double arrow

Типы локальных компьютерных сетей стандарта Ethernet

Ethernet – это самый распространенный в настоящее время стандарт локальных сетей. В начале 80-х Ethernet был стандартизован рабочей группой IEEE 802.3, и с тех пор является международным стандартом.

На логическом уровне в Ethernet применяется шинная топология:

· все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любой ПК может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

· данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Каждый ПК ЛВС стандарта Ethernet имеет доступ к среде передачи (разделяемой среде), по которой передаются данные. Если разделяемая среда реализуется с помощью кабеля , то когда любой из ПК начинает передавать данные, они распространяются по кабелю в обоих направлениях и попадают на все ПК. Однако считывает их только тот ПК, которому они адресованы, остальные ПК их игнорируют.

Ethernet – изначально коллизионная технология, основанная на общей шине, к которой компьютеры подключаются и «борются» между собой за право передачи пакета. Основной протокол – CSMA/CD (множественный доступ с опознаванием несущей и обнаружением коллизий).

Рассмотрим, как на основе алгоритма CSMA/CD происходит передача данных в сети Ethernet. Каждый из ПК в сети с разделяемой средой имеет возможность немедленно получить данные (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде), которые любой из ПК начал передавать в общую среду. Среда, к которой подключены все ПК работает в режиме коллективного доступа (МА – Multiply Access).

Для того, чтобы начать передавать кадр ПК должен убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием несущей частоты (5-10 МГц). Отсутствие несущей частоты является признаком незанятости разделяемой среды. Однако, прослушивание среды не гарантирует того, что два или более ПК не начнут передачу одновременно или через некоторое время, пока сигналы передающего ПК еще не дошли до них. В случае одновременной передачи данных двумя или более ПК, данные сталкиваются на общем кабеле, и происходит искажение передаваемой информации. Такая ситуация называется коллизией. Коллизия обнаруживается ПК, если передаваемые им данные и наблюдаемые на общем кабеле не совпадают. При этом ПК, обнаруживший коллизию прекращает передачу своих данных и посылает в сеть специальный сигнал (JAM-последовательность), предупреждая остальные ПК о возникновении коллизии, после чего ПК выдерживает паузу, а затем опять, если среда свободна, может начать передачу данных.

Для надежного распознавания коллизий должно выполняться следующее соотношение:

Тmin≥PDV,

где Тmin – время передачи кадра минимальной длины,

PDV – время оборота, т.е. время, за которое сигнал коллизии успевает распостраниться до самого дальнего узла сети.

При выполнении этого условия передающий ПК должен успеть обнаружить коллизию, которую вызвал переданный им кадр, еще до окончания передачи этого кадра.

Для четкого обнаружения коллизий в сети Ethernet приняты следующие ограничения (табл.3.1).

Таблица 3.1. Ограничения для сетей Ethernet

Минимальная длина кадра с преамбулой 576 бит
   
Время на передачу кадра минимальной длины 575 битовых интервала
Время оборота <57,5 мкс;
максимальное количество сегментов сети (среда – коаксиальный кабель) 5;
максимальный диаметр сети – расстояние между станциями сети (для всех типов сетей Ethernet) 2500 м;
Межкадровый интервал 9,6 мкс
Максимальное число ПК в сети  

Существует еще один метод доступаCSMA/CA (Collision Avoidance) – то же, но с исключением коллизий. Этот метод применяется в беспроводной технологии Radio Ethernet или Apple Local Talk – перед отправкой любого пакета в сети пробегает анонс о том, что сейчас будет происходить передача, и станции уже не пытаются ее инициировать.

Способы передачи данных в сети Ethernet делятся на:

· полудуплексный (Half Duplex), по всем средам передачи: источник и приемник «говорит по очереди» (классическая коллизионная технология);

· полнодуплексный (Full Duplex), когда две пары приемника и передатчика на устройствах говорят одновременно. Этот механизм работает только на витой паре (одна пара на передачу, одна пара на прием) и на оптоволокне (одна пара на передачу, одна пара на прием).

В последние годы наметилось движение к отказу от разделяемых сред передачи данных в локальных сетях и переходу к применению активных коммутаторов, к которым конечные узлы присоединяются индивидуальными линиями связи. В сетях Ethernet обычно используется смешанный подход, сочетающий разделяемые и индивидуальные среды передачи данных. Чаще всего конечные узлы соединяются в небольшие разделяемые сегменты с помощью повторителей, а сегменты соединяются друг с другом с помощью индивидуальных коммутируемых связей.

Существует и достаточно заметная тенденция к использованию в традиционных технологиях так называемой микросегментации, когда даже конечные узлы сразу соединяются с коммутатором индивидуальными каналами. Такие сети получаются дороже разделяемых или смешанных, но производительность их выше.

При использовании коммутаторов у традиционных технологий появился новый режим работы - полнодуплексный (full- duplex ). В разделяемом сегменте станции всегда работают в полудуплексном режиме (half-duplex), так как в каждый момент времени сетевой адаптер станции либо передает свои данные, либо принимает чужие, но никогда не делает это одновременно. Это справедливо для всех технологий локальных сетей, так как разделяемые среды поддерживаются не только классическими технологиями локальных сетей Ethernet, Token Ring, FDDI, но и всеми новыми - Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, Gigabit Ethernet.

В полнодуплексном режиме сетевой адаптер может одновременно передавать свои данные в сеть и принимать из сети чужие данные. Такой режим несложно обеспечивается при прямом соединение с мостом/коммутатором или маршрутизатором, так как вход и выход каждого порта такого устройства работают независимо друг от друга, каждый со своим буфером кадров.

Сегодня каждая технология локальных сетей приспособлена для работы как в полудуплексном, так и полнодуплексном режимах. В этих режимах ограничения, накладываемые на общую длину сети, существенно отличаются, так что одна и та же технология может позволять строить весьма различные сети в зависимости от выбранного режима работы (который зависит от того, какие устройства используются для соединения узлов - повторители или коммутаторы). Например, технология Fast Ethernet позволяет для полудуплексного режима строить сети диаметром не более 200 метров, а для полнодуплексного режима ограничений на диаметр сети не существует. Поэтому при сравнении различных технологий необходимо обязательно принимать во внимание возможность их работы в двух режимах.

Ethernet различается по скоростям и методам кодирования для различной физической среды, а также по типу пакетов (Ethernet II, 802.3/LLS, RAW 802.3, SNAP).

Ethernet различается по скоростям: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с (Гигабит).


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: