مزایا و معایب شبکه محلی اترنت سریع فناوری اترنت سریع

مقدمه

هدف از این گزارش ارائه مختصر و در دسترس اصول اولیه عملکرد و ویژگی های شبکه های کامپیوتری با استفاده از Fast Ethernet به عنوان مثال بود.

شبکه مجموعه ای از رایانه ها و سایر دستگاه های متصل است. هدف اصلی شبکه های کامپیوتری به اشتراک گذاری منابع و اجرای ارتباطات تعاملی در داخل یک شرکت و خارج از آن است. منابع داده ها، برنامه ها و وسایل جانبی مانند درایو خارجی، چاپگر، ماوس، مودم یا جوی استیک هستند. مفهوم ارتباط تعاملی رایانه ها به معنای تبادل پیام ها در زمان واقعی است.

مجموعه استانداردهای زیادی برای انتقال داده در شبکه های کامپیوتری وجود دارد. یکی از مجموعه ها استاندارد Fast Ethernet است.

از این مطالب در مورد موارد زیر یاد خواهید گرفت:

• فن آوری های اترنت سریع
• سوئیچ ها
• کابل FTP
• انواع اتصال
• توپولوژی شبکه های کامپیوتری

در کارم اصول عملکرد یک شبکه بر اساس استاندارد Fast Ethernet را نشان خواهم داد.

سوئیچینگ شبکه محلی (LAN) و فن آوری های اترنت سریع در پاسخ به نیاز به بهبود عملکرد شبکه های اترنت توسعه یافتند. با افزایش توان عملیاتی، این فناوری‌ها می‌توانند گلوگاه‌های شبکه را از بین ببرند و از برنامه‌هایی که به سرعت انتقال داده بالایی نیاز دارند، پشتیبانی کنند. زیبایی این راه حل ها این است که مجبور نیستید یکی یا دیگری را انتخاب کنید. آنها مکمل یکدیگر هستند، بنابراین عملکرد شبکه اغلب با استفاده از هر دو فناوری بهبود می یابد.

اطلاعات جمع آوری شده هم برای کسانی که شروع به مطالعه شبکه های کامپیوتری می کنند و هم برای مدیران شبکه مفید خواهد بود.

1. نمودار شبکه

2. فناوری اترنت سریع

شبکه کامپیوتری اترنت سریع

اترنت سریع نتیجه تکامل فناوری اترنت است. بر اساس و دست نخورده نگه داشتن همان روش CSMA/CD (دسترسی چندگانه استعلام کانال با تشخیص برخورد)، دستگاه های اترنت سریع تا 10 برابر سرعت اترنت کار می کنند. 100 مگابیت بر ثانیه Fast Ethernet پهنای باند کافی برای برنامه هایی مانند طراحی و ساخت به کمک رایانه (CAD/CAM)، گرافیک و تصویربرداری و چند رسانه ای فراهم می کند. Fast Ethernet با اترنت 10 مگابیت در ثانیه سازگار است، بنابراین ادغام Fast Ethernet در LAN شما با سوئیچ راحت تر است تا روتر.

تعویض

با سوئیچبسیاری از گروه های کاری را می توان برای تشکیل یک LAN بزرگ به هم متصل کرد (نمودار 1 را ببینید). سوئیچ های ارزان قیمت بهتر از روترها عمل می کنند و عملکرد LAN کارآمدتری را ارائه می دهند. گروه‌های کاری اترنت سریع، از جمله یک یا دو هاب، می‌توانند از طریق یک سوئیچ اترنت سریع برای افزایش بیشتر تعداد کاربران و همچنین پوشش ناحیه بزرگ‌تری متصل شوند.

به عنوان مثال، سوئیچ زیر را در نظر بگیرید:

برنج. 1 D-Link-1228/ME

سری سوئیچ‌های DES-1228/ME شامل سوئیچ‌های اترنت سریع لایه 2 "حق بیمه" قابل تنظیم است. با عملکرد پیشرفته، دستگاه های DES-1228/ME یک راه حل ارزان قیمت برای ایجاد یک شبکه امن و با کارایی بالا هستند. این سوئیچ دارای تراکم پورت بالا، 4 پورت Uplink گیگابیتی، تنظیمات تغییر گام کوچک برای مدیریت پهنای باند و مدیریت شبکه پیشرفته است. این سوئیچ ها به شما این امکان را می دهند که شبکه را هم از نظر عملکرد و هم از نظر ویژگی های هزینه بهینه کنید. سوئیچ های سری DES-1228/ME هم از نظر عملکرد و هم از نظر ویژگی های هزینه راه حل بهینه هستند.

کابل FTP

کابل LAN-5EFTP-BLاز 4 جفت هادی مسی تک هسته ای تشکیل شده است.

قطر هادی 24AWG.

هر هادی در عایق HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا) محصور شده است.

دو هادی که با یک گام مخصوص انتخاب شده پیچ خورده اند، یک جفت پیچ خورده را تشکیل می دهند.

4 جفت پیچ خورده با یک فیلم پلی اتیلن پیچیده شده و همراه با یک هادی مسی تک هسته ای در یک محافظ فویل مشترک و یک غلاف PVC محصور شده اند.

اتصال مستقیم (مستقیم)

خدمت می کند:

• 1. برای اتصال کامپیوتر به سوئیچ (هاب، سوئیچ) از طریق کارت شبکه کامپیوتر
• 2. برای اتصال به سوئیچ (هاب، سوئیچ) تجهیزات جانبی شبکه - چاپگرها، اسکنرها
• 3. برای UPLINK "و روی یک سوئیچ بلندتر (هاب، سوئیچ) - سوئیچ های مدرن می توانند به طور خودکار ورودی های کانکتور را برای دریافت و انتقال پیکربندی کنند.

اتصال متقاطع (متقاطع)

خدمت می کند:

• 1. برای اتصال مستقیم 2 کامپیوتر به یک شبکه محلی، بدون استفاده از تجهیزات سوئیچینگ (هاب، سوئیچ، روتر و غیره).
• 2. برای uplink، اتصال به یک سوئیچ بالاتر در یک شبکه محلی پیچیده، برای انواع قدیمی سوئیچ ها (هاب ها، سوئیچ ها)، آنها یک کانکتور جداگانه دارند که با علامت "UPLINK" یا X مشخص شده است.

ستاره توپولوژی

به سوی ستاره ها- توپولوژی اصلی یک شبکه کامپیوتری که در آن تمام کامپیوترهای موجود در شبکه به یک گره مرکزی (معمولا یک سوئیچ) متصل می شوند و یک بخش فیزیکی شبکه را تشکیل می دهند. چنین بخش شبکه ای می تواند هم به صورت جداگانه و هم به عنوان بخشی از یک توپولوژی شبکه پیچیده (معمولا یک "درخت") عمل کند. کل تبادل اطلاعات به طور انحصاری از طریق رایانه مرکزی انجام می شود که به این ترتیب بار بسیار زیادی دارد، بنابراین نمی تواند کاری غیر از شبکه انجام دهد. به عنوان یک قاعده، این رایانه مرکزی است که قدرتمندترین است و بر روی آن است که تمام عملکردهای مدیریت تبادل اختصاص داده می شود. اصولاً هیچ درگیری در شبکه با توپولوژی ستاره امکان پذیر نیست، زیرا مدیریت کاملاً متمرکز است.

