Формат кадра Ehternet

Технология Ethernet

Технология Ethernet была разработана в исследовательском центре компании Xerox в 70-х годах и достигла своего нынешнего лидирующего положения в 80-х.

Технология Ethernet стала базой спецификации IEEE 802.3, которая бы­ла опубликована в 1980 году. Вскоре после этого компании Digital Equipment (DEC), Intel и Xerox совместно разработали и приняли вторую версию спецификации Ethernet, совместимую с IEEE 802.3. В настоящее время термин Ether­net чаще всего используют для описания всех локальных сетей, работающих в соответствии с принципами CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) — множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий, что соответствует спецификации Ethernet IEEE 802.3.

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики.

· Традиционная топология - линейная шина.

· Другие топологии - звезда-шина.

· Тип передачи - узкополосная.

· Метод доступа - CSMA/CD.

Технология Ethernet достаточно бурно эволюционировала с момента своего зарождения. В таблице 2.1.показана шкала эволюционного развития, представлен­ная в формате nBASE-X (n — номинальная скорость передачи информации в Мбит/с, а X — среда передачи). В таблице 2.1 также приведена максимально допус­тимая длина кабеля.

Таблица 2.1.

Технологии и соответствующие скорости передачи

Тип ___	Скорость передачи	Длина
10BASE-5	10 Мбит/с, толстый коаксиал	500м
10BASE-2	10 Мбит/с, тонкий коаксиал	185м
10BASE-T	10 Мбит/с, неэкранированная витая пара	100м
10BASE-FL	10 Мбит/с, оптоволоконный кабель	2км
100BASE-TX	100 Мбит/с, неэкранированная витая пара (2 пары)	100м
100BASE-T4	100 Мбит/с, неэкранированная витая пара (4 пары)	100м
100BASE-FX	100 Мбит/с, оптоволоконный кабель	412 м/2 км
1000BASE-SX	1000 Мбит/с (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель (62.5/125 мкм)	260 м
1000BASE-SX	1000 Мбит/с (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель (50/125 мкм)	500м
1000BASE-LX	1000 Мбит/с (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель (62.5/125 мкм)	400м
1000BASE-LX	1000 Мбит/с (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель (50/125 мкм)	550м
1000BASE-LX	1000 Мбит/с (1 Гбит/с), одномодовый оптоволоконный кабель (9/126 мкм)	5000м
1000BASE-CX	1000 Мбит/с, экранированный сбалансированный медный кабель	25м

Данные, передаваемые в сети Ethernet, разбиты на кадры. Так как существует несколько типов кадров, для того, чтобы понять друг друга, отправитель и получатель должны использовать один и тот же тип кад­ров. Кадры могут быть четырех разных форматов, несколько отличающихся друг от друга.

Для успешной доставки информации получателю каждый кадр должен кроме данных содержать дополнительную служебную информацию: длину поля данных, физические адреса отправителя и получателя, тип сетевого протокола и т. д.

Для того чтобы рабочие станции имели возможность взаимодействовать с сервером в одном сегменте сети, они должны поддерживать единый формат кадра. Существуют четыре основных разновидности кадров Ethernet:

· Ethernet Type II

· Ethernet 802.3

· Ethernet 802.2

· Ethernet SNAP (SubNetwork Access Protocol).

Рассмотрим поля, общие для всех четырех типов кадров (рис.2.1.)

Рис.2.1. Общий формат кадров Ethernet

Поля в кадре имеют следующие значения:

Поля «Преамбула» и «Признак начала кадра» предназначены для синх­ронизации отправителя и получателя. Преамбула представляет собой 7-байтовую последовательность единиц и нулей. Поле признака начала кадра имеет размер 1 байт. Эти поля не принимаются в расчет при вычис­лении длины кадра.

Поле «Адрес получателя» состоит из 6 байт и содержит физический адрес устройства в сети, которому адресован данный кадр. Значения этого и следующего поля являются уникальными. Каждому производителю адаптеров Ethernet назначаются первые три байта адреса, а оставшиеся три байта определяются непосредственно самим производителем. Напри­мер, для адаптеров фирмы 3Com физические адреса будут начинаться с 0020AF. Первый бит адреса получателя имеет специальное значение. Если он равен 0, то это адрес конкретного устройства (только в этом случае первые три байта служат для идентификации производителя сетевой платы), а если 1 — широковещательный. Обычно в широковещатель­ном адресе все оставшиеся биты тоже устанавливаются равными единице (FF FF FF FF FF FF).

