Пример реализации сетевого адаптера Ethernet

Многие фирмы выпускают специализированные наборы микросхем для таких адаптеров. Рассмотрим структуру адаптера на базе ИС фирмы National Semiconductor (см. рис.).

DP8390— Контроллер сетевого интерфейса. Реализует протокол по стандарту IEEE 802.3. В этом блоке:

• выполняется преобразование параллельный код последовательный код

• вычисляется контрольная сумма пакета

• распознается сетевой адрес в принимаемом пакете.

• имеется внутренний 16-байтовый буфер типа FIFO

• реализуется управление внешним буферным ОЗУ объемом 64 Кбайт

DP8391— выполняет функции последовательного сетевого интерфейса.

Производится кодирование и декодирование кода Манчестер II и преобразует уровни входных и выходных сигналов.

DP8392— Выполняет функции приемопередатчика коаксиального кабеля. Основное назначение – прием сигналов из кабеля сети и передача сигналов в сеть, выполненную на тонком коаксиальном кабеле (тонкий Ethernet или Cheapernet).

Эти три ИС реализуют все перечисленные ранее сетевые функции.

Другие сетевые устройства

Кроме адаптеров, все остальные аппаратные средства имеют вспомогательное значение.

Для получения требуемой конфигурации сети используются:

• приемопередатчики или трансиверы (tranceivers);

• повторители или репитеры (repeaters);

• концентраторы, распределители (hubs), устройства коллективного доступа MAU (Multistation Access Unit).

Для объединения нескольких локальных сетей применяются:

• мосты (bridges);

• маршрутизаторы (routers);

• шлюзы (gateways).

Трансиверы

Трансиверы (приемопередатчики) служат для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или между двумя сегментами (отрезками) сетевого кабеля.

Основные их функции:

• усиление сигналов;

• преобразование сигналов в другую форму.

На рисунке показано место расположения трансивера, используемого для подключения к «толстому» коаксиальному кабелю сети Ethernet.

Если трансивер производит преобразование электрических сигналов в какие-нибудь другие (оптические, радио, инфракрасные), то его часто называютконвертором среды. Чаще всего применяют оптоволоконные трансиверы, использование которых позволяет значительно увеличить допустимую длину кабеля сети. добиться высокой помехоустойчивости и секретности. Оптическая передача осуществляется по двум однонаправленным оптоволоконным кабелям.

Оптоволоконный трансиверFOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) может использоваться как для подключения удаленного абонента (см. рис,), так и для соединения двух сегментов сети (см. рис.).

Повторители

Функции повторителей (репитеров) проще, чем у трансиверов. Это только восстановление формы сигнала, искаженной прохождением в длинной линии. Они служат простыми двунаправленными ретрансляторами. Основная их цель – увеличение длины сети.

Ни трансиверы, ни повторители не производят абсолютно никакой обработки пакетов, т.е. с этой точки зрения это абсолютно пассивные устройства.

Концентраторы

Концентраторы (hubs) используются для подключения нескольких абонентов сети. Делятся на активные и пассивные.

Пассивные концентраторы

Пассивные (репитерные) концентраторы выполняют функцию собранных в одном месте в единый конструктив нескольких повторителей или трансиверов. Никакой обработки информации они не производят, а только восстанавливают и усиливают сигналы (могут также преобразовывать электрические сигналы в оптические и наоборот). Преимущества такого подхода:

• Все важные точки сети собираются в одном месте. Это облегчает реконфигурацию сети, ее обслуживание, поиск неисправностей.

• Отдельные сегменты могут быть выполнены на разных средах, например, на «тонком» и «толстом» коаксиальном кабеле, на оптоволоконном кабеле.

Физически теперь сеть похожа на «звезду» (пассивная звезда), но логически остается шиной (см. рис).

Активные концентраторы

Выполняют более сложные функции. Они могут осуществлять преобразование информации или протоколов обмена. Часто такие концентраторы используются в сетях типа «кольцо». Здесь концентратор выступает как равноценный абонент кольцевой сети. При этом все абоненты, подключенные к нему, работают по сути в отдельной сети с концентратором типа «звезда», но имеют доступ и к главному кольцу (см. рис.).

В отдельный тип часто выделяют коммутирующие концентраторыиликоммутаторы. Они распознают адрес пакета и только в случае необходимости пересылают его в другой сегмент, Это позволяет снизить интенсивность обмена в сети.

Мосты, маршрутизаторы и шлюзы

Мосты, маршрутизаторы и шлюзы служат для объединения в единую сеть нескольких разнородных сетей, использующих разные протоколы нижнего уровня. Это обеспечивает «прозрачность» сети для протоколов высокого уровня. В связи со сложными функциями они обычно реализуются на базе ПК.

На рисунке показано место данных устройств в рамках модели OSI.

Мосты

Назначение моста (bridge) – организация обмена между сетями с разными стандартами обмена (Ethernet, Token Ring, Arcnet и т. д.), как это показано на рисунке.

Мосты принимают поступающие пакеты целиком, а не только их адресную часть, и в случае необходимости производят их обработку.

С помощью моста могут объединяться и сегменты одной сети (например, Ethernet). В этом случае каждая из сетей работает со своими пакетами и только при необходимости пакеты передаются в другую сеть через мост.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы (routers) применяются только в сильно разветвленных сетях, где имеется несколько параллельных маршрутов для передачи.

Эти устройства не преобразуют протоколы нижнего уровня, поэтому их используют только для связи однородных сетей. Их функция — выбрать оптимальный путь (маршрут) для каждого пакета. Это делается для избежания чрезмерной загрузки отдельных сегментов сети, а также для обхода поврежденных участков.

Гибридные маршрутизаторы

Гибридные маршрутизаторы (brouters) представляют собой гибрид моста и маршрутизатора.

Шлюзы

Шлюзы (gateways) служат для соединения совершенно разных сетей, например, локальных сетей с глобальными (см. рис.), или локальных сетей с мейнфреймами, использующими совершенно другие правила обмена. В этом случае полностью преобразуется весь поток информации, т. е. коды, форматы, методы управления и т.д.