ضمیمه

اترنت کلاسیک 10 مگابیت حدود 15 سال است که اکثر کاربران را راضی کرده است. با این حال، در اوایل دهه 1990، ظرفیت ناکافی آن احساس شد. برای رایانه‌های مبتنی بر پردازنده‌های اینتل 80286 یا 80386 با گذرگاه‌های ISA (8 مگابایت بر ثانیه) یا EISA (32 مگابایت بر ثانیه)، توان عملیاتی بخش اترنت 1/8 یا 1/32 کانال حافظه به دیسک بود. و این با نسبت حجم داده های پردازش شده به صورت محلی و داده های ارسال شده از طریق شبکه مطابقت خوبی داشت. برای ایستگاه‌های مشتری قدرتمندتر با گذرگاه PCI (133 مگابایت بر ثانیه)، این سهم به 1/133 کاهش یافت که بدیهی است که کافی نبود. در نتیجه، بسیاری از بخش‌های اترنت 10 مگابیت شلوغ شدند، پاسخ سرورهای موجود در آنها به طور قابل توجهی کاهش یافت و فرکانس برخوردها به طور قابل توجهی افزایش یافت که باعث کاهش بیشتر توان عملیاتی شد.

نیاز به توسعه یک اترنت "جدید" وجود دارد، یعنی فناوری که به همان اندازه از نظر نسبت قیمت / کیفیت با عملکرد 100 مگابیت بر ثانیه موثر باشد. در نتیجه جستجو و تحقیق، کارشناسان به دو اردو تقسیم شدند که در نهایت منجر به ظهور دو فناوری جدید - Fast Ethernet و l00VG-AnyLAN شد. آنها در درجه تداوم با اترنت کلاسیک متفاوت هستند.

در سال 1992، گروهی از تولیدکنندگان تجهیزات شبکه، از جمله رهبران فناوری اترنت مانند SynOptics، 3Com، و چندین شرکت دیگر، اتحادیه غیرانتفاعی Fast Ethernet را تشکیل دادند تا یک استاندارد فناوری جدید را توسعه دهند که ویژگی های فناوری اترنت را به همان اندازه حفظ کند. ممکن است.

اردوی دوم توسط هیولت پاکارد و AT&T رهبری شد که پیشنهاد استفاده از برخی از کاستی های شناخته شده فناوری اترنت را دادند. پس از مدتی، آی‌بی‌ام به این شرکت‌ها ملحق شد، که با پیشنهادی برای ارائه برخی سازگاری با شبکه‌های Token Ring در فناوری جدید همکاری کرد.

در همان زمان، یک گروه تحقیقاتی در کمیته IEEE 802 برای بررسی پتانسیل فنی فناوری های جدید پرسرعت تشکیل شد. بین پایان سال 1992 تا پایان سال 1993، گروه IEEE راه حل های 100 مگابیتی را از فروشندگان مختلف مورد مطالعه قرار داد. همراه با پیشنهادات Fast Ethernet Alliance، این گروه فناوری پرسرعت هیولت پاکارد و AT&T را نیز در نظر گرفت.

در مرکز بحث، مشکل حفظ یک روش دسترسی تصادفی CSMA/CD بود. پیشنهاد Fast Ethernet Alliance این روش را حفظ کرد و در نتیجه تداوم و سازگاری شبکه های 10 مگابیت بر ثانیه و 100 مگابیت در ثانیه را تضمین کرد. ائتلاف HP و AT&T که از حمایت تعداد بسیار کمتری از تولیدکنندگان در صنعت شبکه نسبت به Fast Ethernet Alliance برخوردار بودند، یک روش دسترسی کاملاً جدید به نام پیشنهاد کردند. اولویت تقاضا- دسترسی با اولویت در صورت تقاضا به طور قابل توجهی رفتار گره‌ها را در شبکه تغییر داد، بنابراین نمی‌توان آن را در فناوری اترنت و استاندارد 802.3 قرار داد و یک کمیته جدید IEEE 802.12 برای استاندارد کردن آن سازمان‌دهی شد.

در پاییز 1995، هر دو فناوری به استانداردهای IEEE تبدیل شدند. کمیته IEEE 802.3 مشخصات اترنت سریع را به عنوان یک استاندارد 802.3 پذیرفت که یک استاندارد مستقل نیست، بلکه افزوده ای به استاندارد 802.3 موجود در قالب فصل های 21 تا 30 است. کمیته 802.12 از فناوری l00VG-AnyLAN استفاده می کند. یک روش جدید دسترسی با اولویت تقاضا و پشتیبانی از فریم های دو فرمت - اترنت و حلقه توکن.

v لایه فیزیکی فناوری Fast Ethernet

تمام تفاوت های بین فناوری Fast Ethernet و Ethernet در لایه فیزیکی متمرکز است (شکل 3.20). سطوح MAC و LLC در Fast Ethernet دقیقاً یکسان باقی مانده اند و آنها توسط فصل های قبلی استانداردهای 802.3 و 802.2 توضیح داده شده اند. بنابراین با توجه به فناوری Fast Ethernet تنها چند گزینه برای لایه فیزیکی آن بررسی می کنیم.

ساختار پیچیده تر لایه فیزیکی فناوری Fast Ethernet به این دلیل است که از سه گزینه برای سیستم های کابلی استفاده می کند:

• کابل چند حالته فیبر نوری، دو فیبر استفاده می شود.
• جفت پیچ خورده رده 5، دو جفت استفاده می شود.
• · جفت پیچ خورده رده 3، چهار جفت استفاده می شود.

کابل کواکسیال که اولین شبکه اترنت را به جهان داد، در میان رسانه های مجاز انتقال داده در فناوری جدید اترنت سریع نبود. این یک روند رایج در بسیاری از فناوری‌های جدید است، زیرا جفت تابیده رده 5 می‌تواند داده‌ها را با همان سرعت کابل کواکسیال در فواصل کوتاه انتقال دهد، اما استفاده از شبکه ارزان‌تر و آسان‌تر است. در مسافت‌های طولانی‌تر، فیبر نوری پهنای باند بسیار بیشتری نسبت به کواکسی دارد و هزینه شبکه بسیار بالاتر نیست، به خصوص وقتی هزینه‌های بالای عیب‌یابی یک سیستم کابل کواکسی بزرگ را در نظر بگیرید.