Поле «Адрес отправителя» состоит из 6 байт и содержит физический адрес устройства в сети, которое отправило данный кадр. Первый бит ад­реса отправителя всегда равен нулю.

Поле «Длина/тип» может содержать длину или тип кадра в зависимости от используемого кадра Ethernet. Если поле задает длину, она указывается в двух байтах. Если тип — то содержимое поля указывает на тип протоко­ла верхнего уровня, которому принадлежит данный кадр. Например, при использовании протокола IPX поле имеет значение 8137, а для протокола IP - 0800.

Поле «Данные» содержит данные кадра. Чаще всего — это информация, нужная протоколам верхнего уровня. Данное поле не имеет фиксирован­ной длины.

Поле •«Контрольная сумма»- содержит результат вычисления контроль­ной суммы всех полей за исключением преамбулы, признака начала кадра и самой контрольной суммы. Вычисление выполняется отправителем и добавляется в кадр. Аналогичная процедура вычисления выполняется и на устройстве получателя. В случае, если результат вычисления не совпадает со значением данного поля, предполагается, что произошла ошибка при передаче. В этом случае кадр считается испорченным и игнорируется. Следует отметить; что минимальная допустимая длина для всех четырех типов кадров Ethernet составляет 64 байта, а максимальная — 1518 байт. Так как на служебную информацию в кадре отводится 18 байт, то поле «Данные» может иметь длину от 46 до 1500 байт. Если передаваемые по сети данные мень­ше допустимой минимальной длины, кадр будет автоматически дополняться до 46 байт. Столь жесткие ограничения на минимальную длину кадра введены для обеспечения нормальной работы механизма обнаружения коллизий.

2.2.3. Стандарты IEEE на 10 Мбит/с.

Существует четыре тополо­гии Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с:

• стандарт l0BaseT

• стандарт 10Base2

• стандарт l0Base5

• стандарт l0BaseFL

Стандарт l0BaseT. В 1990 г. IEEE опубликовал специфика­цию 802.3 для построения сети Ethernet на основе витой пары. 10BaseT (10 - скорость передачи, Мбит/с; Base - узкополосная; Т - витая пара) - сеть Ethernet, которая для соединения компью­теров обычно использует неэкранированную витую пару (UTP). Тем не менее и экранированная витая пара (STP) также может применяться в топологии l0BaseT без изменения каких-либо ее параметров.

Большинство сетей этого типа строится в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляет собой шину, как и дру­гие конфигурации Ethernet. Обычно концентратор сети l0BaseT выступает как многопортовый репитер. Каждый компьютер подклю­чается к концентратору (рис. 2.2), и использует две пары проводов: одну для приема, другую для передачи.

Максимальная длина сегмента l0BaseT - 100 м. Минималь­ная длина кабеля - 2,5 м. ЛВС l0BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.

Рис. 2.2. Использование активного концентратора для увеличения длины кабеля

Стандарт 10Base2. В соответствии со спецификацией IEEE 802.3 эта топология называется 10Base2 (2 - передача на расстоя­ние, примерно в два раза превышающее 100 м).

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель, или тонкий Ethernet, с максимальной длиной сегмента 185 м. Минимальная длина кабеля 0,5 м. Кроме того, существует ограничение на максимальное количество компьютеров, которое может быть размещено на 185-метровом сегменте кабеля, -30 штук.

Компоненты кабеля «Тонкий» Ethernet:

· BNC - баррел-коннекторы;

· BNC Т - коннекторы;

· BNC - терминаторы.

Сети на «тонком» Ethernet обычно имеют топологию «шина». Стандарты IEEE для «тонкого» Ethernet не предусматривают ис­пользование кабеля трансивера между Т-коннектором и компь­ютером. Вместо этого Т-коннектор располагают непосредствен­но на плате сетевого адаптера.

BNC баррел-коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволя­ет увеличить его общую длину. Например, если нужен кабель длиной 30 м, а есть сегменты тонкого кабеля по 20 м и 5 м, то соединяют двумя баррел-коннекторами эти сегменты, чтобы по­лучить кабель нужной длины. Однако использование баррел-коннекторов желательно свести к минимуму, поскольку они ухудша­ют качество сигнала.

