Глава 13 Высокоскоростной

стандарт Ethernet

Потребности в высокоскоростной и в то же время недорогой технологии для подключения к сети мощных рабочих станций привели в начале 90-х годов к созданию инициативной группы, которая занялась поисками такой же простой и эффективной технологии, как Ethernet, но работающей на скорости 100 Мбит/с.

Специалисты разбились на два лагеря, что, в конце концов, привело к появлению двух стандартов, принятых осенью 1995 года: комитет 802.3 утвердил стандарт Fast Ethernet, почти полностью повторяющий технологию Ethernet 10 Мбит/с, а специально созданный комитет 802.12 утвердил стандарт технологии 100VG-AnyLAN, которая сохраняла формат кадра Ethernet, но существенно изменяла метод доступа.

Технология Fast Ethernet сохранила в неприкосновенности метод доступа CSMA/CD, оставив в нем тот же алгоритм и те же временные параметры в битовых интервалах (сам битовый интервал уменьшился в 10 раз). Все отличия Fast Ethernet от Ethernet проявляются на физическом уровне. В стандарте Fast Ethernet определены три спецификации физического уровня: 100Base-TX, 100Base-FX и 100Base-T4.

Максимальный диаметр сети Fast Ethernet равен приблизительно 200 м, а более точные значения зависят от спецификации физической среды. В домене коллизий Fast Ethernet допускается не более одного повторителя класса I и не более двух повторителей класса II.

Технология Fast Ethernet при работе на витой паре позволяет за счет процедуры автопереговоров двум портам выбрать наиболее эффективный режим работы — скорость 10 Мбит/с или 100 Мбит/с, а также полудуплексный или дуплексный режим.

В технологии 100VG-AnyLAN арбитром, решающим вопрос о предоставлении станциям доступа к разделяемой среде, является концентратор, поддерживающий приоритетный доступ по требованию.

Технология Gigabit Ethernet добавляет в иерархию скоростей семейства Ethernet новую ступень в 1000 Мбит/с. Эта ступень позволяет эффективно строить крупные локальные сети, в которых серверы и магистрали нижних уровней сети работают на скорости 100 Мбит/с, а магистраль Gigabit Ethernet объединяет их, обеспечивая достаточно большой запас пропускной способности.

Разработчики технологии Gigabit Ethernet сохранили большую степень преемственности с технологиями Ethernet и Fast Ethernet. В Gigabit Ethernet те же форматы кадров, что и в предыдущих версиях Ethernet; Gigabit Ethernet работает в дуплексном и полудуплексном режимах, поддерживая на разделяемой среде тот же метод доступа CSMA/CD с минимальными изменениями.

Специальная рабочая группа 802.3ab разработала вариант Gigabit Ethernet на UTP категории 5. Для обеспечения скорости в 1000 Мбит/с используются: одновременная передача данных по 4 неэкранированным витым парам; метод кодирования РАМ-5, передача информации в дуплексном режиме с выделением принимаемого сигнала из общего с помощью процессоров DSP.

Глава 14 Локальные сети

на основе разделяемой среды

В сетях Token Ring используется детерминированный метод доступа с передачей токена. Логической топологией сетей Token Ring является кольцо, физической — звезда. Сети Token Ring работают на двух скоростях (4 и 16 Мбит/с) и могут использовать в качестве физической среды экранированную и неэкранированную витую пару, а также волоконно-оптический кабель.

Максимальное количество станций в кольце — 260, а максимальная длина кольца — 4 км. За счет кольцевой топологии технология Token Ring обеспечивает частичную отказоустойчивость.

Существует значительная преемственность между технологиями Token Ring и FDDI: обе обладают кольцевой топологией и применяют передачу токена в качестве метода доступа. Технология FDDI поддерживает развитые средства отказоустойчивости. При однократных отказах кабельной системы или одной из станций кольца сеть остается работоспособной за счет «свертывания» двойного кольца в одинарное.

В технологии FDDI в качестве физической среды впервые был использован волоконно-оптический кабель и достигнута скорость 100 Мбит/с. Максимальное количество станций двойного подключения в кольце FDDI — 500, максимальный диаметр двойного кольца — 100 км. Это делает технологию FDDI пригодной для работы не только в качестве технологии LAN, но и в качестве технологии MAN.

Беспроводные локальные сети позволяют избавиться от громоздкой кабельной системы и обеспечивают мобильность пользователей, но взамен требуют решения сложного комплекса проблем, связанных с высоким уровнем помех беспроводной среды и неопределенной зоной покрытия сети.

Стандарты IEEE 802.11 являются наиболее перспективными стандартами беспроводных локальных сетей. Существует несколько вариантов спецификаций физического уровня 802.11, отличающихся диапазоном используемых частот (2,4 и 5 ГГц), а также методом кодирования (FHSS, DSSS, OFDM). Физический уровень 802.11b обеспечивает передачу данных со скоростью до 11 Мбит/с.

Метод доступа 802.11 является комбинацией случайного метода доступа с предотвращением коллизий DCF и централизованного детерминированного метода доступа с опросом PCF. Гибкое применение режимов DCF и PCF позволяет обеспечить поддержку показателей QoS для синхронного и асинхронного трафиков.

Персональные сети (PAN) предназначены для взаимодействия устройств, принадлежащих одному владельцу, на небольшом расстоянии, обычно в радиусе от 10 до 100 м. Персональные сети должны обеспечивать как фиксированный доступ, например, в пределах дома, так и мобильный, когда владелец устройств перемещается вместе с ними между помещениями или городами.

Сегодня самой популярной технологией PAN является Bluetooth, использует концепцию пикосети. В пикосеть может входить до 255 устройств, но только 8 из них могут в каждый момент времени быть активными и обмениваться данными. Одно из устройств в пикосети является главным, остальные — подчиненными.

Несколько пикосетей, которые находятся в одной и той же области и обмениваются между собой данными, образуют рассредоточенную сеть. Пикосети, образующие рассредоточенную сеть, взаимодействуют между собой за счет того, что один узел (мост) одновременно является членом нескольких пикосетей.

Для чувствительного к задержкам трафика сеть Bluetooth поддерживает синхронные каналы, ориентированные на соединение (SCO), а для эластичного — асинхронные каналы, не ориентированные на соединение (ACL). Канал SCO обычно используется для передачи голосового трафика со скоростью 64 Кбит/с, а канал ACL — для передачи компьютерного трафика с переменной скоростью до 723 Кбит/с.

Концентраторы локальных сетей помимо основной функции протокола (побитного повторения кадра на всех портах или на следующем порту) всегда выполняют ряд полезных дополнительных функций: автосегментацию, поддержку резервных связей, защиту сети от несанкционированного доступа.