تفاوت بین فناوری اترنت سریع و فناوری اترنت

حذف کابل کواکسیال به این معنی است که شبکه های اترنت سریع همیشه ساختار درختی سلسله مراتبی دارند که بر روی هاب ها ساخته شده است، درست مانند شبکه های l0Base-T/l0Base-F. تفاوت اصلی بین پیکربندی های شبکه اترنت سریع کاهش قطر شبکه به حدود 200 متر است که با کاهش 10 برابری در حداقل طول زمان ارسال فریم به دلیل افزایش 10 برابری سرعت انتقال در مقایسه با 10 مگابیت توضیح داده می شود. شبکه محلی کابلی.

با این وجود، این شرایط واقعاً مانع ساخت شبکه‌های بزرگ مبتنی بر فناوری اترنت سریع نمی‌شود. واقعیت این است که اواسط دهه 1990 نه تنها با استفاده گسترده از فناوری های کم هزینه با سرعت بالا، بلکه با توسعه سریع شبکه های محلی مبتنی بر سوئیچ ها مشخص شد. هنگام استفاده از سوئیچ‌ها، پروتکل اترنت سریع می‌تواند در حالت دوطرفه کامل عمل کند، که در آن هیچ محدودیتی در طول کل شبکه وجود ندارد، بلکه فقط محدودیت‌هایی در طول بخش‌های فیزیکی متصل کننده دستگاه‌های همسایه (آداپتور به سوئیچ یا سوئیچ) وجود دارد. -to-switch) باقی می ماند. بنابراین، هنگام ایجاد ستون فقرات LAN از راه دور، از فناوری Fast Ethernet نیز به طور فعال استفاده می شود، اما فقط در یک نسخه تمام دوبلکس، همراه با سوئیچ ها.

این بخش در مورد نسخه نیمه دوبلکس فن آوری اترنت سریع صحبت می کند که به طور کامل با تعریف روش دسترسی شرح داده شده در استاندارد 802.3 مطابقت دارد.

در مقایسه با گزینه‌های پیاده‌سازی فیزیکی اترنت (و شش مورد از آنها وجود دارد)، در Fast Ethernet، تفاوت بین هر گزینه با گزینه‌های دیگر عمیق‌تر است - هم تعداد هادی‌ها و هم روش‌های کدگذاری تغییر می‌کند. و از آنجایی که نسخه‌های فیزیکی Fast Ethernet به طور همزمان و نه به صورت تکاملی، مانند شبکه‌های اترنت ایجاد شده‌اند، می‌توان آن دسته از زیرلایه‌های لایه فیزیکی را که از نسخه‌ای به نسخه دیگر تغییر نمی‌کنند و زیرلایه‌هایی که مختص به آن هستند، با جزئیات مشخص کرد. هر نسخه از محیط فیزیکی

استاندارد رسمی 802.3 سه مشخصات مختلف را برای لایه فیزیکی Fast Ethernet ایجاد کرد و نام‌های زیر را به آنها داد:

ساختار لایه فیزیکی اترنت سریع

• · 100Base-TX برای کابل جفت تابیده دو جفت UTP دسته 5 یا کابل جفت تابیده محافظ STP نوع 1.
• · 100Base-T4 برای کابل UTP 4 جفتی دسته 3، 4 یا 5.
• · 100Base-FX برای کابل فیبر چند حالته، دو فیبر استفاده می شود.

برای هر سه استاندارد، عبارات و ویژگی های زیر درست است.

• · فرمت های فریم Fast Ethernetee با فرمت های فریم اترنت 10 مگابیت متفاوت است.
• · فاصله میان فریم (IPG) 0.96 میکروثانیه و فاصله بیت 10 نانو ثانیه است. تمام پارامترهای زمان‌بندی الگوریتم دسترسی (فاصله عقب‌نشینی، حداقل طول زمان ارسال فریم و غیره) که در بازه‌های بیتی اندازه‌گیری می‌شوند، ثابت مانده‌اند، بنابراین هیچ تغییری در بخش‌های استاندارد در رابطه با لایه MAC ایجاد نشده است.
• · نشانه ای از حالت آزاد رسانه، انتقال نماد Idle کد اضافی مربوطه بر روی آن است (و نه عدم وجود سیگنال، مانند استانداردهای اترنت 10 مگابیت در ثانیه). لایه فیزیکی شامل سه عنصر است:
• o زیرلایه آشتی؛
• o رابط مستقل رسانه ای (Mil)؛
• o دستگاه لایه فیزیکی (PHY).

لایه مذاکره مورد نیاز است تا لایه MAC که برای رابط AUI طراحی شده است بتواند از طریق رابط MP با لایه فیزیکی کار کند.

دستگاه لایه فیزیکی (PHY) به نوبه خود از چندین زیرلایه تشکیل شده است (شکل 3.20 را ببینید):

• · یک سطح فرعی از کدگذاری داده های منطقی که بایت های وارد شده از سطح MAC را به نمادهای کد 4V / 5V یا 8V / 6T تبدیل می کند (هر دو کد در فناوری Fast Ethernet استفاده می شوند).
• • زیرلایه های پیوست فیزیکی و وابستگی به رسانه فیزیکی (PMD)، که تولید سیگنال را مطابق با یک روش کدگذاری فیزیکی، مانند NRZI یا MLT-3 فراهم می کند.
• · یک لایه فرعی با مذاکره خودکار که به دو پورت ارتباطی اجازه می دهد تا به طور خودکار کارآمدترین حالت عملکرد، مانند نیمه دوبلکس یا کامل دوبلکس را انتخاب کنند (این لایه فرعی اختیاری است).

رابط IP از روشی مستقل از رسانه برای تبادل داده بین زیرلایه MAC و زیرلایه PHY پشتیبانی می کند. این رابط از نظر هدف مشابه رابط AUI اترنت کلاسیک است، با این تفاوت که رابط AUI بین زیرسطح کدگذاری سیگنال فیزیکی (برای هر گزینه کابلی، از همان روش کدگذاری فیزیکی استفاده شد - کد منچستر) و سطح فرعی قرار داشت. اتصال فیزیکی به رسانه، و رابط MP بین سطوح فرعی MAC و کدگذاری سیگنال قرار دارد، که در استاندارد Fast Ethernet سه هستند - FX، TX و T4.

کانکتور MP برخلاف کانکتور AUI دارای 40 پین است که حداکثر طول کابل MP یک متر است. سیگنال های ارسال شده از طریق رابط MP دارای دامنه 5 ولت هستند.

لایه فیزیکی 100Base-FX - فیبر چند حالته، دو فیبر

این مشخصات عملکرد پروتکل Fast Ethernet را بر روی فیبر چند حالته در حالت‌های نیمه دورو و دوطرفه کامل بر اساس طرح کدگذاری FDDI به خوبی اثبات شده تعریف می‌کند. همانطور که در استاندارد FDDI، هر گره توسط دو فیبر نوری که از گیرنده (R x) و از فرستنده (Tx) می آید به شبکه متصل می شود.