Сеть на «тонком» Ethernet - экономичный способ реализа­ции сетей для небольших отделений и рабочих групп. Использу­емый в такого типа сетях кабель:

• относительно недорогой,

• прост в установке,

• легко конфигурируется.

По спецификации IEEE 802.3 сеть на «тонком» Ethernet мо­жет поддерживать до 30 узлов (компьютеров и репитеров) на один кабельный сегмент.

Правило 5-4-3 для 10 Base2. Сеть на «тонком» Ethernet может состоять максимум из 5 сегментов кабеля, соединенных 4 репите­рами, но только к 3 сегментам могут быть подключены рабочие станции. Таким образом, 2 сегмента остаются зарезервирован­ными для репитеров, их "называют межрепитерными связями. Такая конфигурация известна как правило 5-4-3.

На рис. 2.3 показаны 5 магистральных сегментов и 4 репите­ра. К магистральным сегментам 1, 2, 5 подключены компьюте­ры. Магистральные сегменты 3, 4 предназначены только для уве­личения общей длины сети.

Поскольку для сетей на «тонком» Ethernet ограничения слиш­ком жесткие, большие предприятия, чтобы соединить сегменты и увеличить общую длину сети до 925 м, используют репитеры.

Стандарт 10 Base 5. В соответствии со спецификацией IEЕЕ эта топология называется 10Base5. Известно и другое ее назва­ние - стандартный Ethernet.

Сети на толстом коаксиальном кабеле («толстый» Ethernet) обычно используют топологию «шина». «Толстый» Ethernet мо­жет поддерживать до 100 узлов на магистральный сегмент. Ма­гистраль - главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитера­ми. Сегмент «толстого» Ethernet может иметь длину 500 м при общей длине сети 2500 м.

Расстояния и допуски для «толстого» Ethernet больше, чем для «тонкого» Ethernet.

Компоненты кабельной системы 10 Base5:

· Трансиверы. Они, обеспечивая связь между компьютером и
главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира», соединен­ным с кабелем.

· Кабели трансиверов. Кабель трансивера (ответвляющийся кабель) соединяет трансивер с платой сетевого адаптера (рис. 2.4)

· DIX-коннектор, или AUI-коннектор, располагаемый на ка­беле трансивера.

Коннекторы N-серии (в том числе баррел-коннекторы) и терминаторы N-серии

Компоненты «толстого» Ethernet работают так же, как ком­поненты тонкого Ethernet..

Правило 5-4-3 для 10 Base5 - «толстого» Ethernet. Сеть на «тол­стом» Ethernet может состоять максимум из 5 магистральных сег­ментов, соединенных репитерами, но только к 3 сегментам при этом могут быть подключены компьютеры (рис. 2.5). При вы­числении общей длины кабеля «толстый» Ethernet длина кабеля трансивера не учитывается, т.е. в расчет принимают только дли­ну сегмента кабеля «толстый» Ethernet.

Минимальное расстояние между соседними подключениями - 2,5 м. В это расстояние не входит длина кабеля трансивера. «Тол­стый» Ethernet был разработан для построения ЛВС в.рамках большого отдела или всего здания.

Рис.2..3. Правило 5-4-3 для тонкого Ethernet

Рис. 2.4. «Толстый» Ethernet с подключенным трансивером

Рис.2..5. Правило 5-4-3 для толстого Ethernet. 1, 2, 3, 4 и 5 – сегменты ЛВС.

Комбинирование «толстого» и «тонкого» Ethernet. Обычно в крупных сетях используют толстый и тонкий Ethernet. Толстый Ethernet хорошо подходит в качестве магистрали, а для ответв­ляющихся сегментов применяют тонкий Ethernet. Трансивер со­единяется с кабелем «Толстый Ethernet», AUI-коннектор кабеля трансивера включается в репитер. Ответвляющиеся сегменты тон­кого Ethernet соединяются с репитером, а к ним уже подключа­ются компьютеры.

Стандарт 10 Base FL ..On представляет собой сеть Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соединены оптоволоконным кабелем.

Основная причина популярности l0BaseFL - возможность прокладывать кабель между репитерами на большие расстояния (например, между зданиями). Максимальная длина сегмента l0BaseFL- 2000м.

