Размещено на http://www.allbest.ru/

Комп'ютерна мережа технології Еthernet масштабу будинку

ВСТУП

мережа lan ethernet топологія

З року в рік комп`ютерна промисловість пропонує нові пристрої та нові технології, що сприяють подальшому ширшому впровадженню комп'ютерних та інформаційних засобів в наше життя, до яких відносяться і комп'ютерні мережі.

Зокрема, локальна комп'ютерна мережа - це комунікаційна система, яка дозволяє користувачам комп'ютерів ( в даному випадку - мережних робочих станцій) обмінюватися інформацією, спільно використовувати прикладні програми, передавати файли між комп'ютерами, розділяти доступ і спільно використовувати ресурси комп'ютерів , а також таких пристроїв, підключених до мережі, як принтери, плотери, диски, модеми, приводи CD-ROM та ін..Постійне зростання можливостей і продуктивності комп'ютерів обумовило зростання вимог до ефективності функціонування мереж.

Для локальних мереж , як правило, прокладається спеціалізована кабельна система і положення можливих точок підключення абонентів визначається цією кабельною системою.

Локальні мережі - LAN (Local Area Network) - є елементами більш масштабних утворень: -CAN (Campus Area Network) - так звана кампусна, або корпоративна мережа, що поєднує локальні мережі порівняно недалеко розташованих будинків, - MAN (Metropolitan Area Network) - мережа міського масштабу, - WAN (Wide Area Network) - широкомасштабна мережа регіону, -GAN (Global Area Network )- глобальна мережа, наприклад, “мережа мереж” Internet.

Сьогодні локальні мережі - це складні системи , які вимагають кваліфікованого обслуговування і адміністрування.

Для побудови локальних зв'язків між комп'ютерами використовуються різні види кабельних систем, мережні адаптери, концентратори-повторювачі, мости, комутатори і маршрутизатори, а також пристрої передачі даних на значні відстані - модеми. Існують ряд стандартів мережних технологій, різні мережні операційні системи. Таким чином, при побудові конкретної локальної мережі дуже важливо зробити правильний вибір з огляду на усі вихідні умови та впливаючі фактори.

Запропоноване рішення повинно відповідати конкретним умовам застосування. Так вимоги висунуті невеликими фірмами, значно відрізняються від вимог з боку великих організацій. Вибір типу мережі залежить від багатьох факторів: масштабів підприємства, необхідного рівня безпеки, виду діяльності організації, рівня адміністративної підтримки, обсягу мережного трафіка, потреб мережних користувачів, фінансових витрат та ін. І навіть після розробки варіантів мереж, які відповідають конкретними вимогам, необхідно зробити вибір між ними, давши об'єктивну оцінку за багатьма критеріями.

В пропонуємих методичних вказівках розглядаються методики розробки та засоби побудови мереж масштабу будинку з орієнтацією на технологію Ethernet.

1. ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ LAN-ТЕХНОЛОГІЙ

1.1 Мережні топології

Топологія „загальна шина”

Усі комп'ютери підключаються до одного кабеля. На його кінцях повинні бути розташовані термінатори (“заглушки”). Їхня наявність для мереж Ethernet обов'язкова. За такою топологією будуються 10 Мегабітні мережі Ethernet (10Base-2 і 10Base-5). Як правило використовуються коаксіальні кабелі. Це пасивна топологія, яка грунтується на використанні одного загального каналу зв'язку і колективного використання його в режимі розподілу часу. Порушення кабеля між термінаторами, або кожного з двох термінаторів, приводить до виходу з ладу ділянки мережі між цими термінаторами (тобто сегмента мережі). Відключення кожного з підключених пристроїв на роботу мережі не впливає. Несправність каналу зв'язку виводить з ладу всю мережу.

Усі комп'ютери в мережі “слухають” несучий сигнал і не беруть участі в обміні даними між двома комп'ютерами, які спілкуються. Пропускна здатність такої мережі знижується із збільшенням інформаційного навантаження а також при збільшенні кількості підключених комп'ютерів.

Для об'єднання окремих сегментів шини можуть використовуватися активні пристрої - повторювачі (repeaters) з окремим джерелом живлення.

В 100 Мбітних мережах Ethernet така топологія не застосовується.

Топологія “зірка”

В цьому випадку кожний комп'ютер ( або інший пристрій ) підключається окремим кабелем до окремого порту спеціального мережного пристрою, що утворює центр “зірки”, яким може бути концентратор (Hub), повторювач (Repeater), комутатор (Switch) або міст (Bridge).

Центр “зірки” може бути як активними, так і пасивними. Якщо між підключеним до мережі пристроєм і , наприклад, концентратором відбувається розрив з'єднання, то вся інша мережа продовжує працювати. Правда, якщо цим пристроєм був єдиний сервер, то відновити роботу мережі буде досить важко. При виході з ладу концентратора ( або іншого “центра”) мережа перестане працювати. Ця топологія має переваги при пошуку ушкоджень мережних елементів: кабеля, мережних адаптерів, з`єднань та ін.. При підключенні нових пристроїв "зірка" також зручніша у порівнянні з топологією загальна шина. Як передаюче середовище використовуються скручена пара та оптоволоконні кабелі.

В теперішній час 100 і 1000 Мбітні мережі Ethernet будуються переважно за топологією "зірка".

Топологія “кільце”

Це активна топологія. Усі комп'ютери (робочі станції) в мережі зв'язані замкнутим фізичним кільцем. Прокладка кабелів між робочими станціями може виявитися досить складною і дорогою, якщо вони розташовані не по колу, а , наприклад, у лінію. В якості передаючого середовища в мережі можуть використовуватись всі існуючі види кабелів, але переважно скручена пара або оптоволокно. Повідомлення циркулюють по колу. Робоча станція може передавати інформацію іншій робочій станції тільки після того, як одержить право на передачу (тобто отримає “маркер”, спеціальний інформаційний кадр), тому колізії виключені. Інформація передається по фізичному кільцю від однієї робочої станції до іншої, тому при виході з ладу одного комп'ютера, якщо не приймати спеціальних заходів, вийде з ладу вся мережа. Час передачі повідомлень зростає пропорційно збільшенню кількості робочих станцій у мережі . Обмежень на діаметр кільця не існує, тому що він визначається тільки відстанню між станціями в мережі. В мережах Ethernet ця топологія не використовується.

