la computadora y la unidad de control para el intercambio de información a lo largo de estos cables de acuerdo con un conjunto específico de reglas llamado protocolo. (Según la práctica establecida, los fabricantes de dispositivos periféricos y placas controladoras instaladas en una computadora también son responsables de suministrar los controladores). La distribución de responsabilidades entre el controlador y el controlador de la PU puede ser diferente, pero generalmente el controlador realiza una serie de comandos simples para controlar la PU, y el controlador usa estos comandos para forzar al dispositivo a realizar más acciones complejas según algún algoritmo. Para el mismo controlador puedes desarrollar varios conductores, que controlará esta unidad de control de diferentes formas -unas mejores, otras peores- en función de la experiencia y habilidades de los programadores que las desarrollaron. Adaptador de red Tarjeta de interfaz, NIC) junto con su controlador implementa el segundo, capa de enlace modelos sistemas abiertos en el nodo final de la red, una computadora, y realizan dos operaciones juntas: transmitir y recibir una trama. Controladores de red Proporciona comunicación entre las placas c/a y los redirectores que se ejecutan en la computadora. El redirector acepta solicitudes de E/S relacionadas con archivos en la computadora remota y las reenvía a través de la red a esa computadora remota. Dependiendo del protocolo que implemente el adaptador, los adaptadores se dividen en adaptadores Ethernet, adaptadores Token Ring, adaptadores FDDI, etc., concentradores, conmutadores, sistemas de cables y se conectan de acuerdo con los requisitos del estándar para esta tecnología.

Actualmente el más popular tecnología de red es Ethernet. A finales de la década de 1960, la creciente Universidad de Hawaii desarrolló una red de área amplia (WAN) llamada ALOHA, que conecta todas sus computadoras. Esta fue la primera red construida según el principio de un método aleatorio de acceso a un medio de transmisión de datos compartido (se puede utilizar un cable coaxial grueso o delgado como medio, par trenzado, fibra óptica u ondas de radio, como en el caso de la red ALOHA).

Método de acceso: conjunto de reglas que determinan cómo una computadora debe enviar y recibir datos. cable de red(es decir, gestionan el tráfico en la red). Elegir el método de acceso que se utilizará en un entorno de red es tan importante como elegir el protocolo correcto. Los métodos de acceso se utilizan para evitar que varias computadoras accedan al cable al mismo tiempo, agilizando la transmisión y recepción de datos a través de la red y asegurando que solo una computadora pueda transmitir a la vez. método aleatorio El acceso, que se implementó en la red ALOHA, se denominó CSMA/CD (acceso múltiple con detección de portadora y deserción de colisiones), un método de acceso múltiple con detección de portadoras y detección de colisiones. Una colisión es una situación en la que dos o más ordenadores deciden simultáneamente que la red está libre y comienzan a transmitir datos, lo que provoca que los paquetes que transmiten “choquen” entre sí y se dañen. El nombre del método CSMA/CD se interpreta de la siguiente manera: todas las computadoras en la red parecen "escuchar" el cable, por lo tanto, detectan la portadora. Muy a menudo, varias computadoras en la red "quieren" transmitir datos a la vez, por lo tanto: acceso múltiple. Al transmitir datos, las computadoras "escuchan" el cable para detectar colisiones, pausan la transmisión de datos durante un período de tiempo aleatorio y luego reanudan la transmisión, por lo tanto, detectan colisiones.

La red ALOHA sirvió de base para redes modernas Ethernet, el primero de los cuales es a la vez producto final apareció en 1975 La Ethernet original era una red de 2,94 Mbps que conectaba más de 100 computadoras a través de un cable de 1 km. En 1980 Se adoptó el estándar Ethernet. Hasta la fecha, el número de redes construidas con esta tecnología se estima en 5 millones y el número de ordenadores que funcionan en dichas redes es de 50 millones.

Características principales Redes Ethernet:

topología tradicional - bus lineal;

otras topologías: estrella-bus;

tipo de transmisión: banda estrecha Los sistemas con transmisión de datos de banda estrecha (banda base) los transmiten en forma de una señal digital de una frecuencia. Las señales son pulsos eléctricos o luminosos discretos. Con este método se utiliza toda la capacidad del canal de comunicación para transmitir un pulso, o en otras palabras, señal digital Utiliza todo el ancho de banda del canal. El ancho de banda es la diferencia entre el máximo y el frecuencia mínima, que se puede transmitir por cable. Cada dispositivo en una red de banda estrecha envía datos en ambas direcciones y algunos pueden enviar y recibir datos al mismo tiempo.

método de acceso - CSMA/CD;

especificaciones - IEEE 802.3;

velocidad de transferencia de datos: 10 y 100 Mbit/s;

sistema de cable: cable coaxial grueso y delgado, par trenzado sin blindaje

Ethernet es la arquitectura de red física más popular que se utiliza en la actualidad. Creada en la década de 1960 en la Universidad de Hawái como la red ALOHA, fue la primera red de radio por paquetes en utilizar Carrier Sense Multiple Access con detección de colisiones (CSMA/CD).