2.2.4. Стандарты IEEE на 100 Мбит/с. Технология Fast Ethernet

Сеть Fast Ethernet - это составная часть стандарта IEEE 802.3, появившаяся совсем недавно, в 1995 году. Она представ­ляет собой более быструю версию стандартной сети Ethernet, использующую все тот же метод доступа CSMA/CD, но работающую на значительно большей скорости передачи 100 Мбит/с. Сохраняется также в Fast Ethernet формат пакета (кадра), принятый в классической версии Ethernet. С целью сохранения совместимости с более ранними версиями Ethernet стандарт определяет для Fast Ethernet специальный механизм автоматического определения скорости передачи в режиме автодиалога (оригинальное название - Auto-Negotiation), что позволяет сетевым адаптерам Fast Ethernet автоматически пе­реключаться со скорости 10 Мбит/с на скорость 100 Мбит/с и наоборот.

Основная топология сети Fast Ethernet - пассивная звез­да, это сближает ее с типами традиционной сети Ethernet 10BASE-T и 10BASE-FL. Точно так же Fast Ethernet требует обязательного применения более дорогих концентраторов чем при использовании Ethernet. Концентраторы в этом случае могут соединяться между собой связными сегментами, что позволяет строить сложные конфигурации.

Стандарт определяет три типа среды передачи для Fast Ethernet:

· 100BASE-T4, т. е. передача идет со скоростью 100 Мбит/с восновной полосе частот по четырем витым парам электрических проводов;

· 100 ВASE-TX, т. е. передача идет со скоростью 100 Мбит/с в основной полосе часто по двум витым парам электрических проводов;

· 100BASE-FX, т. е. передача идет со скоростью 100 Мбит/с в основной полосе частот по двум оптоволоконным кабелям.

Стандарты 100BASE-TX и 100BASE-FX основаны на стандартах ANSI (American National Standards Institute), разработанных первоначально для оптоволоконной сети FDDI, и часто объединяются под названием 100BASE-X. Стандарты 100BASE-T4 и 100BASE-TX объединяются названием 100BASE-T. Стандарт 100BASE-T4 был предложен для того, чтобы использовать витые пары более низкого качества.

Для присоединения сетевого адаптера к сетевому кабелю в сети Fast Ethernet иногда используются специальные транси­веры, ориентированные на какой-то один тип кабеля. В этом случае применяемый сетевой адаптер не зависит от типа сре­ды передачи, что повышает гибкость системы. Трансивер при этом подключается к адаптеру трансиверным кабелем длиной до 0,5 м, оснащенным 40-контактным разъемом. Однако гораздо чаще сетевой адаптер ориентируется изготовителем на какой-то один неизменный тип среды передачи, и трансивер при этом уже не требуется, так как сетевой кабель подключается непосредственно к адаптеру. Адаптер в данном случае оснащается соответствующим кабелю разъемом. Стандарт определяет два типа (класса) репитеров (концентраторов) для Fast Ethernet.

· Репитеры Класса I характеризуются тем, что они пре­образуют приходящие по сегментам сигналы в цифровую фор­му прежде чем передавать их во все другие сегменты. Поэтому к ним можно подсоединять сегменты разных типов: 100BASE­TX, 100BASE-T4 и 100BASE-FX. Но процесс преобразования требует временной задержки, поэтому можно использовать только один репитер Класса I в пределах одной зоны конф­ликта (collision domain).

· Репитеры Класса II непосредственно повторяют при­ходящие на них сигналы и передают их в другие сегменты без преобразования. Поэтому к ним можно подключать только сегменты одного типа (например, 100BASE-TX) или сегмен­ты, использующие одну систему сигналов (например, 100BASE-TX и 100BASE-FX). Задержка в репитерах Класса II меньше, чем в репитерах Класса I, поэтому можно приме­нять два таких репитера в пределах одной зоны конфликта (collision domain).

К репитерам (концентраторам) Класса I можно подклю­чать специальные удаленные управляющие станции, которые предназначены для контроля за нагрузкой сети, за интенсив­ностью ошибок, а также для автоматического отключения не­исправных сегментов. При этом для обмена с управляющей станцией применяется специально разработанный протокол обмена SNMP (Simple Network Management Protocol).

Согласно стандарту, репитеры (концентраторы) Fast Ethernet должны иметь маркировку класса в виде римских цифр I и II, заключенных в кружок.

Аппаратура 100BASE-TX (Fast Ethernet, сдвоенная витая пара)

Схема объединения компьютеров в сеть 100ВASE-TX, практически ничем не отличается от схемы 10BASE-T (рис.2.6.).