Крім розглянутих вище, широко застосовуються так звані гибридні мережні топології: “зірка-шина”, “зірка-кільце”, “зірка-зірка”, “дерево”, які є розвитком “зірки”, та ін..

1.2 Кабельні системи

Таблиця 1.1. Категорії та класи кабелів

Частота, МГц	Швидкість передавання, Мбіт/с	Клас, категорія
Менше 1 1 16 20 100 100 200 600	До 20 Кбіт/с 1 16 20 100 1000 більше 1 Гбіт/с	1,А 2,В 3,С 4 5,Д 5+ 6,Е 7,F

Тип кабеля “скручена пара”

Цей тип кабелю є найдешевшим і найпоширенішим. Він містить дві або більше пари провідників. В кожній парі провідники скручені один з одним по всій довжині кабеля. Скручування дозволяє підвищити завадостійкість кабеля і зменшити вплив сигналу в кожній парі на всі інші. Максимальна відстань передавання при його використанні 1.5-2.0 км, а максимальна швидкість- 1.2 Гбіт/с. Тривалість поширення сигналу 8-12 нс/м . Загасання сигналу 12-28 Дб на 100 м на частоті 10 МГц.

Найбільш популярним видом середовища передачі даних на невеликі відстані (до 100 м) стає неекранована скручена пара ( UTP ), що включена практично в усі сучасні стандарти і технології локальних мереж і забезпечує пропускну здатність до 100 Мб/с (на кабелях категорії 5)

Екранована скручена пара суттєво дорожча неекранованої, але забезпечує кращу електромагнітну сумісність кабельної системи з джерелами і приймачами сигналів, та забезпечує менший рівень випромінювання в навколишнє середовище ( показник ЕМІ- Electromagnetic Interference ). Використовують фольговану (FTP), та екрановану ( STP) скручені пари та їх комбінації.

Все ж таки всі види скручених пар мають гірший захист від завад, ніж у коаксіальному кабелі.

Таблиця 1.2. Порівняльні характеристики скручених пар

Показник	UTP	FTP	S/FTP	S/STP
Ціна в $ за 1 км Максимальна частота, МГц Товщина, мм Встановлення Заземлення	200-300 100 5.1 Легке Легке	280-420 150 6.2 Легке Важке	460-690 300 6.5 Легке Легке	700-1050 300 7.3 Важке Легке

Згідно європейського стандарту мережне обладнання в промислових умовах повинно мати випромінювання до 40 Дб на відстані 10 м, а для комерційних та непромислових умов експлуатації - до 30 Дб ( показник ЕМІ).

Коаксіальний кабель

Коаксіальний кабель складається із центрального провідника (одно- або багатожильного), покритого шаром полімерного ізолятора, поверх якого розташований інший провідник - екран. Екран являє собою плетіння з мідного проводу або фольги, обгорнених навколо ізолятора . У високоякісних кабелях присутні і плетіння і фольга. Коаксіальний кабель забезпечує більш високу завадостійкість у порівнянні із скрученою парою, але він значно дорожчий. Існують різні види коаксіальних кабелів. При установці мережі необхідно вибирати кабель у точній відповідності із специфікацією на обладнання.

За техніко-експлуатаційними характеристиками розрізняють широко- та вузькосмугові коаксіальні кабелі. Широкосмугові коаксіальні кабелі мають швидкість передавання сигналу 300-500 Мбіт/с, загасання сигналу на частоті 100 МГц - до 7 Дб на 100 м. Погонна затримка поширення сигналів - 2-5 нс/м. Вузькосмугові коаксіальні кабелі мають швидкість передавання до 50 Мбіт/с, загасання сигналів на частоті 10 МГц - 4 Дб на 100м , а інші параметри аналогічні. Довжина коаксіального кабеля в мережі переважно визначається загасанням сигналу. Якщо сигнал загасає дуже сильно, то використовують повторювач, який його поновлює.

Оптоволоконний кабель

В оптоволоконних кабелях сигнали передаються у вигляді мо- дульованих світлових імпульсів. У якості світловода виступає тонкий скляний циліндр. Довкола нього - скляна оболонка з великим коефіцієнтом переломлення. Усе це знаходиться під зовнішньою полівінілхлоридною оболонкою. Зверху може знаходитися броньоване плетіння зі сталі, чи пластику. Чим кабель краще захищений, тим він товстіший, і з ним складніше працювати. Останнім часом все ширше використовують прозорі пластикові волокна.

Оптоволоконні кабелі поділяються на 2 види - одномодові і багатомодові.

В одномодовому кабелі товщина внутрішньої жили дорівнює довжині хвилі світлового сигналу (~10мкм), ослаблення сигналу незначне. Для генерації світла використовуються напівпровідникові лазери. Теоретично можлива максимальна швидкість передавання доходить до 200 Гбіт/с, а відстань передачі до 110 км.

У багатомодовому кабелі декілька жил, є можливість одночасно посилати кілька потоків даних. Відстань передачі до 2-3 км.

Сигнал в оптоволокні майже не загасає і не спотворюється. Немає залежності і від електромагнітних перешкод. Оптоволоконні кабелі в основному використовують при створенні магістральних ліній зв'язку комп'ютерних мереж.

1.3 Комунікаційні мережні засоби

Повторювачі (Repeaters)

Для побудови найпростішої односегментної мережі досить мати мережні адаптери і кабель відповідного типу. Але навіть у цьому простому випадку часто використовуються додаткові пристрої - повторювачі сигналів (repeaters), які дозволяють подолати обмеження на максимальну довжину кабельного сегмента.

Основна функція повторювача - одержавши дані на одному із своїх портів негайно перенаправляти (forward) їх на інші порти. У процесі передачі даних на інші порти дані формуються заново, щоб виключити будь-які відхилення, що могли виникнути під час руху сигналу від джерела.

Повторювачі також можуть виконувати функцію, названу "поділ". Якщо визначено велику кількість колізій, що відбуваються на одному з портів повторювача, останній робить висновок, що відбулася аварія на сегменті, підключеному до цього порту, і ізолює такий сегмент від іншої мережі. Функція “поділ”, таким чином, запобігає поширенню помилок в одному сегменті на всю мережу.

Концентратори (Hubs)

Багатопортовий повторювач часто називають концентратором (hub, concentrator), тому що даний пристрій реалізує не тільки функцію повторення сигналів, але і функції об'єднання комп'ютерів та окремих сегментів в мережу. Практично в усіх сучасних мережних стандартах концентратор є необхідним елементом.

Концентратори утворюють з окремих фізичних відрізків кабеля загальне середовище передачі даних - логічний сегмент. Логічний сегмент також називають доменом колізій.

Конструкцію концентраторів визначає їх область застосування. Концентратори робочих груп найчастіше випускаються як пристрої з фіксованою кількістю портів, корпоративні концентратори - як модульні пристрої на основі шасі, а концентратори відділів можуть мати стекову конструкцію . Такий розподіл не є жорстким і в якості корпоративного концентратора може використовуватись, наприклад, модульний концентратор.

Концентратор з фіксованою кількістю портів -- це найбільш просте конструктивне виконання, коли концентратор - це окремий корпус із усіма необхідними елементами (портами, органами індикації і керування, блоком живлення), які замінювати неможливо. Звичайно усі порти такого концентратора підтримують одне середовище передачі, загальна кількість портів змінюється від 4-8 до 24. Один порт може бути спеціально виділений для підключення концентратора до магістралі чи мережі, або для об'єднання концентраторів.

Модульний концентратор виконується у вигляді окремих модулів з фіксованою кількістю портів, встановлених на загальному шасі. Шасі має внутрішню шину для об'єднання окремих модулів у єдиний повторювач. Часто такі концентратори є багатосегментними. Для модульного концентратора можуть існувати різні типи модулів, які відрізняються кількістю портів і типом підтримуваного фізичного середовища. Модульні концентратори дозволяють більш точно підібрати необхідну для конкретного застосування конфігурацію концентратора, а також гнучко і з мінімальними витратами реагувати на зміни конфігурації мережі.

Оскількі корпоративні модульні концентратори виконують дуже відповідальну роботу, вони забезпечуються модулем керування, системою терморегулювання, додатковими джерелами живлення і можливістю заміни модулів “на ходу”.

Недоліком концентратора на основі шасі є висока початкова вартість такого пристрою для випадку, коли підприємству на першому етапі створення мережі потрібно встановити всього 1-2 модуля. Висока вартість шасі викликана тим, що воно поставляється разом із усіма загальними пристроями, такими як додаткові джерела живлення і т.ін. Тому для мереж середніх розмірів велику популярність отримали стекові концентратори.

Стековий концентратор, як і концентратор з фіксованим числом портів, виконується у вигляді автономного корпусу без можливості заміни окремих його модулів. Стековими вони називаються тому, що мають спеціальні порти і кабелі для об'єднання декількох таких корпусів у єдиний повторювач, який має загальний блок повторення, забезпечує загальну ресинхронизацію сигналів для усіх своїх портів і тому з погляду “правила 4-х хабів” вважається одним повторювачем. Якщо стекові концентратори мають кілька внутрішніх шин, то при з'єднанні в стек ці шини поєднуються і стають загальними для всіх пристроїв стека.

Мости (Bridges)

При використанні повторювачів максимальна довжина мережі складає 2500 метрів. Для подолання цього обмеження потрібні інші пристрої, так звані мости (bridge). Мости мають багато відмінностей від повторювачів. Повторювачі передають усі мережні пакети, а мости тільки ті, які потрібні в конкретному сегменті. Якщо пакет не треба передавати в інший сегмент, він фільтрується. Для мостів існують численні алгоритми (правила) передачі і фільтрації пакетів. Мінімальною вимогою є фільтрація пакетів за адресою одержувача.

Іншою важливою відмінністю мостів від повторювачів є те, що сегменти, підключені до повторювача, утворюють одне передаюче середовище, яке розділяється, а сегменти, підключені до кожного порту моста утворюють своє окреме середовище .

При використанні моста користувачі одного сегмента розділяють смугу перепускання, а користувачі різних сегментів використовують незалежні середовища. Отже, міст забезпечує переваги як з погляду розширення мережі, так і забезпечення більшої смуги перепускання для кожного користувача.

Мости не залежать від протоколу і передають пакети порту, до якого підключений адресат. Усі пакети буферизуються перед їхнім пересиланням у порт адресата. Буферизація пакетів (store-and-forward) приводить до виникнення затримки в порівнянні з комутацією на ходу. Мости можуть забезпечувати продуктивність, рівну пропускній здатності середовища, однак внутрішнє блокування трохи знижує швидкість їхньої роботи.

Наприкінці 80-х років почалося широке поширення мереж на основі кабеля “скручена пара”. Нова технологія 10Base-T стала дуже популярною і привела до трансформації топології мереж від шинної магістралі до організації з'єднань типу "зірка". Вимоги до повторювачів і мостів для таких мереж істотно змінилися в порівнянні з простими двопортовими пристроями для мереж із шинною топологією. Сучасні мости і повторювачі це складні багатопортові пристрої. Мости дозволяють сегментувати мережі на менші частини, у яких загальне середовище передавання розділяє невелике число користувачів.

Комутатори (Switches)

Зменшення числа вузлів в мережі називається сегментацією. Вона здійснюється за рахунок поділу великої мережі на менші частини - сегменти. Оскільки користувачам, як правило, необхідно мати доступ до ресурсів всіх сегментів, потрібні механізми забезпечення міжсегментного обміну з досить високою швидкістю. Пристрої, які називаються комутаторами, надають такі можливості.

Комутатори подібно мостам і маршрутизаторам здатні сегментувати мережі. Як і багатопортові мости, комутатори передають пакети між портами на основі адреси одержувача, яка включена до кожного пакета. Реалізація комутаторів звичайно відрізняється від мостів у частині можливості організації одночасних з'єднань між будь-якими парами портів пристрою - це значно розширює сумарну пропускну здатність мережі. Більше того, мости у відповідності із стандартом IEEE 802.1d, повинні прийняти весь пакет до того моменту, як він почне передаватись адресату, а комутатори можуть почати передачу пакета, не прийнявши його повністю.

Технологія комутації сегментів Ethernet була запропонована фірмою Kalpana у 1990 році у відповідь на зростаючі потреби у підвищенні пропускної здатності зв'язків високопродуктивних серверів із сегментами робочих станцій.

Віртуальні з'єднання. Комутатор Ethernet підтримує внутрішню таблицю, яка зв'язує порти з адресами підключених до них пристроїв. Цю таблицю адміністратор мережі може створити самостійно або задати її автоматичне створення засобами комутатора.

