5.10. Типи технологій локальних мереж

Вибір високопродуктивних стандартів локальних мереж ніколи не був так різноманітним, як в наші дні. Такі нові мережні технології, як Fast Ethernet, Fibre Channel, FDDI і АTМ, стали витісняти своїх предків — Токеn Ring і Ethernet. В цій лекції описані основні типи технологій локальних мереж.

Звичний Ethernet (10base -Х)

Звичний Ethernet є однією з найстаріших, найпростіших і найдешевших з коли-небудь розроблених технологій локальних мереж. Залежно від типу фізичного середовища розрізняють наступні типи Ethernet:

• 10base -5 (товстий коаксіальний кабель, що іноді фігурує під назвою 1Н1с/спе1)

• 110base -2 (тонкий коаксіальний кабель)

• 10base -Т (вита пара)

• 10base -F (волоконно-оптичний канал)

Топологія для всіх чотирьох типів практично не відрізняється. Дані в локальній мережі передаються з швидкістю до 10 Мбіт/з. Для розсилки даних в мережі всі типи використовують протокол СDМА/СD. В даний час широку популярність одержали різновиди Ethernet, що використовують виту пару.

Протокол СDМА/СD

Все значення технології Ethernet сконцентровано в протоколі обробки множинного доступу з контролем несучої і запобіганням конфліктам (СDМА/СD). Термін "визначення несучої" означає, що всі станції прослуховують трафік. Якщо в даний момент часу якась інша станція передає дані, "несуча" знайдена не буде і станція не зможе почати передачу. Станція намагатиметься "захопити несучу" до тих пір, поки мережа не розвантажиться і несуча звільниться. "Запобігання конфліктам" полягає в наступному. Якщо дві станції намагаються одночасно почати передачу, вони будуть вимушені відкласти передачу даних і відновити її через деякий проміжок часу (визначений випадковим чином). Термін "множинний доступ" просто указує на той факт, що всі станції підключені до єдиного каналу мережі.

_Мережі Тоkеn Ring

Локальні мережі Token Ring (Естафетне кільце) будуються на кільцевій архітектурі. Управляюча станція генерує спеціальне повідомлення, відоме під назвою маркер (token), і послідовно передає його всім комп'ютерам. Правом передачі даних володіє єдиний комп'ютер, що має свій в розпорядженні маркер. Як тільки маркер досягає станції, яка збирається передати дані, остання "привласнює" маркер собі і змінює його статус на "зайнято". Потім маркер доповнюється всією інформацією, яку передбачалося передати, і знову відправляється в мережу. Маркер циркулюватиме в мережі до тих пір, поки не досягне адресата інформації. Одержуюча сторона обробляє одержану разом з маркером інформацію і знову передає маркер в мережу. Коли маркер повертається до початкової станції (до станції, яка доповнила його інформацією), він віддаляється, після чого генерується новий маркер. Цикл починається наново. На малюнку 11 показана структура мережі Тоkеn Ring.

Естафетне кільце вважається високоорганізованою і ефективною мережною архітектурою. В даний час існує два різновиди Token Ring з пропускною спроможністю 4 Мбіт/з і 16 Мбіт/з.

Fast Ethernet (100base-ХХ)

Залежно від типу середовища розрізняють наступні різновиди Fast Ethernet:

• 100base-T4 (4 виті пари)

• l00base-TX (2 виті пари)

• l00base-FX (волоконно-оптичний кабель)

Будучи високошвидкісним різновидом застарілої технології l0base-X Ethernet, мережі стандарту l00base-XX в змозі передавати дані з швидкістю до 100 Мбіт/з.

Мережі 100VG-AnyLAN

Мережі 100VG(Voice Grade — Голосовий Канал) -AnyLAN є ще однією версією специфікації 100 Мбіт/с. Основна відмінність полягає в тому, що замість протоколу CSMA/CD використовується протокол пріоритетів запитів (Demand Priority Access Method — DPAM), відповідний специфікації 802.12. Крім волоконно-оптичних каналів, стандарт 100VG-AnyLAN дозволяє використовувати кабелі CAT 3, 4, 5-UTP, 2-STP. Крім того, підтримуються формати 802.3 і 802.5. В результаті стає можливим плавний перехід від попередніх мережних топологій. Не дивлячись на те, що мережа 100VG завдяки використовуванню DPAM підтримує швидкість передачі даних 100 Мбіт/з, а це, у свою чергу, дозволяє використовувати для розвантаження графіка рівневі повторювачі і концентратори, вона дотепер не сертіфікована для використовування волоконно-оптичних каналів. Унаслідок викладеного вище за мережу 100VG не беруть участь в передачі даних на відстані понад 100м. Крім того, більшість устаткування, необхідного для розгортання мережі, випускається всього лише декількома виготівниками, що не сприяє її розповсюдженню (принаймні, на момент написання цієї книги). На малюнку 12 представлена архітектура рівневих концентраторів мережі VG. Подібна архітектура оптимізує розподіл вузлів в мережі. Самий верхній, або батьківський, концентратор може мати декілька дочірніх концентраторів або взагалі не має їх. Це справедливо і для всіх дочірніх концентраторів, які можуть виступати до ролі батьківських. Кожний концентратор має свій в розпорядженні всіх необхідних для доступу до середовища правилами. Дані підіймаються вгору по концентраторах і потрапляють в мережу.