Рис.2.6. Схема объединения компьютеров в сеть 100ВASE-TX

Для присоединения неэкранированных кабелей, содержа­щих две витые пары (волновое сопротивление 100 Ом), так же, как и в 10BASE-T, используются 8-контактные разъемы типа RJ-45. Но эти разъемы (категории 5) несколько отличаются от разъемов категории 3. Длина кабеля так же не может превы­шать 100 метров. Так же используется топология типа «пас­сивная звезда» с концентратором в центре. Только сетевые адаптеры должны быть Fast Ethernet, концентратор рассчитан на подключение сегментов 100BASE-TX, и кабель должен быть более совершенным (категории 5). Между адаптерами и сете­выми кабелями могут включаться трансиверы.

Если в случае применения 10BASE-T пре­дельная длина кабеля в 100 м ограничена только качеством кабеля (точнее, потерями в нем) и может быть увеличена при использовании более совершенного кабеля (например, до 150 м), то в случае применения 100BASE-TX предельная длина 100м определяется заданными временными соотношениями обме­на (ограничением на двойное время прохождения) и не может быть увеличена ни при каких условиях. Поэтому стандарт ре­комендует ограничиваться длиной сегмента в 90 м, чтобы иметь 10% запас.

Из восьми контактов разъема используется только 4 кон­такта два для передачи и два для приема (передача производится дифференциальными сигналами). Стандарт пре­дусматривает также возможность применения экранированно­го сетевого кабеля с двумя витыми парами (волновое сопро­тивление - 150 Ом). В этом случае применяется 9-контактный разъем D-типа. Для соединения двух компьютеров без применения кон­центраторов может использоваться стандартный «перекрест­ный» (crossover) кабель.

Для контроля целостности сети в 100BASE-TX предусмот­рена передача в интервалах между сетевыми пакетами специ­альных сигналов.

Аппаратура 100BASE-T4 (Fast Ethernet, счетверенная витая пара)

Основное отличие аппаратуры 100ВА5Е-Т4 от 100BASE­TX состоит в том, что в качестве соединительных кабелей в ней используются неэкранированные кабели, содержащие че­тыре витые пары. При этом кабель может быть менее каче­ственным, чем в случае применения 100BASE-TX (категории 3, 4 или 5). Принятая в 100BASE-T4 система сигналов обеспе­чивает ту же самую скорость 100 Мбит/с на любом из этих ка­белей, хотя стандарт рекомендует использовать кабель кате­гории 5.

Схема объединения компьютеров в сеть ничем не отлича­ется от 100BASE-TX. Длина кабелей точно так же не может превышать 100 м (стандарт рекомендует ограничи­ваться 90 м для 10% запаса). Между адаптерами и кабелями в случае необходимости могут включаться трансиверы.

Для подключения сетевого кабеля к адаптеру (трансиверу) используются 8-контактные разъемы типа RJ-45.

Обмен данными идет по одной передающей витой паре, по одной приемной витой паре и по двум двунаправленным витым парам с использованием дифференциальных сигналов.

Для связи двух компьютеров без применения концентра­торов используется «перекрестный» кабель.

Аппаратура 100BASE-FX (Fast Ethernet, оптоволоконный кабель)

Применение оптоволоконного кабеля и в этом случае по­зволяет существенно увеличить протяженность сети, а также избавиться от электрических наводок и повысить секретность передаваемой информации.

Аппаратура 100BASE-FX очень близка к аппаратуре 10BASE-FL. Точно так же здесь используется топология типа «пассивная звезда» с подключением компьютеров к концент­ратору с помощью двух разнонаправленных оптоволоконных кабелей (рис.2.7). Между сетевыми адаптерами и кабелями возможно включение трансиверов. Оптоволоконные кабели подключаются к адаптеру (трансиверу) с помощью разъемов типа SC, ST или FDDI. Для присоединения разъемов SC и FDD1 достаточно просто вставить их в гнездо, а разъемы ST имеют байонетный механизм.