شباهت های زیادی بین مشخصات l00Base-FX و l00Base-TX وجود دارد، بنابراین ویژگی های مشترک این دو مشخصات با نام عمومی l00Base-FX/TX داده می شود.

در حالی که اترنت 10 مگابیت بر ثانیه از رمزگذاری منچستر برای نمایش داده ها هنگام انتقال از طریق کابل استفاده می کند، استاندارد اترنت سریع یک روش رمزگذاری متفاوت، 4V/5V را تعریف می کند. این روش قبلاً کارایی خود را در استاندارد FDDI نشان داده و بدون تغییر به مشخصات l00Base-FX/TX منتقل شده است. با این روش، هر 4 بیت داده زیرلایه MAC (که نماد نامیده می شود) با 5 بیت نمایش داده می شود. بیت اضافی اجازه می دهد تا زمانی که هر یک از پنج بیت به صورت پالس های الکتریکی یا نوری نمایش داده می شوند، کدهای بالقوه اعمال شوند. وجود ترکیبات ممنوعه کاراکترها به شما امکان می دهد کاراکترهای اشتباه را رد کنید که باعث افزایش پایداری شبکه ها با l00Base-FX/TX می شود.

برای جداسازی فریم اترنت از نمادهای Idle، از ترکیب نمادهای Start Delimiter (یک جفت علامت J (11000) و K (10001) کد 4V/5V استفاده می شود و پس از اتمام کادر، یک T استفاده می شود. نماد قبل از اولین نماد Idle درج می شود.

جریان داده با مشخصات 100Base-FX/TX بدون وقفه

پس از تبدیل بخش های 4 بیتی کدهای MAC به بخش های 5 بیتی از لایه فیزیکی، آنها باید به عنوان سیگنال های نوری یا الکتریکی در یک کابل اتصال گره های شبکه نمایش داده شوند. مشخصات l00Base-FX و l00Base-TX از روش‌های رمزگذاری فیزیکی مختلفی برای این کار استفاده می‌کنند - به ترتیب NRZI و MLT-3 (مانند فناوری FDDI هنگام کار از طریق فیبر و جفت پیچ‌خورده).

لایه فیزیکی 100Base-TX - جفت پیچ خورده DTP Cat 5 یا STP Type 1، دو جفت

مشخصات l00Base-TX از کابل UTP رده 5 یا کابل STP نوع 1 به عنوان رسانه انتقال استفاده می کند. حداکثر طول کابل در هر دو مورد 100 متر است.

تفاوت اصلی با مشخصات l00Base-FX استفاده از روش MLT-3 برای سیگنال دهی بخش های 5 بیتی کد 4 ولت / 5 ولت بر روی جفت پیچ خورده و همچنین وجود عملکرد مذاکره خودکار برای انتخاب عملیات پورت است. حالت طرح مذاکره خودکار به دو دستگاه متصل فیزیکی که از استانداردهای چند لایه فیزیکی پشتیبانی می کنند که در نرخ بیت و تعداد جفت های پیچ خورده متفاوت هستند، اجازه می دهد تا سودمندترین حالت عملکرد را انتخاب کنند. به طور معمول، فرآیند مذاکره خودکار زمانی اتفاق می‌افتد که یک آداپتور شبکه را که می‌تواند با سرعت‌های 10 و 100 مگابیت بر ثانیه کار کند، به هاب یا سوئیچ متصل می‌کنید.

طرح مذاکره خودکار که در زیر توضیح داده شده است استاندارد فناوری l00Base-T امروزی است. قبل از این، سازندگان از طرح‌های اختصاصی مختلفی برای تعیین خودکار سرعت پورت‌های تعاملی استفاده می‌کردند که سازگار نبودند. طرح مذاکره خودکار که به عنوان یک استاندارد پذیرفته شد در ابتدا توسط National Semiconductor تحت نام NWay پیشنهاد شد.

در مجموع 5 حالت مختلف عملکرد در حال حاضر تعریف شده است که دستگاه های جفت پیچ خورده l00Base-TX یا 100Base-T4 می توانند پشتیبانی کنند.

• · l0Base-T - 2 جفت از دسته 3.
• · l0Base-T فول دوبلکس - 2 جفت از دسته 3.
• · l00Base-TX - 2 جفت دسته 5 (یا نوع 1ASTP).
• · 100Base-T4 - 4 جفت از دسته 3.
• · 100Base-TX فول دوبلکس - 2 جفت دسته 5 (یا نوع 1A STP).

حالت l0Base-T کمترین اولویت تماس را دارد، در حالی که حالت Full Duplex 100Base-T4 بیشترین اولویت را دارد. فرآیند مذاکره زمانی اتفاق می‌افتد که دستگاه روشن می‌شود، و همچنین می‌تواند در هر زمان توسط ماژول کنترل دستگاه آغاز شود.

دستگاهی که فرآیند مذاکره خودکار را آغاز کرده است، پالس های خاصی را برای شریک خود ارسال می کند انفجار پالس پیوند سریع (FLP)، که حاوی یک کلمه 8 بیتی است که حالت تعامل پیشنهادی را رمزگذاری می کند و با بالاترین اولویت پشتیبانی شده توسط این گره شروع می شود.

اگر گره همتا از ویژگی مذاکره خودکار پشتیبانی کند و بتواند حالت پیشنهادی را نیز پشتیبانی کند، با یک انفجار FLP که در آن حالت را تأیید می کند، پاسخ می دهد و مذاکره به پایان می رسد. اگر گره شریک بتواند حالت اولویت پایین‌تری را پشتیبانی کند، آن را در پاسخ نشان می‌دهد و این حالت به عنوان حالت کار انتخاب می‌شود. بنابراین، حالت گره مشترک با بالاترین اولویت همیشه انتخاب می شود.

گره‌ای که فقط از فناوری l0Base-T پشتیبانی می‌کند، هر 16 میلی‌ثانیه یک پالس منچستر را برای بررسی تداوم خطی که آن را به یک گره همسایه متصل می‌کند، ارسال می‌کند. چنین گره ای درخواست FLP را که گره دارای تابع مذاکره خودکار به آن می کند، درک نمی کند و به ارسال تکانه های خود ادامه می دهد. گره‌ای که تنها پالس‌های بررسی تداوم خط را در پاسخ به درخواست FLP دریافت می‌کند، می‌داند که شریکش فقط می‌تواند طبق استاندارد l0Base-T کار کند و این حالت عملکرد را برای خود تنظیم می‌کند.

لایه فیزیکی 100Base-T4 - UTP Cat 3 جفت پیچ خورده، چهار جفت

مشخصات 100Base-T4 به گونه ای توسعه داده شد که کابل کشی جفت پیچ خورده رده 3 موجود می تواند برای اترنت پرسرعت مورد استفاده قرار گیرد. این مشخصات با انتقال جریان بیت در هر 4 جفت کابل به طور همزمان، توان عملیاتی کلی را بهبود می بخشد.