MAC-адреса	Номер порта
A	1
B	2
C	3
D	4

Використовуючи таблицю адрес і адресу одержувача, що міститься в пакеті, комутатор організує віртуальне з'єднання порту відправника з портом одержувача і передає пакет через це з'єднання. На Рис.1.1 вузол А посилає пакет вузлу D. Знайшовши адресу одержувача у своїй внутрішній таблиці, комутатор передає пакет у порт 4.



Рис.1.1 Віртуальне з'єднання

Віртуальне з'єднання між портами комутатора зберігається на час передачі одного пакета, тобто для кожного пакета віртуальне з'єднання організується знову на основі адреси, що міститься в даному пакеті.

Оскільки пакет передається тільки в той порт, до якого підключений адресат, інші користувачі (у нашому прикладі - B і C) не отримають цей пакет. Таким чином, комутатори забезпечують засоби безпеки, недоступні для стандартних повторювачів Ethernet.

Рис.1.2 Одночасні з'єднання

Одночасні з'єднання. У комутаторах Ethernet передача даних між будь - якими парами портів відбувається незалежно і, отже, для кожного віртуального з'єднання виділяється вся смуга перепускання каналу. Наприклад, комутатор 10 Mбіт/с на Рис.1.2 забезпечує одночасну передачу пакета з A в D і з порту B порт C зі смугою 10 Mбіт/с для кожного з'єднання.

Оскільки для кожного з'єднання дається смуга 10 Mбіт/с, сумарна перепускна здатність комутатора в наведеному прикладі складає 20 Mбіт/с. Якщо дані передаються між великим числом пар портів, інтегральна смуга відповідно розширюється. Наприклад, 24 портовий комутатор Ethernet може забезпечувати інтегральну пропускну здатність до 120 Mбіт/с при одночасній організації 12 з'єднань зі смугою 10 Mбіт/с для кожного з них. Теоретично, інтегральна смуга комутатора росте пропорційно числу портів. Однак, в реальності швидкість пересилання пакетів, що вимірюється в Mбіт/с, менша ніж сумарна смуга пар портів за рахунок так званого внутрішнього блокування. Для комутаторів високого класу блокування незначно знижує інтегральну перепускну смугу пристрою.

Комутатор Ethernet 10Mбіт/с може забезпечити високу перепускну здатність за умови організації одночасних з'єднань між усіма парами портів. Однак, реально трафік звичайно являє собою ситуацію "один до багатьох" (наприклад, безліч користувачів мережі звертається до ресурсів одного сервера). У таких випадках перепускна здатність комутатора в нашому прикладі не буде перевищувати 10 Mбіт/с і комутатор не забезпечить істотної переваги в порівнянні зі звичайним концентратором (повторювачем) з точки зору режиму, що розглядається.

На рис.1.3 три вузли A, B і D передають дані вузлу C. Комутатор зберігає пакети від вузлів A і B у своїй пам'яті доти, доки не завершиться передача пакета з вузла D. Після завершення передачі цього пакета комутатор починає передавати пакети від вузлів А та В, які зберігаються в пам'яті.



Рис.1.3 Варіант блокування

У даному випадку перепускна здатність комутатора визначається смугою каналу C (у даному випадку 10 Mбіт/с). Описана в даному прикладі ситуація є іншим варіантом блокування.

Продуктивність комутатора. Іншим важливим параметром комутатора є його продуктивність. В якості характеристик продуктивності використовують такі показники:

1.Швидкість передачі між портами.

2.Загальна перепускна здатність.

3.Затримка.

Швидкість передачі між портами. При смузі 10Mбіт/с Ethernet може передавати 14880 пакетів мінімального розміру (64 байта)в секунду (PPS). Цей параметр (PPS) визначається властивостями середовища. Комутатор, що здатний забезпечити швидкість 14880 PPS між портами, цілком використовує можливості середовища. Смуга перепускання середовища є важливим параметром, оскільки комутатор, що забезпечує передачу пакетів з такою швидкістю, цілком використовує можливості середовища, надаючи користувачам максимальну смугу.

Загальна перепускна здатність. Вимірювана в Mбіт/с або PPS, загальна перепускна здатність характеризує максимальну швидкість, з якою пакети можуть передаватися через комутатор адресатам. В комутаторах, усі порти яких мають смугу 10 Mбіт/с, сумарна перепускна здатність дорівнює швидкості порту, помноженої на число віртуальних з'єднань, що можуть існувати одночасно (це число портів комутатора, поділене на 2). Комутатор, здатний забезпечувати максимальну швидкість передачі, не має внутрішнього блокування.

Затримка. Затримка - це проміжок часу між отриманням пакета від відправника і передачею його адресату. Звичайно затримку вимірюють щодо першого біта пакета.

Комутатори Ethernet можуть забезпечувати дуже низьку затримку після того, як буде визначений адресат. Оскільки адреса одержувача розміщається на початку пакета, передачу можна почати до того, як пакет буде цілком прийнятий від відправника. Такий метод називається комутацією на льоту (cut-through) і забезпечує мінімальну затримку. Мала затримка важлива, оскільки з нею безпосередньо пов'язана продуктивність комутатора. Але метод комутації на льоту не перевіряє пакети на предмет помилок При такому методі комутатор передає всі пакети (навіть ті, які містять помилки). Наприклад, при виникненні колізії після початку передачі пакета (адреса вже отримана) отриманий фрагмент все одно буде переданий адресату. Передача таких фрагментів займає частину смуги каналу і знижує загальну продуктивність комутатора.

При передачі пакетів з низькошвидкісного порту у високошвидкісний (наприклад, з порту 10Mбіт/с у порт 100Mбіт/с) комутацію на льоту використовувати взагалі неможливо. Оскільки порт - приймач має більшу швидкість, ніж передавач, при використанні комутації на льоту неминуче виникнуть помилки. При організації віртуального з'єднання між портами з різною швидкістю потрібна буферизация пакетів.

Мала затримка підвищує продуктивність мереж, у яких дані передаються у виді послідовності окремих пакетів, кожний з який містить адресу одержувача. У мережах, де дані передаються у формі послідовності пакетів з організацією віртуального каналу, мала затримка менше впливає на продуктивність.