Концентратор [оптоволоконный]

TXRX TXRX TXRX

Рис. 2.7. Подключение компьютеров к сети 100BASE-FX

Максимальная длина кабеля между компьютером и концен­тратором составляет 412 метров, причем это ограничение опре­деляется не качеством кабеля, а временными соотношениями. Согласно стандарту, в этом случае необходимо применять многомодовый оптоволоконный кабель (MMF). Существует мно­го типов такого кабеля с разными типами оболочек - одинар­ных и сдвоенных. Передача производится светом с длиной волны 1350 нм (инфракрасный диапазон). Потери мощности сигнала в сегменте (в кабеле и разъемах) не должны превы­шать 11 дБ. При этом надо учитывать, что потери в кабеле со­ставляют 1-2 дБ на километр длины, а потери в разъеме - от 0,5 до 2 дБ (при условии, что разъем установлен качественно).

Как и в других сегментах Fast Ethernet в 100BASE-FX предусмотрен контроль за целостностью сети, для чего в промежутках между сетевыми пакетами по кабелю передает­ся специальный сигнал. Целостность сети индицируется светодиодами.

Выбор конфигурации Fast Ethernet

Точно так же, как и в случае применения Ethernet, для оп­ределения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагает две модели, называемые Transmission System Model 1 и Transmission System Model 2. При этом пер­вая модель основана па несложных правилах, а вторая исполь­зует систему расчетов.

В соответствии с первой моделью, при выборе конфигу­рации надо руководствоваться следующими принципами.

· Сегменты, выполненные на электрических кабелях (ви­тых парах), не должны быть длиннее 100 м.

· Сегменты, выполненные на оптоволоконных кабелях, не должны быть длиннее 412 м.

· Если используются трансиверы, то трансиверные кабе­ли не должны быть длиннее 50 см.

При выполнении этих правил надо руководствоваться таблицей 2., определяющей максимальные размеры (в метрах) зоны конфликта (т. е. максимальное расстояние между абонен­тами сети, не разделенными коммутаторами). При этом в двух последних столбцах таблицы, относящихся к случаю исполь­зования смешанных сред передачи (как витых пар, так и опто­волоконных кабелей), предполагается, что длина витой пары составляет 100 м, применяется только один оптоволоконный кабель. Первая строка относится к соединению двух компью­теров без применения репитера. Нереализуемые ситуации от­мечены в таблице прочерками.

Таблица 2.2.

Максимальные размеры зоны конфликта сети Fast Ethernet (в соответствии с первой моделью)

Тип репитера (концентратора)	Витая пара	OB-кабель	Т4иFХ	ТХиFХ
Без репитера (два абонента)			—	—
Один репитер класса I				260,8
Один репитер класса II			—	308,8
Два репитера класса II			—	216,2

Пример сети максимальной конфигурации в соответствии с первой моделью для витой пары показан на рис.2.8.

Здесь максимальный размер зоны конфликта складыва­ли из сегментов А, В и С, и составляет 100+5+100=205 м, что удовлетворяет условию работоспособности сети (табл. Нижняя строчка, первый столбец). Размеры сегментов могут «Изменяться, но их сумма не должна превышать тех же 205 м. Сегмент D также входит в зону конфликта, так как коммутатор тоже является передатчиком пакетов сети. Поэтому его длина не может превышать в нашем случае 100 м, чтобы суммарная длина сегментов А, В и D не превысила все тех же 205 м. Сегменты, отделенные от рассматриваемой зоны конфликта коммутатором, не влияют на ее работоспособность.

Вторая модель основана на вычислении суммарного двоичного времени прохождения сигнала по сети.. В отличие от второй модели, используемой для оценки конфигурации сети Ethernet, здесь не проводится расчетов межкадрового интервала. Это связано с тем, что максимальное количество репитеров и концентраторов, допустимых в Fast Ethernet, не может вызвать заметного сокращения межкадрового интервала.

Для расчетов в соответствии со второй моделью сначала надо выделить в сети путь с максимальным двойным временем прохождения и максимальным числом репитеров (концентраторов) между компьютерами. Если таких путей несколько, то расчет должен производиться для каждого из них. Расчет в данном случае ведется на основании таблицы 2.3..

Таблица 2.3.

