14. Высокоскоростные локальные сети. Технологии 100vg-AnyLan, Fast-, Gigabit и 10Gigabit Ethernet.
Высокоскоростные локальные сети, такие сети скорость передачи информации в которых 100Мбит и более. Более скоростные технологии требует новые адаптеры и драйверы для них в каждый компьютер. Более скоростные технологии обеспечат существенное повышение производительности сети. При организации высокоскоростных сетей для передачи основного трафика используются скоростные магистрали. Магистрали также позволяют подключить сетевые серверы и рабочие станции.
-100VG-AnyLan
-FastEthernet
-GigabitEthernet
-10GigabitEthernet.
Fast Ethernet – это составная часть стандарта IEEE 802.3. Более быстрая версия стандарта Ethernet. Использует метод доступа CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection) - метод доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (столкновений). Работает на скорости100 Мбит/с. В FE сохранен формат кадра принятый в классической версии Ethernet.
Формат кадра Etherner»
Самый первый формат кадра называется Ethernet-II или DIX.
Тип адреса DA:
1) Unicast - уникальный
2) Multicast – групповой
3) Broadcast – широковещательный
Broadcast содержит в себе все единицы. Multicast содержит в начале адреса «1». Unicast не может содержать в начале «1». Адрес отправления в Ethernet’е всегда уникальный (Unicast).
«Формат кадра Ethernet-802.3(Bow-802.3»
Чтобы не перепутать type и length длина поля length не превышает 2 б. , а все типы данных превышают значения 2б.
В поле data первые байты позволяют определить тип данных.
Основная топология сети FE – “пассивная звезда”. FE требует обязательного применения концентраторов. Концентраторы могут объединяться между собой связными сегментами, что позволяет строить сложные конфигурации.
Стандарт определяет три типа среды передачи для FE:
- 100BASE-T4 (передача идет со скоростью 100 Mбит/с в основной полосе частот по четырем витым парам электрических проводов);
- 100BASE-TX (передача идет со скоростью 100 Mбит/с в основной полосе частот по двум витым парам электрических проводов);
- 100BASE-F4 (передача идет со скоростью 100 Mбит/с в основной полосе частот по двум оптоволоконным кабелям)
Метод кодирования: 100BASE-TX/FX – 4B/5B, 100BASE-T4 – 8B/6B(троичные коды).
Общая характеристика технологии 100VG-AnyLAN. Особенности доступа к каналу.
Технология 100VG-AnyLAN(где VG-Voice Grade (UTP cat-3), AnyLAN (Local Area Network)-любые ЛВС(локальные вычислительные сети)) отличается от классического Ethernet в значительно большей степени, чем Fast Ethernet. Используется другой метод доступа Demand Priority (метод запросов с приоритетом), который обеспечивает более справедливое распределение пропускной способности сети по сравнению с методом CSMA/CD.
Кроме того, этот метод поддерживает приоритетный доступ для синхронных приложений. Кадры передаются не всем станциям сети, а только станции назначения. В сети есть выделенный арбитр доступа – концентратор(hub), и это заметно отличает данную технологию от других, в которых применяется распределенный между станциями сети алгоритм доступа. Поддерживаются кадры двух технологий - Ethernet и Token Ring (именно это обстоятельство дало добавку AnyLAN в названии технологии). Данные передаются одновременно по 4 парам кабеля UTP (Unshielded Twisted Pair) категории 3. По каждой паре данные передаются со скоростью 25 Мбит/с, что в сумме дает 100 Мбит/с.
В отличие от Fast Ethernet в сетях 100VG-AnyLAN нет коллизий, поэтому удалось использовать для передачи все четыре пары стандартного кабеля категории 3. Для кодирования данных применяется код 5В/6В, который обеспечивает спектр сигнала в диапазоне до 16 МГц (полоса пропускания UTP категории 3) при скорости передачи данных 25 Мбит/с.
Метод доступа Demand Priority основан на передаче концентратору функций арбитра, решающего проблему доступа к разделяемой среде. Сеть 100VG-AnyLAN состоит из центрального концентратора, называемого также корневым, и соединенных с ним конечных узлов и других концентраторов.
Допускаются три уровня каскадирования. Каждый концентратор и сетевой адаптер 100VG-AnyLAN должен быть настроен либо на работу с кадрами Ethernet, либо с кадрами Token Ring, причем одновременно циркуляция обоих типов кадров не допускается.
Концентратор циклически выполняет опрос портов.
Обслуживание идет по запросам и приоритетам.
Общая характеристика и стандарты сетей Gigabit Ethernet.
В 1995г. появился стандарт IEEE 802.3z, а в 1998г. появился IEEE802.3ab.
Основная идея разработчиков стандарта Gigabit Ethernet состоит в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мбит/с. Gigabit Ethernet на уровне протокола не будет поддерживать: качество обслуживания; избыточные связи; тестирование работоспособности узлов и оборудования.
При небольшом коэффициенте загрузки магистрали 1000 Мбит/с очереди в коммутаторах Gigabit Ethernet будут небольшими, а время буферизации и коммутации на такой скорости составляет единицы и даже доли микросекунд.
Сохраняются все форматы кадров Ethernet. По-прежнему будут существовать полудуплексная версия протокола, поддерживающая метод доступа CSMA/CD, и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами.
1000Base-T – была сделана попытка использовать TP(витая пара) для передачи 1000Мбит/с, 5-ой категории.
1000BASE-CX – домен коллизий сократили до 25 метров.
1000Base-T4:
Самосинхронизирующийся код – PAM-5, модно выделить 5-ть уровней, можно передать log25 за одно переключение.
Если возьмем топологию 1000BASE-TX , тут можно достичь Full Duplex(полный дуплекс). В технологии GE ухватились за «эхо подавление» и получилось можно работать в полном дуплексе, но такая сеть построена на коммутаторах(switch).
Новый стандарт 10GigabitEthernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN (Local, Metropolitan и Wide Area Network). В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.
10GBASE-CX4 — Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.
10GBASE-SR — Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое волокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового волокна (2000 МГц/км).
10GBASE-LX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому волокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового волокна.
10GBASE-LR и 10GBASE-ER — эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW — Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом SDH (Синхронная цифровая иерархия — Synchronous Digital Hierarchy). Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния — до 100 метров.