Маршрутизатори (Routers)

Маршрутизатор (router) дозволяє організовувати в мережі надлишкові зв'язки, які утворюють петлі. Це стає можливим тому, що маршрутизатор приймає рішення про передачу пакетів на підставі більш повної інформації про зв'язки у мережі, ніж міст чи комутатор. Маршрутизатор має у своєму розпорядженні базу топологічної інформації, яка містить дані про те, наприклад, між якими підмережами деякої мережі існують зв'язки і в якому стані (працездатному чи ні) вони знаходяться. Маючи таку інформацію, маршрутизатор може вибрати один з декількох можливих маршрутів доставки пакета адресату. У даному випадку під маршрутом розуміють проходження пакетом послідовності з декількох маршрутизаторів. На відміну від моста/комутатора, який не володіє інформацією про те, як зв'язані сегменти мережі за межами його портів, маршрутизатор аналізує всі існуючі зв'язки підмереж, тому він може вибрати оптимальний за деяким критерієм маршрут при наявності декількох альтернативних маршрутів. Рішення про вибір того чи іншого маршруту приймається кожним маршрутизатором, через який проходить пакет.

Робота маршрутизаторів залежить від мережних протоколів і визначається зв'язаною з протоколом інформацією, переданої в пакеті. Подібно мостам, маршрутизатори не передають адресату фрагменти пакетів при виникненні колізій. Маршрутизатори зберігають пакет повністю у своїй пам'яті перед тим, як передати його адресату, отже, при використанні маршрутизаторів пакети передаються з затримкою. Маршрутизатори можуть забезпечувати смугу перепускання, яка дорівнює перепускній здатності каналу, але для них характерна наявність внутрішнього блокування. На відміну від повторювачів, мостів і комутаторів маршрутизатори змінюють усі передані пакети.

При побудові складної мережі можуть бути корисні всі типи комунікаційних пристроїв: і концентратори, і мости, і комутатори, і маршрутизатори (мережні адаптери виключені з цього списку тому, що вони необхідні завжди). Найчастіше окремий комунікаційний пристрій виконує тільки одну основну функцію, представляючи собою або повторювач, або міст, або комутатор, або маршрутизатор. Але це не завжди зручно, тому що в деяких випадках більш раціонально мати в одному корпусі багатофункціональний пристрій, який може об'єднати ці базові функції і тим самим дозволяє розроблювачу мережі використовувати його більш гнучко.

2. ОСОБЛИВОСТІ МЕРЕЖНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ETHERNET

2.1 Етапи розвитку технології Ethernet

Ethernet - це найпоширеніший на сьогоднішній день стандарт локальних мереж . Загальна кількість мереж, що працюють за протоколом Ethernet у теперішній час, оцінюється в 5 мільйонів, а кількість комп'ютерів з установленими мережними адаптерами Ethernet -- у 50 мільйонів.

Коли говорять про Ethernet то під цим, звичайно, розуміють будь-який із варіантів цієї технології. У більш вузькому розумінні Ethernet -- це мережний стандарт, впроваджений на експериментальній мережі Ethernet Network, яку фірма Xerox розробила й реалізувала в 1975 році. Метод доступу було випробувано ще раніше. У другій половині 60-х років у радіомережі Гавайського університету Aloha використовувалися різні варіанти конкурентного доступу до загального передаючого середовища (CSMA/CD). B 1980 році фірми DЕС, Intel та Xerox спільно розробили й опублікували стандарт Ethernet версії II для мережі, побудованої на основі коаксіального кабелю, який став останньою версією фірмового стандарту Ethernet. Тому фірмову версію стандарту Ethernet називають стандартом Ethernet DIX або Ethernet II.

Дещо пізніше на його основі з'явився стандарт IEEE 802.3. За першими літерами назв цих фірм утворено скорочення DIX, що фігурує в описі цієї технології. Слово Ether (ефір) в назві технології означає різноманіття можливих середовищ передачі. Перші версії - Ethernet v1.0 і Ethernet v2.0 застосовувались тільки для коаксіального кабелю, стандарт IEEE 802.3 розглядає і інші варіанти середовищ передачі - виту пару і оптоволокно . У стандарті IEEE 802.3 розрізняють рівні MAC і LLC , в оригінальному Ethernet обидва ці рівні об'єднані в єдиний канальний рівень.

У Ethernet DIX визначається протокол тестування конфігурації (Ethernet Configuration Test Protocol), що відсутній у IEEE 802.3. Трохи відрізняється і формат кадру, хоча мінімальні і максимальні розміри кадрів у цих стандартах збігаються. Часто для того, щоб відрізнити Ethernet, визначений стандартом IEEE, і фірмовий Ethernet DIX, перший називають технологією 802.3, а за фірмовим залишають назву Ethernet без додаткових позначень.

У залежності від типу фізичного середовища стандарт IEEE 802.3 має різні модифікації - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, 10Base-FB.

Технологія Fast Ethernet є еволюційним розвитком класичної технології Ethernet. 10-мегабітний Ethernet влаштовував більшість користувачів протягом близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня перепускна здатність. Якщо для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 чи 80386 із шинами ISA (швидкість обміну 8 Мбайт/с) чи EISA (32 Мбайт/с) перепускна здатність сегмента Ethernet складала 1/8 чи 1/32 каналу "пам'ять - диск", то це добре узгоджувалося із співвідношенням обсягів обміну локальними і зовнішніми даними для комп'ютера. В теперішній час в потужних клієнтських станціях із процесорами Pentium ( або аналогами інших фірм) і шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-Мегабітного Ethernet стали працювати з перевантаженням, швидкість реакції серверів на них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більше знижуючи номінальну перепускну здатність.

У 1992 році група виробників мережного устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet як SynOptics, 3Com та ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка узагальнила б досягнення окремих компаній в області Ethernet-спадкоємного високошвидкісного стандарту. Нова технологія отримала назву Fast Ethernet.

Одночасно почалися роботи в інституті IEEE зі стандартизації нової технології - там була сформована дослідницька група з вивчення технічного потенціалу високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE розглянула 100-Мегабітні рішення, запропоновані різними виробниками. Поряд із пропозиціями Fast Ethernet Alliance ця група розглянула також і іншу високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&T.

У центрі дискусій була проблема збереження конкурентного методу доступу (CSMA/CD). Пропозиція по Fast Ethernet зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадковість і погодженість мереж 10Base-T і 100Base-T. Коаліція HP і AT&T, що мала підтримку набагато меншого числа виробників у мережній індустрії, ніж Fast Ethernet Alliance, запропонувала зовсім новий метод доступу, названий Demand Priority. Він істотно змінював картину поведінки вузлів у мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.