En 1972, Robert Metcalf y David Boffs implementaron una arquitectura de red con cableado y circuitos de señalización en Xerox PARC y en 1975 lanzaron el primer producto Ethernet. Esta red original permitió conectar más de 100 ordenadores en una red con una velocidad de transferencia de datos inferior a 3 Mbit/s en una distancia de un kilómetro.

Basándose en la especificación original, Xerox, Intel y Digital crearon una especificación de red mejorada que permite la transferencia de datos a 10 Mbps. Esta especificación se convirtió en la base para posteriores estándar IEEE 802.3. En 1990, el comité IEEE 802.3 publicó una especificación para el funcionamiento de Ethernet a través de un cable de par trenzado.

Ethernet tiene una topología de bus o estrella que utiliza transmisión de señal de banda base y un método de arbitraje de acceso a la red CSMA/CD. Medio de transmisión datos ethernet pasivo, es decir, la transmisión de señales a través de la red está controlada por computadoras.

Ethernet arbitra el acceso a la red mediante el acceso múltiple con detección de operador y la detección de colisiones (CSMA/CD). Esto significa que en un momento dado la red sólo puede ser utilizada por un puesto de trabajo. CSMA/CD funciona de manera similar a los antiguos sistemas telefónicos utilizado en zonas rurales. Si necesitabas hablar por teléfono, tenías que levantar el auricular y escuchar para ver si alguien estaba usando la línea. Si la línea ya estaba ocupada, entonces era imposible marcar el número o hablar. Tuve que simplemente colgar y esperar, y luego escuchar nuevamente para ver si la línea estaba libre. Cuando dos personas marcaban un número al mismo tiempo, se producía un “conflicto” y tenían que colgar y volver a intentarlo. El primero en apoderarse de una línea libre obtuvo acceso y pudo realizar una llamada.

En Ethernet, las estaciones de trabajo envían señales (paquetes) a través de la red. Si ocurre un conflicto, detiene la transmisión, espera un período de tiempo aleatorio y luego la repite. Utilizando reglas similares, las estaciones de trabajo deben competir entre sí por la oportunidad de transmitir información a través de la red. Por este motivo, a Ethernet se le denomina sistema basado en contención. La mayoría de las redes Ethernet funcionan a 10 Mbps.

Marco Ethernet IEEE 802.3

El comité 802yu3 ha definido una base estándar para todos los tipos. Marcos Ethernet. La longitud mínima de la trama es de 24 octetos, la máxima está limitada a 1500 octetos, incluida la carga útil y los encabezados. Los encabezados se utilizan para identificar al destinatario y al remitente de cada paquete. La única limitación de identificación es que cada dirección debe ser única y constar de seis octetos.

Los primeros 12 octetos de cada paquete se asignan a una dirección de destino de 6 octetos (la dirección del destinatario previsto) y una dirección de origen (la dirección del remitente). Los datos de dirección son códigos de dirección. nivel de hardware y a menudo se denominan direcciones MAC. La dirección MAC puede ser una "dirección universalmente configurable" única que se asigna automáticamente a todos los adaptadores de red Ethernet durante su fabricación o una dirección especificada durante la instalación. La dirección MAC asignada automáticamente consta de seis dígitos números hexadecimales, separados por dos puntos, por ejemplo, 99:02:11:D1:8F:19. Los dos primeros pares de números son el número de identificación del fabricante. Cada fabricante de adaptadores de red debe tener licencia de IEEE y recibir una licencia única. número de identificación y rango de direcciones MAC.

Las direcciones personalizadas se conocen como direcciones "personalizadas localmente". Tienen como objetivo identificar la habitación, departamento, propietario de la extensión. correo de voz etc. El uso de direcciones personalizables localmente puede potenciar administrador de red Información extremadamente valiosa para la resolución de problemas. Desafortunadamente, asignar dichas direcciones puede ser una tarea extremadamente difícil y que requiere mucho tiempo.

Las tramas compatibles con 802 pueden contener la dirección de una sola computadora o hacer referencia a un grupo de estaciones de trabajo con una característica común y definible. La transferencia de datos a un grupo de máquinas se denomina multidifusión.