مشخصات 100Base-T4 دیرتر از سایر مشخصات لایه فیزیکی Fast Ethernet ارائه شد. توسعه دهندگان این فناوری در درجه اول می خواستند مشخصات فیزیکی ایجاد کنند که تا حد امکان به مشخصات l0Base-T و l0Base-F نزدیک باشد که روی دو خط داده کار می کردند: دو جفت یا دو فیبر. برای اجرای کار روی دو جفت پیچ خورده، مجبور شدم به کابلی با کیفیت بالاتر از دسته 5 سوئیچ کنم.

در همان زمان، توسعه دهندگان فناوری رقیب l00VG-AnyLAN در ابتدا بر روی جفت پیچ خورده رده 3 تمرکز کردند. مهمترین مزیت آن نه در هزینه زیاد، بلکه در این واقعیت بود که قبلاً در اکثریت قریب به اتفاق ساختمان ها گذاشته شده بود. بنابراین، پس از انتشار مشخصات l00Base-TX و l00Base-FX، توسعه دهندگان فناوری Fast Ethernet نسخه خود را از لایه فیزیکی برای جفت پیچ خورده رده 3 پیاده سازی کردند.

به جای کدگذاری 4V/5V، این روش از کدگذاری 8V/6T استفاده می کند که طیف سیگنال باریک تری دارد و با سرعت 33 مگابیت در ثانیه در باند 16 مگاهرتز یک کابل جفت تابیده دسته 3 قرار می گیرد (هنگام کدگذاری 4V/5V، طیف سیگنال در این باند قرار نمی گیرد). هر 8 بیت از اطلاعات لایه MAC با 6 نماد سه تایی کدگذاری می شود، یعنی ارقامی که سه حالت دارند. مدت زمان هر رقم سه تایی 40 ns است. سپس گروه 6 رقمی سه تایی به یکی از سه جفت پیچ خورده فرستنده، مستقل و پشت سر هم ارسال می شود.

جفت چهارم همیشه برای گوش دادن به فرکانس حامل برای تشخیص برخورد استفاده می شود. سرعت داده در هر یک از سه جفت انتقال 33.3 مگابیت بر ثانیه است، بنابراین سرعت کل پروتکل 100Base-T4 100 مگابیت در ثانیه است. در عین حال، با توجه به روش کدگذاری اتخاذ شده، نرخ تغییر سیگنال در هر جفت تنها 25 Mbaud است که امکان استفاده از جفت پیچ خورده دسته 3 را فراهم می کند.

روی انجیر 3.23 اتصال پورت MDI آداپتور شبکه 100Base-T4 را با پورت MDI-X هاب نشان می دهد (پیشوند X نشان می دهد که این کانکتور دارای جفت اتصال گیرنده و فرستنده نسبت به کانکتور آداپتور شبکه است که کار را آسان تر می کند. برای اتصال جفت سیم در یک کابل - بدون عبور). جفت کردن 1 -2 همیشه برای انتقال داده ها از یک پورت MDI به یک درگاه MDI-X، یک جفت مورد نیاز است 3 -6 - برای دریافت داده ها توسط پورت MDI از پورت MDI-X و جفت 4 -5 و 7 -8 دو طرفه هستند و بسته به نیاز هم برای دریافت و هم برای ارسال استفاده می شوند.

اتصال گره ها طبق مشخصات 100Base-T4

اهداف کاری

هدف از این کار بررسی اصول فناوری‌های اترنت و اترنت سریع و توسعه عملی روش‌هایی برای ارزیابی عملکرد یک شبکه ساخته شده بر اساس فناوری اترنت سریع است.

اطلاعات نظری

فناوری اترنت مشخصات شبکه اترنت توسط DEC، Intel و Xerox (DIX) در سال 1980 پیشنهاد شد و کمی بعد بر اساس استاندارد IEEE 802.3 ساخته شد.

اولین نسخه های Ethernet vl.O و Ethernet v2.0 فقط از کابل کواکسیال به عنوان رسانه انتقال استفاده می کردند. استاندارد IEEE 802.3 همچنین امکان استفاده از جفت پیچ خورده و فیبر نوری را به عنوان رسانه انتقال می دهد. 1000 Mbps).

در نماد اترنت (10BASE2، 100BASE-TX، و غیره)، عنصر اول نرخ داده را در مگابیت بر ثانیه نشان می دهد. عنصر دوم BASEB به این معنی است که از انتقال مستقیم (بدون تعدیل) استفاده می شود. سومین عنصر B مقدار گرد شده طول کابل را در صدها متر B (10BASE2 - 185 m، 10BASE5 - 500 m) یا نوع رسانه انتقال (T, TX, T2, B T4 - جفت پیچ خورده؛ FX, FL) نشان می دهد. ، FB، SX و LX - فیبر نوری؛ CX یک کابل twinax برای اترنت گیگابیتی است).

اترنت بر اساس روش دسترسی چندگانه Carrier Sense با تشخیص برخورد - CSMA/CD

• (حامل حس با دسترسی چندگانه و تشخیص برخورد)، توسط آداپتورهای هر گره شبکه در سطح سخت افزار یا سیستم عامل پیاده سازی شده است:
• همه آداپتورها یک دستگاه دسترسی به رسانه (MAU) دارند - یک فرستنده گیرنده متصل به یک رسانه انتقال داده مشترک (به اشتراک گذاشته شده).
• هر آداپتور گره قبل از ارسال اطلاعات به خط گوش می دهد تا زمانی که سیگنالی (حامل) وجود نداشته باشد.
• سپس آداپتور یک فریم (فریم) تولید می کند که با یک مقدمه همگام سازی و سپس یک جریان داده باینری در کد خود همگام سازی (منچستر) شروع می شود.
• گره های دیگر سیگنال ارسالی را دریافت می کنند، B را در مقدمه همگام می کنند و آن را به دنباله بیت رمزگشایی می کنند.
• پایان انتقال فریم با تشخیص گیرنده از عدم وجود حامل تعیین می شود.
• در صورت تشخیص برخوردها(برخورد دو سیگنال از گره های مختلف) گره های فرستنده انتقال فریم را متوقف می کنند، پس از آن B پس از یک دوره زمانی تصادفی (هر یک از طریق خود) مجدداً پس از آزاد شدن خط، انتقال را امتحان می کند. در شکست بعدی B، تلاش بعدی انجام می شود (و به همین ترتیب تا 16 بار) و فاصله تاخیر B افزایش می یابد.
• برخورد توسط گیرنده در طول فریم غیر استاندارد B، که نمی تواند کمتر از 64 بایت باشد، به استثنای مقدمه تشخیص داده می شود.
• بین فریم ها باید فاصله زمانی در نظر گرفته شود ( شکاف میان قاب یا بسته بین بسته، IPG - شکاف بین بسته ها)مدت زمان B 9.6 µs - گره پس از تعیین لحظه خرابی حامل حق ندارد انتقال را زودتر از بازه B IPG آغاز کند.