Протокол пріоритетів запитів

Протокол пріоритетів запитів (Demand Priority Access Method або Demand Priority Protocol) слідує розглядати як альтернативу протоколу CSMA/CD. Клієнт запрошує доступ до мережного середовища з метою передачі інформації. Сервер обробляє запит і в тому випадку, якщо середовище готове до передачі, посилає клієнту підтверджуючий сигнал. Починаючи з цього моменту, клієнт одержує управління над середовищем і передає дані. На малюнку 13 представлена діаграма цього методу.

Децентралізірованний Ethernet (IsoEthernet)

Стандарт IsoEthernet унікальний тим, що підтримує не тільки звичний їканал Ethernet з пропускної здатності 10 Мбіт/з, але і 96 В-каналах ISDN з пропускною спроможністю 6.144 Мбіт/з. Крім того, для передачі службових повідомлень підтримуються один D-канал (64 Кбіт/с) і один М-канал ISDN (96 Кбіт/с). Канал Ethernet використовується для передачі пакетів даних, а один з В-каналах ISDN для передачі відео і аудіоінформації. Децентралізований Ethernet працює на існуючих локальних комунікаціях і вимагає недорогої модернізації кабелю.

Розподілений інтерфейс передачі даних по волоконно-оптичних каналах (FDDI)

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) є стабільним волоконно-оптичним середовищем, що підтримує швидкість передачі даних 100 Мбіт/з. Часто використовується як магістраль великих мереж, а також як проміжна локальна мережа високопродуктивних комп'ютерів. FDDI підтримує топологію Token Ring, але для обміну інформацією використовує не одне кільце, а два. Перше кільце вважається основним, а друге — резервним. З метою зменшення кількості помилок передача даних в кільцях здійснюється в протилежних напрямах. В майбутньому передбачається для передачі даних задіювати і резервне кільце, що дозволить удвічі збільшити пропускну спроможність. Па малюнку 14 приведений приклад архітектури FDDI.

Розподілений інтерфейс передачі даних по кабельних лініях (CDDI)

Інтерфейс CDDI (Copper Distributed Data Interface) створений як альтернатива дорогому волоконно-оптичному кабелю. Цей інтерфейс необхідно (для підвищення швидкості передачі даних) і бажано (для скорочення часу відгуку) використовувати в існуючих мережах з проводкою з екранованого і неекранованого кабелю.

Волоконно-оптичний канал (Fibre Channel)

Fibre Channel (FC) — нова розумна схема з'єднання, що підтримує не тільки власний протокол, але також протоколи FDDI, SCSI, IP і деякі інші. Це дозволило створити єдиний стандарт для мережного і звичного обміну даними, рівно як і для накопичення даних. Спочатку розроблений для глобальних мереж за допомогою комутаторів стандарт FC може бути адаптований до локальної мережі. Волоконно-оптічеськнй канал дозволяє порту прослуховувати канальні і мережні інтерфейси, знижуючи при цьому навантаження на станцію. Канал підтримує як електричні, так і оптичні середовища встановлення з'єднання, що мають пропускну спроможність від 133 до 1062 Мбіт/з. Характерною особливістю волоконно-оптичного каналу є структура (fabric) — абстрактний об'єкт, відповідний проміжному мережному пристрою, будь це кільцевий активний концентратор і комутатор каналів. Цей стандарт знаходиться у стадії розвитку.

Режим асинхронної передачі (ATM )

ATM, або Asynchronous Ткфтиаук Mode, — це запропонований стандарт для широкосмугових каналів ISDN. ATM вважається надзвичайно продуктивним рішенням як для локальних, так і для глобальних мереж. Стандарт- ATM припускає використовування спеціальних високошвидкісних комутаторів, підключених до комп'ютерів за допомогою волоконно-оптичних каналів (одні канал використовується для передачі інформації, інший — для прийому). ATM також підтримує одночасну передачу але одному каналу голосової, цифрової і відеоінформації. В даний час підтримується швидкість передачі даних 25 Мбіт/з, хоча в початкових специфікаціях фігурує значення 155 Мбіт/з. В майбутньому очікується поява стандарту Gigabit Ethernet, що дозволяє передавати дані з швидкістю дещо гігабіт або навіть терабіт в секунду.

Gigabit Ethernet (1000 Мбіт/c)

Мережі Ethernet характеризуються пропускною спроможністю від 10 до 100 Мбіт/з. Мережі стандарту Gigabit вдесятеро збільшують пропускну спроможність, яка досягає 1000 Мбіт/з. Існуючі мережі Ethernet і Fast Ethernet на сто відсотків сумісні і з мінімальними зусиллями модернізуються в нову мережну архітектуру. Нова архітектура підтримує протокол CSMA/CD і дозволяє використовувати, як середовище волоконно-оптичний кабель, коаксіальний кабель і навіть некрановану виту пару.

Резюме

У цій лекції торкнулися фундаментальних основ стандартної моделі OSI, а також впливу цієї моделі на розробку нових стандартів мереж і використовування вже існуючої мережної структури. Кожний уронень моделі розглядався в контексті тісного взаємозв'язку з іншими рівнями. Був запропонований огляд переваг, недоліків і функціональних можливостей витої пари, коаксіального і волоконно-оптичного кабелю. Познайомилися з мережами різної архітектури — від антикварної Token Ring, поширеної Simple Ethernet 10base-T і т.п.) до екзотичної архітектури Gigabil Ethernet.