En condiciones normales de funcionamiento, las tarjetas de red Ethernet reciben sólo aquellas tramas cuya dirección de destino coincide con la dirección MAC única de la tarjeta o cumple con el criterio de multidifusión. Sin embargo, la mayoría de los adaptadores de red pueden funcionar en modo de recepción. paquetes de red, correspondiente a la recepción de absolutamente todos los paquetes de la red local, independientemente de sus direcciones. El uso de este modo está asociado al riesgo de acceso no autorizado por parte de otro usuario de la red local, así como al problema de reducir el rendimiento no solo de la red, sino también de la propia computadora.

Si bien la mayoría de las mejoras a 802.3 con respecto a versiones anteriores de Ethernet se encuentran en su propio protocolo, se ha realizado una mejora significativa en la estructura de la trama 802.3. El Comité 802 necesitaba un estándar autosuficiente independiente de buen comportamiento otros protocolos. Por tanto, es inherente a los protocolos. versiones anteriores El campo Tipo de Ethernet de dos octetos de longitud se ha reemplazado por un campo Longitud de longitud similar.

Tener un mínimo determinado y longitud máxima campo definido utilizando la ventana de tiempo de transmisión del mensaje en el peor de los casos, no fue necesario definir el tamaño de trama para protocolo de cliente. En cambio grupo de trabajo 802.3 cambió el propósito del campo de dos octetos, que ahora definía explícitamente la longitud del campo de datos de la trama y asignó la tarea de identificación del protocolo a la LLC. La estructura del marco se ilustra en la Fig. 1.1.

Figura 1.1. Marco Ethernet IEEE 802.3

En la trama Ethernet IEEE 802.3, el campo Tipo tradicional ha sido reemplazado por un campo Longitud. En cambio, se utiliza una subtrama 802.2 cuando es necesario identificar el tipo de protocolo. Otra mejora con respecto al marco 802.3 de sus predecesores es la limitación tamaño total trama en el rango de 64 a 1500 octetos, comenzando desde el principio del campo de dirección del destinatario hasta el final de la secuencia de control de trama.

El preámbulo es una cadena de siete octetos que precede a cada trama y permite sincronizar la transmisión de datos. A continuación se encuentra el inicio del delimitador de fotograma (SFD). El mismo nombre de este octeto habla de su propósito: notifica a todos los dispositivos de la red local sobre el comienzo de la trama. Al SFD le sigue la secuencia repetida 1010101010.

A veces, el SFD se trata como parte integral del preámbulo en lugar de parte del marco mismo, aumentando así el tamaño del preámbulo a ocho octetos.

Ahora veamos el propósito de la secuencia de control de cuadros (FCS). El valor calculado lo asigna a este campo el ordenador que envía la trama. El ordenador que recibe la trama también sabe calcular el valor y así comprobar la integridad del paquete. Un paquete puede dañarse durante la transmisión por muchas razones. Radiación electromagnética, diafonía, etc. puede dañar el paquete sin afectar, no obstante, su entrega a la dirección correcta.

Una vez que se recibe un paquete, se verifica la integridad del campo FCS mediante una técnica de verificación de redundancia cíclica (CRC). La computadora que recibió el paquete realiza los mismos cálculos que la computadora que envió el paquete y compara el valor recibido con el valor leído del campo FCS. Si los valores coinciden, puedes estar seguro de que llegaron los datos correctos. De lo contrario, se envía una solicitud para retransmitir el paquete.

Ethernet 10 Mbit/s

Ethernet utiliza muchos tipos de cables. EN varios tipos Aplicar Ethernet diferentes caracteristicas señalización, pero todos utilizan la misma especificación de trama Ethernet, velocidad de 10 Mbit/s y arbitraje de acceso CSMA/CD. Estos son los cuatro tipos más comunes de sistemas de cableado Ethernet de 10 Mbps:

10 Base 5 o Ethernet grueso con cable coaxial grueso

10 Base 2 o Ethernet delgado con cable coaxial delgado

10 Base T, donde se utiliza cable de par trenzado sin blindaje

10 Base FL, que utiliza cable de fibra óptica monomodo o multimodo

Ethernet 100 Mbps

Para algunas aplicaciones, una velocidad de transferencia de 10 Mbps no es suficiente. Existen dos estándares en competencia que pueden aumentar el rendimiento tradicional a 100 Mbps:

Ethernet 100 Base T o Ethernet rápido

En diseño de red LAN para puesto de trabajo de oficina con base protocolo ethernet Se utilizará el tipo de sistema de cable 10 Base T, que es el más óptimo para pequeñas empresas.

