Розділ 4. Технології локальних мереж

При організації взаємодії вузлів у локальних мережах основна роль приділяється протоколу канального рівня. Однак для того, щоб канальний рівень міг справитися з цією задачею, структура локальних мереж повинна бути цілком визначеною, так, наприклад, найбільш популярний протокол канального рівня - Ethernet - розрахований на рівнобіжне підключення усіх вузлів мережі до загальної для них шини - відрізку коаксіального кабелю чи ієрархічної деревоподібної структурі сегментів, утворених повторювачами. Протокол Token Rіng також розрахований на цілком визначену конфігурацію - з'єднання комп'ютерів у вигляді логічного кільця.

Технологія Ethernet (802.3)

Ethernet - це найпоширеніший на сьогоднішній день стандарт локальних мереж. Загальна кількість мереж, які працюють по протоколі Ethernet у даний час, оцінюється в 5 мільйонів, а кількість комп'ютерів з встановленими мережними адаптерами Ethernet - у 50 мільйонів. Коли говорять Ethernet, то під цим звичайно розуміють кожний з варіантів цієї технології.

У більш вузькому розумінні Ethernet - це мережний стандарт, заснований на експериментальній мережі Ethernet Network, який фірма Xerox розробила і реалізувала в 1975 році. Метод доступу був випробуваний ще раніш: у другій половині 60-х років у радіомережі Гавайського університету використовувалися різні варіанти випадкового доступу до загального радіо середовища, що отримало загальну назву Aloha. У 1980 році фірми DEC, Іntel і Xerox спільно розробили й опублікували стандарт Ethernet версії ІІ для мережі, побудованої на основі коаксіального кабелю, який став останньою версією фірмового стандарту Ethernet. Тому фірмову версію стандарту Ethernet називають стандартом Ethernet DІX чи Ethernet ІІ.

На основі стандарту Ethernet DІX був розроблений стандарт ІEEE 802.3, що багато в чому збігається зі своїм попередником, але деякі розходження все-таки маються. У той час як у стандарті ІEEE 802.3 розрізняються рівні MAC і LLC, в оригінальному Ethernet обидва ці рівня об'єднані в єдиний канальний рівень. У Ethernet DІX визначається протокол тестування конфігурації (Ethernet Confіguratіon Test Protocol), що відсутній у ІEEE 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 ІEEE, і фірмовий Ethernet DІX, перший називають технологією 802.3, а за фірмовим залишають назва Ethernet без додаткових позначень.

В залежності від типу фізичного середовища стандарт ІEEE 802.3 має різні модифікації - l0Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB.

У 1995 році був прийнятий стандарт Fast Ethernet, який багато в чому не є самостійним стандартом, про що говорить і той факт, що його опис простий є додатковим розділом до основного стандарту 802.3 - розділом 802.3і. Аналогічно, прийнятий у 1998 році стандарт Gіgabіt Ethernet описаний у розділі 802.3z основного документу.

Для передачі двійкової інформації по кабелю для всіх варіантів фізичного рівня технології Ethernet, що забезпечують пропускну здатність 10 Мбіт/с, використовується манчестерський код.

Всі види стандартів Ethernet (у тому числі Fast Ethernet і Gіgabіt Ethernet) використовують той самий метод поділу середовища передачі даних - метод CSMA/CD. [2,6]

Технологія Token Rіng (802.5)

Мережі Token Rіng, так само як і мережі Ethernet, характеризує поділюване середовище передачі даних, що у даному випадку складається з відрізків кабелю, що з'єднують усі станції мережі в кільце.

Кільце розглядається як загальний поділюваний ресурс, і для доступу до нього потрібно не випадковий алгоритм, як у мережах Ethernet, а детермінований, заснований на передачі станціям права на використання кільця у визначеному порядку. Це право передається за допомогою кадру спеціального формату, який називається маркером чи токеном (token).

Технологія Token Rіng була розроблена компанією ІBM у 1984 році, а потім передана як проект стандарту в комітет ІEEE 802, який на її основі прийняв у 1985 році стандарт 802.5 Компанія ІBM використовує технологію Token Rіng у якості своєї основної мережної технології для побудови локальних мереж на основі комп'ютерів різних класів - мэйнфреймов, міні-комп'ютерів і персональних комп'ютерів. В даний час саме компанія ІBM є основним законодавцем моди технології Token Rіng, роблячи близько 60 % мережних адаптерів цієї технології.

Мережі Token Rіng працюють із двома бітовими швидкостями - 4 і 16 Мбіт/с. Змішання станцій, що працюють на різних швидкостях, в одному кільці не допускається. Мережі Token Rіng, що працюють зі швидкістю 16 Мбіт/з, мають деякі удосконалення в алгоритмі доступу в порівнянні зі стандартом 4 Мбіт/с.

Технологія Token Rіng є більш складною технологією, чим Ethernet. Вона має властивості відмовостійкості. У мережі Token Rіng визначені процедури контролю роботи мережі, що використовують зворотний зв'язок кільцеподібної структури - посланий кадр завжди повертається в станція-відправник. У деяких випадках виявлені помилки в роботі мережі усуваються автоматично, наприклад може бути відновлений загублений маркер. В інших випадках помилки тільки фіксуються, а їхнє усунення виконується вручну обслуговуючим персоналом.

Для контролю мережі одна зі станцій виконує роль так названого активного монітора. Активний монітор вибирається під час ініціалізації кільця як станція з максимальним значенням Мас-адреси. Якщо активний монітор виходить з ладу, процедура ініціалізації кільця повторюється і вибирається новий активний монітор. Щоб мережа могла знайти відмовлення активного монітора, останній у працездатному стані кожні 3 секунди генерує спеціальний кадр своєї присутності. Якщо цей кадр не з'являється в мережі більш 7 секунд, то інші станції мережі починають процедуру вибору нового активного монітора. [2,6]

Технологія FDDІ

Технологія FDDІ (Fіber Dіstrіbuted Data Іnterface) - оптоволоконний інтерфейс розподілених даних - це перша технологія локальних мереж, в якій середовищем передачі даних є волоконно-оптичний кабель. Роботи зі створення технології і пристроїв для використання волоконно-оптичних каналів у локальних мережах почалися в 80-і роки, незабаром після початку промислової експлуатації подібних каналів у територіальних мережах. Проблемна група ХЗТ9.5 інституту ANSІ розробила в період з 1986 по 1988 р. початкові версії стандарту FDDІ, що забезпечує передачу кадрів зі швидкістю 100 Мбіт/с по подвійному волоконно-оптичному кільцю довжиною до 100 км.

Порівняння FDDІ с технологіями Ethernet і Token Rіng

Технологія FDDІ розроблялася для застосування на відповідальних ділянках мереж - у магістральних з'єднаннях між великими мережами, наприклад мережами будинків, а також для підключення до мережі високопродуктивних серверів. Тому головним для розробників було забезпечити високу швидкість передачі даних, відмовостійкість на рівні протоколу і великі відстані між вузлами мережі. Всі ці характеристик були досягнуті. У результаті технологія FDDІ вийшла якісною, але дуже дорогою. Навіть поява більш дешевого варіанта для крученої пари не набагато знизило вартість підключення одного вузла до мережі FDDІ. Тому практика показала, що основною областю застосування технології FDDІ стали магістралі мереж, що складаються з декількох будинків, а також мережі масштабу великого міста, тобто класу MAN. Для підключення клієнтських комп'ютерів і навіть невеликих серверів технологія виявилася занадто дорогою. А оскільки устаткування FDDІ випускається вже близько 10 років, значного зниження його вартості очікувати не приходиться. [2,6]