У травні 1995 року комітет IEEE прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3u, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3.

Відмінності Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (Рис.2.1). Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet

викликана тим, що в ній можуть використовуватись три варіанти кабельних систем : оптоволокно, 2-х парна скручена пари категорії 5 і 4-х парна скручена пара категорії 3, причому в порівнянні з варіантами фізичної реалізації Ethernet (а їх нараховується шість), тут відмінності кожного варіанта від інших глибша - міняється і кількість провідників, і методи кодування. А тому, що фізичні варіанти Fast Ethernet створювалися одночасно, а не еволюційно, як для мереж Ethernet, то існувала можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня, які не змінюються від варіанта до варіанта, а також підрівні, специфічні для кожного варіанту .

Основними перевагами технології Fast Ethernet є: - збільшення перепускної здатності сегментів мережі до 100 Мбіт/c; - збереження методу конкурентного (випадкового ) доступу Ethernet; - збереження зіркоподібної топології мереж і підтримка традиційних середовищ передачі даних (скрученої пари й оптоволоконного кабеля).

Зазначені властивості дозволяють здійснювати поступовий перехід від мереж 10Base-T (найбільш популярного на сьогоднішній день варіанту Ethernet) до швидкісних мереж, які зберігають спадковість з добре знайомою технологією: Fast Ethernet не вимагає суттєвого перенавчання персоналу і заміни устаткування у всіх вузлах мережі, а також кабельної системи.

Офіційний стандарт 100Base-T (802.3u) встановив три різних специфікації для фізичного рівня (у термінах семирівневої моделі OSI) з підтримкою таких кабельних систем: 100Base-TX для двохпарного кабеля на неекранованій скрученій парі UTP категорії 5, або екранованій скрученій парі STP Type 1; 100Base-T4 для чотирьохпарного кабеля на неекранованій скрученій парі UTP категорії 3, 4 або 5; 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабелю.

Усі види стандартів Ethernet (у тому числі Fast Ethernet і Gigabit Ethernet) використовують той самий метод розділення середовища передачі даних -- метод CSMA/CD.



Рис. 2.1. Відмінність технології Fast Ethernet від технології Ethernet

2.2 Метод доступу до середовища CSMA/CD

Підрівні LLC і MAC у стандарті Fast Ethernet не зазнали змін. Їхні функції такі:

Підрівень LLC забезпечує інтерфейс протоколу Ethernet із протоколами вищих рівнів, наприклад, із IP чи IPX. Кадр LLC, зображений на Рис 2.2, вкладається в кадр MAC і дозволяє за рахунок полів DSAP і SSAP ідентифікувати адреси сервісів призначення й джерела відповідно. Наприклад, при вкладенні в кадр LLC пакету IPX, значення як DSAP, так і SSAP повинні бути рівні Е0. Поле керування кадру LLC дозволяє реалізувати процедури обміну даними трьох типів:

· Процедура типу 1 визначає обмін даними без попереднього встановлення з'єднання і без повторної передачі кадрів у випадку виявлення помилкової ситуації, тобто є процедурою датаграмного типу. Поле керування для цього типу процедур має значення 03, що визначає всі кадри як ненумеровані.

· Процедура типу 2 визначає режим обміну з установленням з'єднань, нумерацією кадрів, керуванням потоком кадрів і повторною передачею помилкових кадрів. У цьому режимі протокол LLC аналогічний протоколу HDLC.

· Процедура типу 3 визначає режим передачі даних без встановлення з'єднання, але з одержанням підтвердження про доставку інформаційного кадру адресату.

Рис. 2.2 Формат кадру LLC із розширенням SNAP

Існує розширення формату кадру LLC, називане SNAP (Subnetwork Access Protocol). У випадку використання розширення SNAP у поля DSAP і SSAP записується значення AA, тип кадру як і раніше дорівнює 03, а для позначення типу протоколу, вкладеного в поле даних, використовуються наступні 4 байти, причому байти ідентифікатора організації (OUI) завжди рівні 00 (за винятком протоколу AppleTalk), а останній байт (TYPE) містить ідентифікатор типу протоколу (наприклад, 0800 для IP).Заголовки LLC чи LLC/SNAP використовуються мостами й комутаторами для трансляції протоколів канального рівня за стандартом IEEE 802.2H.

Підрівень MAC відповідальний за формування кадру Ethernet, одержання доступу до середовища передачі даних і за відправлення за допомогою фізичного рівня кадра по фізичному середовищу вузлу призначення.

Розділюване середовище Ethernet, незалежно від її фізичної реалізації (коаксіальний кабель, скручена пара чи оптоволокно з повторювачами), у будь-який момент часу знаходиться в одному із трьох станів: - вільне, зайняте, колізія. Стан зайнятості відповідає нормальній передачі кадра одним із вузлів мережі. Стан колізії виникає при одночасній передачі кадрів більш ніж одним вузлом мережі.

MAC-підрівень кожного вузла мережі одержує від фізичного рівня інформацію про стан розділюваного середовища. Якщо вона вільна, і в MAC-підрівня є кадр для передачі, то він передає його через фізичний рівень у мережу. Фізичний рівень одночасно з побітною передачею кадру стежить за станом середовища. Якщо за час передачі кадру колізія не виникла, то кадр вважається переданим. Якщо ж за цей час колізія була зафіксована, то передача кадра припиняється, і у мережу видається спеціальна послідовність з 32 біт (jam-послідовність), що повинна допомогти однозначно розпізнати колізію всіма вузлами мережі.

Після фіксації колізії MAC-підрівень робить випадкову паузу, а потім знову намагається передати даний кадр. Випадковий характер паузи зменшує ймовірність одночасної спроби захоплення передаючого середовища декількома вузлами при наступній спробі. Інтервал, з якого вибирається випадкова величина паузи, зростає з кожною спробою (до 10-ої), так що при великому завантаженні мережі і частому виникненні колізій відбувається гальмування вузлів. Максимальна кількість спроб передачі одного кадру - 16, після чого MAC-підрівень залишає даний кадр і починає передачу наступного кадру, що надійшов із LLC-підрівня. MAC-підрівень вузла приймача, що одержує біти кадру від свого фізичного рівня, перевіряє поле адреси кадру, і якщо адреса збігається з його власною, то він копіює кадр у свій буфер. Потім він перевіряє, чи не містить кадр специфічних помилок : - невідповідність контрольної суми (FCS error); - порушення максимально допустимого розміру кадра (jabber error); - порушення мінімально допустимого розміру кадру (runts); - невірно знайдені межи байт (alignment error). Якщо кадр коректний, то його поле даних передається на LLC-підрівень, якщо ні - то кадр відкидається.