Ahora hablemos de las tecnologías mediante las cuales se transmiten los paquetes de datos. Las tecnologías de red operan en segmentos. redes locales y también se denominan tecnologías LAN o especificaciones de red. La tecnología de red más popular es Ethernet, pero es posible que desee buscar otra tecnología más adecuada para su red.

En esta sección analizaremos la tecnología Ethernet y sus variedades: Ethernet que funciona a una velocidad de 1 Gbit/s (Gigabit Ethernet) y Ethernet que funciona a una velocidad de 10 Gbit/s (Diez Gigabit Ethernet); Hablemos de Token Ring, ATM (modo de transferencia asíncrono) y tecnologías de redes inalámbricas.

Como se mencionó anteriormente, las tecnologías de red se implementan a nivel de enlace de datos. modelo estándar OSI. Esto significa que se pueden caracterizar medios fisicos y la forma de controlar el acceso a estos medios. Trabajar en red requiere la conectividad de individuos dispositivos de red y un cierto orden de su interacción. Por esta razón capa de enlace La transmisión de datos también se denomina capa de control de acceso a medios o capa MAC. Los mensajes ubicados en este nivel se denominan marcos.

El orden de interacción en conexión de red se proporciona únicamente mediante direcciones MAC (números de serie o identificadores). Para transmitir un mensaje desde una red local a una red externa, se requiere un protocolo de capa de red, por ejemplo IP. Las tecnologías de red sólo pueden funcionar en redes de Internet conmutadas, es decir, Es recomendable utilizarlos en redes locales o cuando se transmite por rutas largas, sencillas y sin ramificaciones.

Las tecnologías de red operan en dos niveles.

• Redes acceso publico. Las tecnologías de red permiten la comunicación entre dispositivos, grupos de trabajo y recursos compartidos como impresoras y servidores. Estas redes locales se forman mediante concentradores o conmutadores y proporcionan conexiones a escala "local". Por ejemplo, en una institución grande, las redes de acceso público pueden cubrir un piso.
• Redes troncales. Las tecnologías de red establecen conexiones entre redes públicas y dispositivos como servidores de bases de datos y servidores de correo. Las redes troncales incluyen enrutadores y conmutadores LAN. Normalmente se utilizan para conectar redes dentro del mismo edificio o campus. La Figura 1.4 muestra la diferencia entre redes de acceso público y redes troncales.

Hasta ahora en esta conferencia hemos discutido el hecho de que diferentes computadoras pueden comunicarse entre sí de maneras que son exclusivas para ellos. Pero no son sólo las computadoras las que se comunican. Algunas empresas han desarrollado sus propios fondos propios superar el espacio de interconexión a escala local y global.

Ethernet

En 1970, Xerox Corporation desarrolló la primera versión de Ethernet. Diez años después, como resultado del esfuerzo conjunto con empresas intel y Digital Equipment Corporation (que más tarde se convertiría en Compaq), se lanzó una segunda versión en 1983. Durante los siguientes 20 años, Ethernet se convirtió en la tecnología de redes líder. Quizás Ethernet deba su popularidad a su bajo coste. tarjeta de red Ethernet cuesta menos de 10 dólares y algunos fabricantes integran tarjetas Ethernet en placas base sus computadoras.

Junto con su popularidad, el poder de Ethernet también ha aumentado. El término Ethernet comenzó a utilizarse para describir una tecnología con una velocidad de transferencia de datos de 10 Mb/s. Fast Ethernet, introducido en 1995, operaba a velocidades de 100 Mbps. Al año siguiente apareció Gigabit Ethernet y, en 2002, se propuso 10 Gigabit Ethernet como estándar, llevando la tecnología Ethernet al ámbito mundial. redes informáticas(PÁLIDO). La tecnología Ethernet cumple con la especificación IEEE 802.3.

Nota. El Instituto de Ingenieros Electrónicos (IEEE), que surgió en el siglo XX, desarrolló estándares para la primera y segunda capa del modelo OSI. Los estándares de nivel 3 (y superiores) fueron publicados por Internet Engineering Group ( Grupo de trabajo de ingeniería de Internet-IETF).

Arquitectura Ethernet

La popularidad de Ethernet suele sorprender. Esta tecnología inicialmente no es efectiva. De hecho, sólo el 37% del ancho de banda es apto para su funcionamiento, ya que Ethernet opera en condiciones uso simultáneo canal de comunicación. Los dispositivos conectados a la LAN Ethernet escuchan la línea y esperan a que quede libre para enviar un mensaje. Si dos dispositivos comienzan a transmitir datos simultáneamente y sus paquetes chocan, ambas transmisiones se interrumpen y las estaciones de trabajo hacen un nuevo intento de enviar datos después de un tiempo determinado aleatoriamente.