Задержки компонентов сети Fast Ethernet (величины задержек даны в битовых интервалах)

Тип сегмента	Задержка на метр	Макс, задержка
Два абонента TX/FX	–
Два абонента Т4	–
Один абонент Т4 и один TX/FX	–
Сегмент на кабеле категории 3	1,14	114 (100 м)
Сегмент на кабеле категории 4	1,14	114 (100 м)
Сегмент на кабеле категории 5	1,112	111,2 (100 м)
Экранированная витая пара	1,112	111,2 (100 м)
Оптоволоконный кабель	1,0	412 (412 м)
Репитер (концентратор) класса I	–
Репитер (концентратор) класса II с портами TX/FX	–
Репитер (концентратор) класса II с портами T4	–

Для вычисления полного двойного (кругового) времени прохождения для сегмента сети необходимо умножить длину сегмента на величину задержки на метр, взятую из второго столбца таблицы. Если сегмент имеет максимально возмож­ную длину, то можно взять величину максимальной задержки для данного сегмента из третьего столбца таблицы. Затем за­держки сегментов, входящих в путь максимальной длины, надо просуммировать и прибавить к этой сумме величину задерж­ки для двух абонентов (три верхние строчки таблицы) и вели­чины задержек для всех репитеров (концентраторов), входя­щих в данный путь. Суммарная задержка должна быть меньше, чем 512 битовых интервалов.

Задержки в кабеле могут отличаться от тех, которые при­ведены в таблице. Для более точного расчета следует ис­пользовать временные характеристики конкретного кабеля, применяемого в сети. Производители кабелей иногда указы­вают величину задержки на метр длины, а иногда – скорость распространения сигнала относительно скорости света (или NVP - Nominal Velocity of Propagation, как ее часто называют в документации). Связаны эти две величины очень простой формулой: t_з= l/(3* 10¹⁰*NVP), где t_з - величина задержки на метр длины кабеля. Например, если NVP=0,4 (40%) от скоро­сти света, то задержка t, будет равна 8,34 нс/м или 0,834 бито­вых интервала. Для вычисления двойного (кругового) време­ни прохождения нужно удвоенное значение tз умножить на длину кабеля.

В таблице 2.4. даны величины NVP для некоторых типов кабеля известных фирм AT&T и Belden.

Таблица 2.4.

Временные характеристики некоторых кабелей

Фирма	Марка	Категория	Оболочка	NVP
AT&T			non-plenum	0,67
AT&T			non-plenum	0,70
AT&T			non-plenum	0,70
AT&T			plenum	0,70
AT&T			plenum	0,75
AT&T			plenum	0,75
Belden	1229A		non-plenum	0,69
Belden	1455 A		non-plenum	0,72
Belden	1583 A		non-plenum	0,72
Belden	1245A2		plenum	0,69
Belden	1457A		plenum	0,75
Belden	1585A		plenum	0,75

Рассмотрим пример расчета по второй модели для сети на рис.2.8. Здесь существуют два максимальных пути: между компьютерами (сегменты А, В и С) и между верхним (по ри­сунку) компьютером и коммутатором (сегменты А, В и D). Оба эти пути включают в себя два 100-метровых сегмента и 5-метровый. Предположим, что все сегменты представляют собой 100BASE-TX и выполнены на кабеле категории 5. Про­изведем расчет.

1. Для двух 100-метровых сегментов (максимальной длины) из таблицы берем величину задержки 111,2 битовых интер­валов.

2. Для 5-метрового сегмента высчитываем задержку, умножая 1,112 (задержка на метр) на длину кабеля (5 метров): 1,112 • 5=5,56 битовых интервалов.

3. Берем из таблицы задержку для двух абонентов ТХ – 100 битовых интервалов.

4. Берем из таблицы величины задержек для двух репитеров класса II - по 92 битовых интервала.

5. Суммируем все перечисленные задержки и получаем: 111,2+111,2+5,56+100+92+92=511,96, что меньше 512, сле­довательно, сеть будет работоспособна, хотя и на пределе.

Для гарантии лучше несколько уменьшить длину кабелей или взять кабели, имеющие меньшую задержку (см. табл. 3.9). Например, при использовании кабеля AT&T 1061 (NVP=0,7, t =0,477) мы получим следующие величины задержек для 100-метровых сегментов: (0,477 • 2) • 100=95,4 битовых интервалов (умножение на два необходимо, чтобы получить двойное вре­мя прохождения), а для 5-метрового сегмента - 4,77 битовых интервалов. Суммарная задержка при этом составит:

95,4+95,4+4,77+100+92+92=483,57,

т. е. гораздо меньше 512, что означает полностью работос­пособную сеть.

Для некоторых репитеров и концентраторов изготовите­ли указывают меньшие величины задержек, чем приведенные в табл., что также надо учитывать при выборе конфигура­ции сети.