Глава 12 Технология Ethernet

Разделяемые локальные сети представляют собой наиболее простой и дешевый в реализации тип локальных сетей. Основной недостаток разделяемых локальных сетей состоит в плохой масштабируемости, так как при увеличении узлов сети уменьшается доля пропускной способности, приходящаяся на каждый узел.

Комитет IEEE 802 разрабатывает стандарты, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей — физического и канального. Специфика локальных сетей нашла свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня — LLC и MAC.

Уровень MAC отвечает за доступ к разделяемой среде и отправку через нее кадров. Стандарты 802 определяют различные методы доступа, которые делятся на две категории: случайные и детерминированные. Случайные методы доступа обеспечивают минимальную задержку доступа к среде при низкой загрузке среды. Детерминированные методы доступа могут работать при большей загруженности сетей.

Стандарты рабочей группы 802.1 носят общий для всех технологий характер, они определяют типы локальных сетей, их свойства, процедуры межсетевого взаимодействия, логику работы мостов/коммутаторов.

Протокол LLC обеспечивает для протоколов верхних уровней нужное качество транспортных услуг, передавая кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров.

Ethernet — самая распространенная на сегодняшний день технология локальных сетей. В широком смысле Ethernet — это семейство технологий, в которое входит фирменный стандарт Ethernet DIX, а также стандарты IEEE 802.3 Ethernet 10 Мбит/с, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10G Ethernet. Все виды технологий Ethernet, кроме 10G Ethernet, используют один и тот же метод доступа CSMA/CD.

Коллизия — ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Наличие коллизий — это неотъемлемое свойство сетей Ethernet, являющееся следствием принятого случайного метода доступа. Возможность четкого распознавания коллизий обусловлена соблюдением соотношения между минимальной длиной кадра и максимально возможным диаметром сети.

Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet 10 Мбит/с в кадрах в секунду достигается при передаче кадров минимальной длины и составляет 14880 кадр/с. При этом полезная пропускная способность сети составляет всего 5,48 Мбит/с, что лишь ненамного превышает половину номинальной пропускной способности — 10 Мбит/с.

Максимально возможная полезная пропускная способность сети Ethernet при передаче кадров максимальной длины в 1518 байт составляет 513 кадр/с. Эти кадры передаются по сети со скоростью 9,75 Мбит/с, которая близка к номинальной.

Технология Ethernet поддерживает 4 разных типа кадров, которые имеют общий формат адресов узлов. Существуют формальные признаки, по которым сетевые адаптеры автоматически распознают тип кадра.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 определяет различные спецификации: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB. Для каждой спецификации определяются тип кабеля, максимальные длины непрерывных отрезков кабеля, а также правила использования повторителей для увеличения диаметра сети: правило 5-4-3 для коаксиальных вариантов сетей и правило 4-х хабов для витой пары и оптоволокна.