Ethernet utiliza el algoritmo CSMA/CD (Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones) para escuchar la línea, detectar colisiones e interrumpir la transmisión. CSMA/CD es el semáforo de la tecnología Ethernet y sirve para evitar colisiones aleatorias de paquetes en la red. La Figura 1.5 muestra cómo funciona el algoritmo CSMA/CD.

La tecnología Ethernet utiliza un medio de transmisión común, por lo que todos los dispositivos en una LAN Ethernet reciben todos los mensajes y luego verifican si la dirección de destino coincide con la dirección del propio dispositivo. Si las direcciones coinciden, el mensaje se acepta y pasa por los siete niveles de la pila; de lo contrario, el mensaje se descarta.

La implementación de una arquitectura de red Ethernet conmutada tiene la ventaja de que las líneas que conectan el conmutador con los dispositivos conectados a la red reciben el máximo ancho de banda. Esto se debe a que los paquetes transmitidos no se transmiten a todos los dispositivos de la red, sino que se transmiten desde el conmutador al destino.

Ethernet Gigabit

Gigabit Ethernet es una extensión del estándar Ethernet a velocidades de 1000 Mbps. Este salto se debe a que hereda las capacidades de otras especificaciones de Ethernet (la original de 10 Mbit Ethernet y la de 100 Mbit Fast Ethernet).

La tecnología Gigabit Ethernet es un competidor importante Tecnologías de cajeros automáticos. (Hablaremos brevemente de esta tecnología a continuación). Dado que Ethernet es la tecnología de red más popular, Gigabit Ethernet gana a ATM porque está más estudiada. Fue desarrollado originalmente para su uso en redes locales, pero a medida que las velocidades de transferencia de datos aumentan a 1 Gbit/s, puede usarse como tecnología WAN.

A pesar de alta velocidad transmisión, Ethernet no es muy adecuado para redes globales. Esta tecnología utiliza tramas de tamaño variable, de 64 a 1400 bytes, que no cumplen con las características de calidad de servicio (QoS) de ATM.

Nota. La calidad de servicio (QoS) garantiza que los paquetes se envíen y reciban de la manera más eficiente. En "Conexiones de grupos de trabajo" veremos más de cerca la QoS y su implementación en Windows XP.

Por supuesto, podemos hablar durante mucho tiempo sobre las necesidades específicas y las capacidades operativas de la organización. Si una empresa no se centra en las características de QoS y tiene una base de conocimientos suficiente sobre Ethernet, entonces solución ideal porque es gigabit Ethernet. Una solución popular para dicha red es conectar redes locales públicas con tecnología Fast Ethernet a red troncal, que funciona con tecnología Gigabit Ethernet.

Ethernet de 10 Gigabits

El siguiente paso en Desarrollo de Ethernet se convirtió en 10 Gigabit Ethernet. Las velocidades de transmisión de 10 Mbit/s y 100 Mbit/s en la tecnología Ethernet lo convierten en de buena manera acceso a datos, gigabit Ethernet se está convirtiendo en un candidato para el papel de WAN. Y la implementación de 10 Gigabit Ethernet se está convirtiendo en una verdadera tecnología de red global.

10 Gigabit Ethernet utiliza el protocolo Ethernet, el formato de trama y el tamaño de trama definidos en la especificación IEEE 802.3. tamaño variable El personal sigue siendo un problema, pero existen dificultades fundamentales para agrupar a muchos paquetes pequeños La tecnología Ethernet de 10 Gigabits no existe en una sola línea troncal grande (troncal). Se deben considerar todos los pros y los contras organización específica o situación.

El cumpleaños de Ethernet puede considerarse el 22 de mayo de 1973, cuando Robert Metcalfe y David Boggs publicaron un memorando que describe una red experimental que habían construido en el Centro de Investigación Xerox Palo Alto. Al principio, la red se llamó Ethernet, se basaba en un cable coaxial grueso y proporcionaba una velocidad de transferencia de datos de 2,94 Mbit/s.