تعریف 1. دامنه برخورد- گروهی از گره ها که توسط یک رسانه انتقال مشترک (کابل ها و تکرار کننده ها) به هم متصل می شوند.

طول حوزه برخورد توسط زمان انتشار سیگنال بین دورترین گره ها از یکدیگر محدود می شود.

تعریف 2. قطر دامنه برخوردفاصله بین دو پایانه دورتر از یکدیگر است.

تعریف 3. فاصله بیتزمان لازم برای انتقال یک بیت است.

فاصله بیت در اترنت (در 10 مگابیت بر ثانیه) 0.1 میکرو ثانیه است.

فناوری اترنت سریع در فناوری Fast Ethernet، فاصله بیت 0.01 میکرو ثانیه است که باعث افزایش ده برابری در سرعت انتقال داده می شود. در همان زمان، فرمت فریم، میزان داده های حمل شده در فریم و مکانیسم دسترسی به کانال انتقال داده در مقایسه با اترنت بدون تغییر باقی ماند.

اترنت سریع از یک رسانه انتقال 100 مگابیت بر ثانیه استفاده می‌کند که در مشخصات IEEE 802.3u «100BASE-T4» و «100BASE-TX» (جفت پیچ خورده) نامگذاری شده است. "100BASE-FX" و "100BASE-SX" (فیبر).

قوانین ساخت شبکه

اولین مدل شبکه اترنت سریع. این مدل در واقع مجموعه ای از قوانین برای ساخت شبکه است (جدول L.1):

• - طول هر بخش جفت پیچ خورده باید کمتر از 100 متر باشد.
• - طول هر بخش فیبر نوری باید کمتر از 412 متر باشد.
• - اگر از کابل MP (رابط مستقل رسانه) استفاده می شود، هر یک از آنها باید کمتر از 0.5 متر باشد.
• - تأخیرهای وارد شده توسط کابل MP هنگام ارزیابی پارامترهای زمانی شبکه در نظر گرفته نمی شود، زیرا آنها بخشی جدایی ناپذیر از تأخیرهای B هستند که توسط دستگاه های پایانی (ترمینال ها) و تکرار کننده ها وارد می شوند.

جدول L. 1

حداکثر قطر دامنه برخورد مجاز در اترنت سریع

استاندارد دو دسته از تکرارکننده ها را تعریف می کند:

• تکرار کننده های کلاس I سیگنال های ورودی B را به شکل دیجیتال تبدیل می کنند و در حین انتقال داده های دیجیتال B را دوباره به سیگنال های فیزیکی رمزگذاری می کنند. تبدیل سیگنال در ریپیتر به مدتی زمان نیاز دارد، بنابراین تنها یک تکرارکننده کلاس B در حوزه برخورد مجاز است.
• تکرار کننده های کلاس II بلافاصله سیگنال های دریافتی را بدون هیچ گونه تبدیلی ارسال می کنند، بنابراین تنها بخش هایی با استفاده از روش های رمزگذاری داده مشابه می توانند به آنها متصل شوند. بیش از دو تکرار کننده کلاس II را نمی توان در یک دامنه برخورد استفاده کرد.

مدل دوم شبکه اترنت سریع. مدل دوم شامل دنباله ای از محاسبات پارامترهای زمانی شبکه در حالت نیمه دوبلکس تبادل داده است. قطر حوزه برخورد و تعداد قطعات موجود در آن با زمان چرخش مضاعف مورد نیاز برای عملکرد صحیح مکانیسم تشخیص و حل برخورد محدود می شود (جدول L.2).

جدول L2

تاخیر زمانی اجزای شبکه اترنت سریع

زمان رفت و برگشت برای بدترین حالت (از نظر انتشار سیگنال) مسیر بین دو گره حوزه برخورد محاسبه می شود. محاسبه با جمع کردن تأخیرهای زمانی در بخش‌ها، تکرارکننده‌ها و پایانه‌ها انجام می‌شود.

برای محاسبه زمان چرخش مضاعف، طول قطعه را در مقدار زمان خاص چرخش مضاعف قطعه مربوطه ضرب کنید. هنگامی که زمان های رفت و برگشت برای تمام بخش های بدترین مسیر مشخص شد، تاخیر ایجاد شده توسط یک جفت گره انتهایی و تکرار کننده باید به آنها اضافه شود. برای در نظر گرفتن تاخیرهای پیش بینی نشده، توصیه می شود 4 بازه بیت (bi)B دیگر به نتیجه به دست آمده اضافه کنید و نتیجه را با عدد 512 مقایسه کنید. اگر نتیجه به دست آمده از 512 bi بیشتر نباشد، شبکه در نظر گرفته می شود. عملیاتی.

مثالی از محاسبه پیکربندی شبکه اترنت سریع. روی انجیر L.28 نمونه ای از حداکثر مجاز پیکربندی شبکه اترنت سریع است.

برنج. L.28.مثالی از پیکربندی شبکه اترنت سریع معتبر

قطر حوزه برخورد به صورت مجموع طول قطعات A (100 متر)، B (5 متر) و C (100 متر) محاسبه می شود و برابر با 205 متر است. طول قطعه اتصال دهنده های تکرار کننده B می تواند بیشتر از 5 متر، اگر قطر حوزه برخورد از حد مجاز برای این پیکربندی تجاوز نکند. سوئیچ (هاب سوئیچینگ)، که بخشی از شبکه است (به شکل L.28 مراجعه کنید)، به عنوان دستگاه پایانه در نظر گرفته می شود، زیرا برخوردها از طریق آن منتشر نمی شوند. هنگام محاسبه قطر B در نظر گرفته نمی شود. دامنه برخورد شبکه اترنت سریع. شبکه قوانین مدل اول را برآورده می کند.

اکنون اجازه دهید آن را با مدل دوم بررسی کنیم. بدترین مسیرها در حوزه برخورد از DTE1 به DTE2 و از DTE1 به سوئیچینگ هاب هستند. هر دو مسیر از سه قطعه جفت پیچ خورده تشکیل شده اند که توسط دو تکرار کننده کلاس II به هم متصل شده اند. دو قطعه دارای حداکثر طول مجاز 100 متر طول قطعه اتصال دهنده ها 5 متر است.

فرض کنید هر سه سگمنت مورد نظر 100 BASE-TX هستند و از جفت پیچ خورده رده 5 استفاده کنید. L.Z مقادیر زمان چرخش دوگانه را برای مسیرهای مورد بررسی نشان می دهد (شکل L.28 را ببینید). با جمع کردن اعداد از ستون دوم این جدول، 511.96 bi به دست می آوریم - این زمان چرخش دوگانه برای بدترین مسیر خواهد بود.