Формати кадрів технології Ethernet

Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. На Рис.2.3 приведений формат MAC-кадру Ethernet, а також часові параметри його передачі по мережі для швидкості 10 Мбіт/сек і для швидкості 100 Мбіт/сек. У кадрах стандарту Ethernet-II (чи Ethernet DIX), опублікованого компаніями Xerox, Intel і Digital ще до появи стандарту IEEE 802.3, замість двобайтового поля L (довжина поля даних) використовується двобайтовое поле T (тип кадру). Значення поля типу кадру завжди більше 1518 байт, що дозволяє легко розрізнити ці два різних формати кадрів Ethernet DIX і IEEE 802.3. Усі часові параметри передачі кадрів Fast Ethernet у 10 разів менше відповідних параметрів технології 10-Мегабітного Ethernet : міжбітовий інтервал складає 10 нс замість 100 нс, а міжкадровий інтервал - 0.96 мкс замість 9.6 мкс відповідно.

Рис. 2.3 Формат MAC-кадру та час його передачі

2.3 Правила побудови мереж Ethernet стандарту 10 Base

Історично склалося так, що основна маса мереж Ethernet створювалась за технологіями 10Base-2 та 10Base-T. На сьогоднішній день основними є мережі, побудовані на базі "скрученої пари". Тому надалі більш докладно розглядаємо правила побудови мереж стандарта 10Base-T, а також особливості та обмеження які накладаються при застосуванні інших стандартів (10Base-5, 10Base-2, 10Base-F, 100Base-TX, 100Base-T4 ).

Дамо декілька термінів та визначень:

Стандарт IEEE 802.3 (стандарт Ethernet) визначає локальну обчислювальну мережу як область або домен колізій.

Колізія - руйнування пакета даних в каналі під час передачі. Коли вузол посилає пакет, він одночасно перевіряє, чи не відбулася під час передачі колізія. Якщо колізія є, то вузли, які попали в неї, припиняють передачу, витримують паузу на протязі випадкового проміжку часу і повторюють передачу. Відсутність виявлення колізії показує вузлу, що передача пакета відбулася успішно.

Час, по закінченні якого пакет гарантовано проходит по каналам зв'язку від джерела до приймача , називається "максимальним періодом колового обертання повідомлення" (maximum round-trip time). Цей час визначає найгіршу ситуацію, за якої пакет пройде від вузла-відправника на одном кінці мережі до місця виникнення колізії на іншому кінці мережі і при цьому сигнал про колізію гарантовано дійде до вузла - відправника.

Геометричні разміри мережі, які відповідають вимогам "максимального періоду колового обертання повідомлення" і визначають домен колізій. ЛОМ буде функціонувати правильно тільки в тому випадку, коли всі її вузли отримають повідомлення про колізію на протязі максимального періоду колового обертання.

Правила проектування мереж стандарту 10Base-5

В теперішній час мережі за стандартом 10Base-5 створюються в обмеженій кількості, оскільки в більшості випадків як з економічної так і з технологічної точки зору вигідніше застосування інших технологій. Правила застосування цього стандарту такі:

1.Мережа стандарту 10Base-5 може складатись максимум з п'яти магістральных сегментів.

2.Сегменти мережі з'єднуються між собою репітерами ( повторювачами ). Їх максимальна кількість - 4.

3.Комп'ютери можуть бути підключені тільки до трьох сегментів магістрального кабеля.

4.Максимальна довжина сегмента - 500 м (довжини кабелів транссіверів не враховуються).

5.На кінцях кабельного сегмента треба встановлювати термінатори.

6.Підключення комп'ютерів до магістрального кабеля виконується за допомогою транссівера.

7.Максимальна відстань між комп'ютером і транссівером - 50 м.

8.Мінімальна відстань між транссіверами - 2,5 м.

9.Максимальна кількість комп'ютерів на кабельному сегменті - 100.

10.Максимальна кількість комп'ютерів на всіх сегментах мережі - 1024.

11.Максимальна загальна довжина мережі - 2500 м.

12.Застосовується товстий коаксіальний кабель RG-8 або RG-11.

Приклад застосування стандарту 10Base-5

Мережа стандарту 10Base-5 на двох коаксіальних сегментах ( Рис. 2.4 )

Рис.2.4 "Класичний" Ethernet (10Base-5)

Правила проектування мереж стандарту 10Base-2

Областью застосування цього стандарту є магістральні канали, за допомогою яких объеднуються робочі групи, побудовані із застосуванням технології 10Base-T, а також невеликі ЛОМ, як правило, однорангові, які складаються не більше як з 10-ти (звичайно 3-5) комп'ютерів. Недоліком технології 10Base-2 є недостатньо висока надійність кабельної підсистеми в цілому, як системи з "загальною шиною". Правила застосування цього стандарту такі:

1.Мережа стандарту 10Base-2 може складатись максимум з п'яти магистральних сегментов.

2. Сегменти мережі з'єднуються між собою репітерами (максимум 4).

3. Комп'ютери можуть бути підключені тільки до трьох сегментів магістрального кабелю. Два сегмента служат для збільшення діаметру ЛОМ.

4. Підключення комп'ютерів виконується за допомогою Т-конекторів.

5. Максимальна довжина сегмента - 185 м.

6. Застосовується кабель RG-58 (хвильовий опір 50 ом).

7. На кінцях кабельного сегмента встановлюються термінаторы.

8. Максимальна кількість комп'ютерів на кабельному сегменті - 30 (враховуючи підключені до кабелю, але не задіяні Т-конектори).

9. Максимальнае кількість компьютерів у всіх сегментах мережі -1024.

10. Мінімальна довжина кабельного сегмента - 0.5 м.

11. Максимальна загальна довжина мережі - 925 м.

Приклад застосування стандарту 10Base-2

Мережа Ethernet 10Base-2 на одному коаксіальному сегменті

Рис.2.5 Мережа Ethernet стандарта 10Base-2

В останній час монтаж нової мережі Ethernet стандарту 10Base-2 на одному коаксіальному сегменті ( Рис.2.5 ) виконується не часто. Сферою застосування цієї технології є невеликі офіси, де кількість комп'ютерів не буває більше 5-ти.