Una figura clave en el destino de Ethernet es Robert Metcalf, quien en 1979 crea su propia empresa, 3Com, para hacer realidad sus ideas, al mismo tiempo que comienza a trabajar como consultor en Digital Equipment Corporation (DEC). En DEC, a Metcalf se le asignó la tarea de desarrollar una red cuyas especificaciones no afectaran las patentes de Xerox. Se está creando un proyecto conjunto entre Digital, Intel y Xerox, conocido como DIX. La tarea del consorcio DIX era trasladar Ethernet desde un estado experimental de laboratorio a una tecnología para construir nuevos sistemas que funcionaran con una velocidad de transferencia de datos de 10 Mbit/s, que en aquel momento no era despreciable. Así, Ethernet pasó de ser un desarrollo de Xerox a una tecnología abierta y accesible para todos, lo que resultó ser decisivo en su establecimiento como estándar de red global.

En febrero de 1980, los resultados de DIX se presentaron al IEEE, donde pronto se formó el Grupo 802 para trabajar en el proyecto. Ethernet estaba consolidando su posición como estándar. Para la implementación exitosa de la tecnología, fueron importantes los pasos adicionales de los "padres" de Ethernet para interactuar con otros fabricantes de chips y hardware; por ejemplo, el grupo de desarrollo Digital introdujo un chip Ethernet y textos fuente su software a Advanced Micro Devices (AMD) y Mostek. Como resultado, otras empresas pudieron producir conjuntos de chips Ethernet compatibles, lo que afectó la calidad del hardware y redujo su costo. En marzo de 1981, 3Com presentó el transceptor Ethernet de 10 Mbps y, en septiembre de 1982, el primer adaptador Ethernet para PC.

Después del lanzamiento de los primeros productos, en junio de 1983, el IEEE aprobó los estándares Ethernet 802.3 y Ethernet 10Base5. Se proporcionó un cable coaxial "grueso" como medio de transmisión y cada nodo de la red se conectó mediante un transceptor independiente. Esta implementación resultó costosa. Una alternativa más económica que utilizaba un cable coaxial más delgado y menos costoso era 10Base2. Las estaciones ya no requerían transceptores separados para conectarse al cable. En esta configuración, Ehternet comenzó su marcha victoriosa a través de la ex URSS. Sus principales ventajas fueron la facilidad de implementación y la mínima cantidad de actividad activa. equipo de red. Las deficiencias fueron inmediatamente identificadas. Mientras se conectaban nuevas estaciones, hubo que detener toda la red. Para que la red fallara, bastaba con una rotura del cable en un lugar, por lo que el funcionamiento del sistema de cable requirió manifestaciones de heroísmo aplicado por parte del personal técnico.

El siguiente paso en el desarrollo de Ethernet fue el desarrollo del estándar 10Base-T, que proporcionaba un par trenzado sin blindaje (UTP) como medio de transmisión. Este estándar se basa en desarrollos de SynOptics Communications bajo nombre común LattisNet, que se remonta a 1985. 10Base-T utilizaba una topología en estrella en la que cada estación estaba conectada a un concentrador central. Esta opción de implementación eliminó la necesidad de interrumpir la red mientras se conectaban nuevas estaciones y permitió localizar la búsqueda de roturas de cableado en una línea de estación central. Los fabricantes tienen la oportunidad de incorporar herramientas de gestión y supervisión de redes en los concentradores. En septiembre de 1990, IEEE aprobó el estándar 10Base-T.

La especificación Ethernet 10Base5 proporciona las siguientes condiciones (Figura 2.7):

Medio de transmisión: cable coaxial “grueso” de unos 12 mm de diámetro (RG-8 o RG-11) con impedancia de onda 50 ohmios.

La longitud del cable entre estaciones adyacentes es de al menos 2,5 m.

La longitud máxima de un segmento de red no supera los 500 m.

La longitud total de todos los cables en segmentos no supera los 2.500 m.

El número total de nodos por segmento de red no supera los 100.

El segmento termina con terminadores, uno de los cuales debe estar conectado a tierra.

Los cables de acometida pueden ser tan cortos como se desee, pero la distancia desde el transceptor al adaptador no supera los 50 m. Idealmente, la distancia entre estaciones adyacentes debería ser múltiplo de 2,5 m. Las principales ventajas de 10Base5: longitud del segmento larga. buena inmunidad al ruido del cable y alto voltaje de aislamiento del transceptor. Debido a estas cualidades, la Ethernet "gruesa" se utilizó con mayor frecuencia para colocar segmentos básicos (Backbone). Ahora este estándar ha sido reemplazado casi por completo por implementaciones de Ethernet más baratas y productivas.