جدول L.3

زمان چرخش دو برابر شبکه اترنت سریع

لازم به ذکر است که در این مورد هیچ حاشیه ایمنی 4 bi وجود ندارد، زیرا در این مثال از بدترین مقادیر تاخیر استفاده می شود (جدول L.2 را ببینید). ویژگی های زمان بندی واقعی اجزای FastB Ethernet ممکن است برای بهتر شدن متفاوت باشد.

وظیفه برای انجام

ارزیابی عملکرد شبکه اترنت سریع 100 مگابیت مطابق با مدل اول و دوم الزامی است. تنظیمات شبکه در جدول آورده شده است. L.4. توپولوژی شبکه در شکل نشان داده شده است. L.29-L.ZO.

جدول L.4

گزینه های وظیفه

	بخش 1	بخش 2	بخش 3	بخش 4	بخش 5	بخش 6
	100 بیسکس، 100 متر	100BASETX، 95 متر	100BASETX، 80 متر		100 بیسکس، 100 متر	100 بیسکس، 100 متر

	بخش 1	بخش 2	بخش 3	بخش 4	بخش 5	بخش 6
	YUOWABE-TH، 15 متر	YUOWABE-TH، 5 متر	YuOVAE-TH، 5 متر	100 ولت ABE-EX، 400 متر	YUOWABE-TH، 10 متر	YUOWABE-TH، 4 متر
	YUOWABE-TH، 60 متر	YUOWABE-TH، 95 متر	YUOWABE-TH، 10 متر	YUOWABE-TH، 10 متر	YUOWABE-TH، 90 متر	YUOWABE-TH، 95 متر

برنج. L.29.توپولوژی شبکه 1

برنج. L.30.توپولوژی شبکه 2

امروزه تقریباً غیرممکن است که یک لپ تاپ یا مادربرد برای فروش بدون کارت شبکه یکپارچه یا حتی دو کارت پیدا کنید. همه آنها یک کانکتور دارند - RJ45 (به طور دقیق تر، 8P8C)، اما سرعت کنترلر ممکن است با یک مرتبه قدر متفاوت باشد. در مدل های ارزان قیمت 100 مگابیت در ثانیه (اترنت سریع) و در مدل های گران تر - 1000 (گیگابیت اترنت).

اگر رایانه شما یک کنترلر LAN داخلی ندارد، به احتمال زیاد در حال حاضر یک "پیرمرد" مبتنی بر پردازنده Intel Pentium 4 یا AMD Athlon XP و همچنین "اجداد آنها" است. چنین "دایناسورهایی" فقط با نصب یک کارت شبکه گسسته با یک رابط PCI می توانند با یک شبکه سیمی "دوست" شوند، زیرا اتوبوس PCI Express در زمان تولد آنها وجود نداشت. اما حتی برای گذرگاه PCI (33 مگاهرتز)، «کارت‌های شبکه» تولید می‌شوند که از جدیدترین استاندارد اترنت گیگابیتی پشتیبانی می‌کنند، اگرچه پهنای باند آن ممکن است برای باز کردن کامل پتانسیل سرعت یک کنترل‌کننده گیگابیتی کافی نباشد.

اما حتی در مورد یک کارت شبکه یکپارچه 100 مگابیت، افرادی که می خواهند به 1000 مگابیت "ارتقا" کنند، باید یک آداپتور مجزا خریداری کنند. بهترین گزینه خرید یک کنترلر PCI Express است که حداکثر سرعت شبکه را فراهم می کند، مگر اینکه، البته، کانکتور مربوطه در رایانه وجود داشته باشد. درست است، بسیاری به کارت PCI ترجیح می دهند، زیرا آنها بسیار ارزان تر هستند (هزینه فقط از 200 روبل شروع می شود).

مزایای عملی انتقال از اترنت سریع به اترنت گیگابیتی چیست؟ نرخ انتقال داده واقعی نسخه های PCI کارت های شبکه و PCI Express چقدر متفاوت است؟ آیا سرعت یک هارد دیسک معمولی برای بارگذاری کامل یک کانال گیگابیتی کافی است؟ پاسخ این سوالات را در این مطالب خواهید یافت.

شرکت کنندگان در آزمون

سه مورد از ارزان‌ترین کارت‌های شبکه گسسته (PCI - Fast Ethernet، PCI - Gigabit Ethernet، PCI Express - Gigabit Ethernet) برای آزمایش انتخاب شدند، زیرا بیشترین تقاضا را دارند.

یک کارت شبکه 100 مگابیتی PCI توسط مدل Acorp L-100S نشان داده می شود (قیمت از 110 روبل شروع می شود) که از چیپست Realtek RTL8139D استفاده می کند که محبوب ترین کارت برای کارت های ارزان است.

کارت شبکه 1000 مگابایتی PCI توسط مدل Acorp L-1000S نشان داده شده است (قیمت از 210 روبل شروع می شود) که بر اساس تراشه Realtek RTL8169SC است. این تنها کارت با هیت سینک روی چیپست است - بقیه شرکت کنندگان در آزمون نیازی به خنک کننده اضافی ندارند.

کارت شبکه 1000 مگابیت PCI Express با مدل TP-LINK TG-3468 نشان داده شده است (قیمت از 340 روبل شروع می شود). و از این قاعده مستثنی نبود - بر اساس چیپست RTL8168B است که توسط Realtek نیز ساخته شده است.

ظاهر کارت شبکه

چیپست‌های این خانواده‌ها (RTL8139، RTL816X) نه تنها در کارت‌های شبکه گسسته، بلکه در بسیاری از مادربردها نیز قابل مشاهده هستند.

مشخصات هر سه کنترلر در جدول زیر نشان داده شده است:

نمایش جدول

مدل	چیپست	نرخ انتقال	لاستیک	رابط شبکه	اتصال دهنده ها	پشتیبانی از قاب جامبو	پشتیبانی Wake-on-LAN	دوبلکس
Acorp L-100S	Realtek RTL8139D	10/100 مگابیت بر ثانیه	PCI 2.3 (32 بیت)	10Base-T، 100Base-TX	RJ45 (8P8C)	وجود دارد	وجود دارد	پر شده
Acorp L-1000S	Realtek RTL8169SC	10/100/1000 مگابیت بر ثانیه	PCI 2.3 (32 بیت)		RJ45 (8P8C)	وجود دارد	وجود دارد	پر شده
	Realtek RTL8168B	10/100/1000 مگابیت بر ثانیه	PCI Express 1.0a	10Base-T، 100Base-TX، 1000Base-T	RJ45 (8P8C)	وجود دارد	وجود دارد	پر شده

پهنای باند گذرگاه PCI (1066 مگابیت بر ثانیه) از نظر تئوری باید برای افزایش سرعت کارت شبکه گیگابیتی کافی باشد، اما در عمل ممکن است هنوز کافی نباشد. واقعیت این است که این "کانال" توسط همه دستگاه های PCI مشترک است. علاوه بر این، اطلاعات سرویس در مورد تعمیر و نگهداری اتوبوس از طریق آن منتقل می شود. بیایید ببینیم که آیا این فرض با اندازه‌گیری سرعت واقعی تأیید می‌شود یا خیر.