Обмеження на кількість компьютерів в сегменті (30) та на саму довжину сегмента (185 м) є достатньо суттєвими при створенні мережі навіть на одному поверсі. Але зовсім не обов'язково прокладати одну шину через всі приміщення. Стандарт 10Base-2 дозволяє застосування і зіркоподібних топологий.

Правила проектування мереж стандарту 10Base-T

Технологія Ethernet 10Base-T была стандартизована тільки в 1990 году (стандарт IEEE 802.3). Стандарт 10Base-T предбачає побудову ЛОМ шляхом використання кабельних сегментів для створення каналів зв'язку point-to-point . Тому основною топологією стає вже не "шина", як в 10Base-5 та 10Base-2, а "зірка". Геометричні разміри мереж, побудованих за стандартом 10Base-T, також залежать від послаблення сигналу в передаючому середовищі та від часу розповсюдження сигналу. Тобто, визначив інший тип кабеля, з'єднувачі та іншу топологію мережі, 10Base-T залишається тим самим Ethernet в логічному розумінні, що і 10Base-5. В цьому розумінні концентратор ( Hub ) це просто сегмент коаксіального кабеля із стандарту 10Base-5 або 10Base-2.Правила застосування цього стандарту такі:

1. Мережа стандарту 10Base-Т може вміщувати максимум чотири концентратори.

2. Компьютери підключаються до концентраторів кабелями UTP (STP) категорій 3, 4 або 5.

3. Підключення до концентраторів виконується коннекторами ( роз'ємами ) RJ-45 і кабелями "прямого з'єднання".

4. З'єднання концентраторів між собою виконується кабелями "перехресного з'єднання" або, при використанні Up-Link-портів , кабелями “прямого з'єднання”.

5. Максимальна довжина UTP- сегмента - 100 м.

6. Максимальна кількість комп'ютерів, підключених до всіх концентраторів ЛОМ - 1024.

7. Мінімальна довжина кабельного сегмента - 2.5 м.

8. Максимальна загальна довжина мережі - 500 м.

Приклад застосування стандарту 10Base-T

Найпростіший варіант застосування стандарту 10Base-Т

Рис.2.6 Мережа Ethernet стандартa 10Base-T

Найпростіший варіант мережі, збудованої за технологією 10Base-T - мережа з одним концентратором ( Рис.2.6 ). Найбільш розповсюджені малопотужні концентратори мають 8 портів . З їх допомогою можна створити мережу невеликого офіса, яка не буде сильно збільшуватись і не потребує мережного адміністрування. Таке рішення прийнятне для територіально зосереджених мереж (в межах декількох суміжних приміщень). Треба мати на увазі, що ціна "за порт" у багатопортових концентраторах нижче. Тому, якщо планується об'єднати в мережу біля 20-ти комп'ютерів, доцільно придбати один 24-х портовий концентратор, ніж три 8-ми портових.

Резюме правил та рекомендацій стандарту IEEE 802.3

Стандарт сегмента кабеля:	Мах кількість підключень
Стандарт 10Base-5 (товстий коаксіальный кабель)	100
Стандарт 10Base-2 (тонкий коаксіальный кабель)	30
Стандарт 10Base-T (кабель із скрученими парами)	2
Стандарт 10Base-FL (оптичний кабель)	2
	Максимальна довжина кабеля в метрах:
Стандарт 10Base-5 (товстий коаксіальный кабель)	500
Стандарт 10Base-2 (тонкий коаксіальный кабель)	185
Стандарт 10Base-T (кабель із скрученими парами)	100
Стандарт 10Base-FL (оптичний кабель)	до 2000 м (багатомодовий) до 4000...20000 м (одномодовий)

1. Максимальна кількість комп'ютерів в мережі без застосування спеціальных засобів - 1024.

2. Максимальна кількість кабельних сегментов не більше п'яти (для мережі, що не містить комутаторів або маршрутизаторів). При цьому кiлькість сегментів з коаксіального кабеля не може бути більше трьох.

3. Максимальна кількість концентраторів або повторювачів в довільній комбінації між найбільш віддаленими вузлами мережі - 4 (якщо серед них є хоча б один Fiber-Optic Hub, то 5).

4. Максимальна кількість мостів, комутаторів або маршрутизаторів з функціями мостів між довільними двома вузлами мережі - 7. Це рекомендація стандарту IEEE 802.1. При цьому, якщо шлях даних проходить через міст (коммутатор), відлік концентраторів та кабельных сегментів починается спочатку. Міст (комутатор) ізолює трафік локальної мережі, оскільки він усуває просування пакетів (forwarding) на зворотню сторону моста в тих випадках, коли пакет пройшов кабельный сегмент, на якому знаходиться вузол-отримувач. Мости та коммутатори також розпізнають пакети що попали в колізію (collision packets) і не пропускают їх на інші кабельні сегменты. Таким чином колізії усуваються в рамках кожної з ЛОМ, з'єднаних мостом або комутатором.

2.4 Правила побудови мереж Fast Ethernet

Для технології Fast Ethernet розроблені різні варіанти фізичного рівня, що відрізняються не тільки типом кабелю й електричних параметрів імпульсів, як це зроблено в технології 10 Мбіт Ethernet, але і способом кодування сигналів, і кількістю провідників , які використовуються у кабелі. Тому фізичний рівень Fast Ethernet має більш складну структуру, ніж класичний Ethernet. Ця структура представлена на Рис.2.7

Рис. 2.7 Структура фізичного рівня мережі Fast Ethernet

Фізичний рівень складається із трьох підрівнів:

· Рівень узгодження (reconciliation sublayer).

· Незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII).

· Пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).

· Пристрій фізичного рівня (PHY) забезпечує кодування даних, що надходять від MAC-підрівня для передачі їх по кабелю визначеного типу, синхронізацію переданих по кабелю даних, а також приймання і декодування даних у вузлі-приймачі.

Інтерфейс MII підтримує незалежний від використовуваного фізичного середовища спосіб обміну даними між MAC-підрівнем і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний по призначенню інтерфейсу AUI класичного Еthеrnеt за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс MII розташовується між MAC-підрівнем і підрівнями кодування сигналу, яких у стандарті Fast Ethernet три - FX, TX і T4.

...