Figura 2.7 –Ethernet 10Base5

Una red Ethernet 10Base2 a menudo se denomina “Ethernet delgada” o Thinnet debido al cableado utilizado. Este es uno de los tipos de redes más fáciles de instalar y más económicos. La topología de la red es un bus común. El cable se tiende a lo largo del recorrido donde se ubican los puestos de trabajo, que se conectan al segmento mediante conectores en T. Las secciones de red que conectan estaciones vecinas se conectan a conectores en T mediante conectores BNC. Los conectores I se utilizan para conectar dos secciones de cable. No hay más de 1024 estaciones en la red. Ahora 10base2 se utiliza en redes "domésticas".

Figura 2.8 –Ethernet 10Base2

Limitaciones según la especificación Ethernet 10Base2 (Figura 2.8):

El medio de transmisión es un cable coaxial "delgado" (de unos 6 mm de diámetro) (RG-58 de varias modificaciones) con una impedancia característica de 50 ohmios.

La longitud del cable entre estaciones adyacentes es de al menos 0,5 m.

La longitud máxima de un segmento de red no supera los 185 m.

La longitud total de todos los cables en segmentos (conectados a través de repetidores) no supera los 925 m.

El número total de nodos por segmento de red no supera los 30.

El segmento termina con terminadores, uno de los cuales está conectado a tierra.

No se permiten ramas de un segmento.

Al construir redes utilizando la topología física de “bus común”, se aplica la regla 5-4-3:

no más de 5 segmentos de red;

no se pueden combinar más de 4 repetidores;

en este caso, las estaciones se pueden conectar en no más de 3 segmentos, los 2 restantes se pueden usar para aumentar la longitud total de la red.

La especificación Ethernet 10Base-T sigue el estándar IEEE 802.3i adoptado en 1991. Limitaciones de la especificación Ethernet 10Base-T:

Medio de transmisión: cable de par trenzado sin blindaje (UTP – Unshielded Twisted Pair) categoría 3 y superior. En este caso, se utilizan 2 pares: uno para recepción y el segundo para transmisión.

Topología física "estrella".

La longitud del cable entre la estación y el hub no supera los 100 m.

El diámetro máximo de la red no supera los 500 m.

El número de estaciones en la red no supera las 1024.

En una red 10Base-T, el término "segmento" se aplica a una conexión de estación a concentrador. Los costos adicionales de 10Base-T de un concentrador y más cableado se compensan con una mayor confiabilidad y facilidad de uso. Los indicadores, presentes incluso en los concentradores más simples, le permiten encontrar rápidamente un cable defectuoso. Los modelos de hub administrado son capaces de monitorear y administrar la red. La compatibilidad del sistema de cableado con los estándares Fast Ethernet aumenta el rendimiento sin cambiar los sistemas de cableado. Para la terminación de cables se utilizan conectores de ocho pines y enchufes RJ-45.

La regla 5-4-3 al construir redes utilizando una topología física en estrella se puede interpretar en este caso de la siguiente manera:

No se pueden conectar en cascada más de 4 concentradores;

El "árbol" de concentradores en cascada debe construirse de tal manera que entre dos estaciones cualesquiera de la red no haya más de 4 concentradores (en redes mixtas puede haber excepciones a esta regla, por ejemplo, si uno de los concentradores admite no sólo par trenzado, sino también cable de fibra óptica, Eso numero valido los concentradores en cascada aumentan a 5).

Figura 2.9– Ethernet 10Base – T

El medio de transmisión de datos estándar 10Base-F es la fibra óptica. El estándar repite la topología y los elementos funcionales de 10Base-T: un concentrador, a cuyos puertos se conectan los adaptadores de red de la estación mediante cable. Para conectar el adaptador al repetidor, se utilizan dos fibras ópticas: una para recepción y otra para transmisión.

Hay varios sabores de 10Base-F. El primer estándar para utilizar fibra óptica en redes Ethernet fue FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link). Limitación de longitud lineas de fibra optica entre repetidores 1 km con una longitud total de red de no más de 2,5 km. El número máximo de repetidores es 4.

En el estándar 10Base-FL, destinado a conectar estaciones a un hub, la longitud de un segmento de fibra óptica es de hasta 2 km con una longitud total de red de no más de 2,5 km. El número máximo de repetidores también es 4. Se dan restricciones de longitud de cable para cable multimodo. El uso de cable monomodo permite tender segmentos de hasta 20 km de longitud.

También existe un estándar 10Base-FB diseñado para la conexión troncal de repetidores. El límite de longitud del segmento es de 2 km con una longitud total de la red de 2,74 km. Número de repetidores: hasta 5. rasgo característico 10Base-FB es la capacidad de los repetidores para detectar fallas en los puertos primarios y cambiar a puertos de respaldo intercambiando señales especiales que son diferentes de las señales de datos.

Los estándares 10Base-FL y 10Base-FB no son compatibles entre sí. El bajo costo del equipo 10Base-FL le ha permitido superar en popularidad a las redes de fibra óptica de otros estándares.

Terminar cables de fibra óptica es una tarea mucho más compleja que terminar cables de cobre. Es necesario alinear con precisión los ejes del material conductor de luz: fibras y conectores. Los tipos de conectores se diferencian entre sí principalmente por el tamaño y la forma del borde guía. Si los primeros conectores bicónicos utilizaban bordes cónicos, hoy en día se utilizan conectores SC (sección transversal cuadrada), que tienen un borde cuadrado. Para asegurar de forma segura el conector en el zócalo, los primeros tipos de conectores utilizaban fijación de bayoneta (ST) o roscada (SMA). Actualmente, los conectores SC utilizan tecnología push-pull, que implica encajar el conector en el zócalo. Los conectores tipo SC se utilizan no sólo en redes locales, sino también en sistemas de telecomunicaciones y redes de televisión por cable.

Un problema aparte es la conexión de fibras ópticas. Se logra una conexión confiable y duradera soldando fibras, lo que requiere equipos y habilidades especiales.

El ámbito de aplicación de la fibra óptica en redes Ethernet son los canales troncales, las conexiones entre edificios, así como aquellos casos en los que el uso de cables de cobre es imposible debido a largas distancias o fuertes interferencias electromagnéticas en la zona de tendido de cables. Hoy en día, el estándar 10Base-F está siendo reemplazado por estándares Ethernet más rápidos en cables de fibra óptica.

En 1992, un grupo de fabricantes de equipos de red, incluidos líderes en tecnología Ethernet como SynOptics, 3Com y varios otros, formaron la Fast Ethernet Alliance, una asociación sin fines de lucro, para desarrollar un estándar para una nueva tecnología que resumiría los logros de cada individuo. Empresas en el campo del estándar de alta velocidad sucesor de Ethernet. La nueva tecnología se llama Fast Ethernet.

Al mismo tiempo, se inició el trabajo en el Instituto de Normalización IEEE. nueva tecnología– Allí se formó un grupo de investigación para estudiar el potencial técnico de las tecnologías de alta velocidad. Entre finales de 1992 y finales de 1993, el equipo de IEEE estudió soluciones de 100 Mbit ofrecidas por varios proveedores. Junto con las propuestas de Fast Ethernet Alliance, el grupo también analizó otras tecnologías de alta velocidad propuestas por Hewlett-Packard y AT&T.

El debate se centró en la cuestión del mantenimiento del método de acceso CSMA/CD competitivo. La propuesta Fast Ethernet conservó este método y, por lo tanto, proporcionó continuidad y coherencia entre las redes 10Base-T y 100Base-T. La coalición HP-AT&T, que contaba con el respaldo de muchos menos proveedores en la industria de redes que la Fast Ethernet Alliance, propuso un método de acceso completamente nuevo llamado Demand Priority. Cambió significativamente el comportamiento de los nodos de la red, por lo que no podía encajar en la tecnología Ethernet y el estándar 802.3, y se organizó un nuevo comité IEEE 802.12 para estandarizarlo.

Las redes Token Ring, al igual que las redes Ethernet, utilizan un medio de transmisión de datos compartido, que consta de segmentos de cable que conectan todas las estaciones de la red en un anillo. El anillo se considera como un recurso común compartido, y para acceder a él no se utiliza un algoritmo aleatorio, como en las redes Ethernet, sino determinista, basado en la transferencia por parte de las estaciones del derecho a utilizar el anillo en en un cierto orden. El derecho a utilizar el anillo se transfiere mediante un marco de formato especial llamado token o token.

El estándar Token Ring fue adoptado por el comité 802.5 en 1985. Al mismo tiempo empresa ibm ha adoptado el estándar Token Ring como su tecnología de red central. Actualmente, IBM es el principal creador de tendencias en la tecnología Token Ring y produce alrededor del 60% de los adaptadores de red para esta tecnología.

Las redes Token Ring funcionan a dos velocidades de bits: 4 Mbit/s y 16 Mbit/s. La primera velocidad está definida en el estándar 802.5 y la segunda es un nuevo estándar de facto que surgió como resultado del desarrollo de la tecnología Token Ring. No se permiten estaciones de mezcla que funcionen a diferentes velocidades en un anillo.

Las redes Token Ring, que funcionan a una velocidad de 16 Mbit/s, también presentan algunas mejoras en el algoritmo de acceso respecto al estándar de 4 Mbit/s.