نکته ظریف دیگر: اکثریت قریب به اتفاق هارد دیسک های مدرن دارای میانگین سرعت خواندن بیش از 100 مگابایت در ثانیه و اغلب حتی کمتر نیستند. بر این اساس، آنها نمی توانند کانال گیگابیتی کارت شبکه را که سرعت آن 125 مگابایت در ثانیه است (1000: 8 = 125) به طور کامل بارگذاری کنند. دو راه برای دور زدن این محدودیت وجود دارد. اولین مورد این است که یک جفت از چنین هارد دیسک ها را در یک آرایه RAID ترکیب کنید (RAID 0، striping)، در حالی که سرعت تقریباً دو برابر می شود. مورد دوم استفاده از درایوهای SSD است که پارامترهای سرعت آن ها به طور قابل توجهی بیشتر از هارد دیسک ها است.

آزمایش کردن

کامپیوتر با پیکربندی زیر به عنوان سرور استفاده شد:

• پردازنده: AMD Phenom II X4 955 3200 مگاهرتز (چهار هسته ای)؛
• مادربرد: ASRock A770DE AM2+ (AMD 770 + چیپست AMD SB700)؛
• رم: Hynix DDR2 4 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (دو کاناله);
• کارت گرافیک: AMD Radeon HD 4890 1024 MB DDR5 PCI Express 2.0;
• کارت شبکه: Realtek RTL8111DL 1000 مگابیت بر ثانیه (ادغام شده روی مادربرد)؛
• سیستم عامل: Microsoft Windows 7 Home Premium SP1 (نسخه 64 بیتی).

به عنوان یک کلاینت، که در آن کارت های شبکه آزمایش شده نصب شده بودند، از رایانه ای با پیکربندی زیر استفاده شد:

• پردازنده: AMD Athlon 7850 2800 مگاهرتز (دو هسته ای)؛
• مادربرد: MSI K9A2GM V2 (MS-7302، AMD RS780 + چیپست AMD SB700)؛
• رم: Hynix DDR2 2 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (دو کاناله);
• کارت گرافیک: AMD Radeon HD 3100 256 مگابایت (ادغام شده در چیپست)؛
• هارد دیسک: Seagate 7200.10 160 GB SATA2;
• سیستم عامل: Microsoft Windows XP Home SP3 (نسخه 32 بیتی).

آزمایش در دو حالت انجام شد: خواندن و نوشتن از طریق اتصال شبکه از دیسک‌های سخت (این باید نشان دهد که آنها می‌توانند یک "گلوگاه" باشند)، و همچنین از دیسک‌های RAM در RAM رایانه‌هایی که درایوهای SSD سریع را شبیه‌سازی می‌کنند. کارت های شبکه مستقیماً با استفاده از یک پچ کورد سه متری (جفت پیچ خورده هشت هسته ای، دسته 5e) متصل شدند.

سرعت انتقال اطلاعات (دیسک سخت - هارد دیسک، مگابیت بر ثانیه)

سرعت واقعی انتقال داده از طریق کارت شبکه 100 مگابیت Acorp L-100S کاملاً به حداکثر تئوری نرسید. اما هر دو کارت گیگابیتی با وجود اینکه حدود 6 برابر از کارت اول پیشی گرفتند، نتوانستند حداکثر سرعت ممکن را نشان دهند. کاملاً واضح است که سرعت بر عملکرد هارد دیسک‌های Seagate 7200.10 «تکیه» دارد، که وقتی مستقیماً روی رایانه آزمایش می‌شود، به طور متوسط ​​​​79 مگابایت در ثانیه (632 مگابیت در ثانیه) است.

هیچ تفاوت اساسی در سرعت بین کارت های شبکه برای گذرگاه PCI (Acorp L-1000S) و PCI Express (TP-LINK) در این مورد وجود ندارد، مزیت جزئی دومی را می توان با خطای اندازه گیری توضیح داد. هر دو کنترلر با حدود شصت درصد ظرفیت خود کار می کردند.

سرعت انتقال داده (دیسک رم - دیسک رم، مگابیت بر ثانیه)

همانطور که انتظار می رفت، Acorp L-100S هنگام کپی داده ها از دیسک های RAM پرسرعت همان سرعت پایین را نشان داد. قابل درک است - استاندارد Fast Ethernet مدتهاست که با واقعیت های مدرن مطابقت ندارد. در مقایسه با حالت تست "هارد دیسک - هارد دیسک" کارت PCI Gigabit Acorp L-1000S عملکرد قابل توجهی را افزایش داد - مزیت آن حدود 36 درصد بود. کارت شبکه TP-LINK TG-3468 سرب حتی چشمگیرتری را نشان داد - این افزایش حدود 55 درصد بود.

اینجاست که پهنای باند بالاتر باس PCI Express نشان داده شد - عملکرد آن 14 درصد از Acorp L-1000S بهتر بود که دیگر نمی توان آن را به خطا نسبت داد. برنده کمی کمتر از حداکثر نظری است، اما سرعت 916 مگابیت در ثانیه (114.5 مگابیت بر ثانیه) هنوز هم چشمگیر به نظر می رسد - این بدان معنی است که شما باید تقریباً یک مرتبه کمتر برای پایان کپی صبر کنید (در مقایسه). به اترنت سریع). به عنوان مثال، زمان کپی کردن یک فایل 25 گیگابایتی (یک ریپ HD معمولی با کیفیت خوب) از رایانه به رایانه کمتر از چهار دقیقه و با آداپتور نسل قبلی - بیش از نیم ساعت خواهد بود.

آزمایش نشان داده است که کارت های شبکه اترنت گیگابیت مزیت بزرگی (تا ده برابر) نسبت به کنترل کننده های اترنت سریع دارند. اگر رایانه های شما فقط هارد دیسک هایی دارند که در یک آرایه راه راه ترکیب نشده اند (RAID 0)، در این صورت هیچ تفاوت اساسی در سرعت بین کارت های PCI و PCI Express وجود نخواهد داشت. در غیر این صورت و همچنین هنگام استفاده از SSD های با کارایی بالا، اولویت باید به کارت هایی با رابط PCI Express داده شود که بالاترین سرعت انتقال داده را فراهم می کند.

طبیعتاً باید در نظر گرفت که سایر دستگاه های موجود در «مسیر» شبکه (سوئیچ، روتر ...) باید از استاندارد اترنت گیگابیت پشتیبانی کنند و دسته بندی جفت پیچ خورده (پچ کورد) باید حداقل 5e باشد. در غیر این صورت سرعت واقعی در سطح 100 مگابیت بر ثانیه باقی خواهد ماند. به هر حال، سازگاری عقب با استاندارد Fast Ethernet باقی می ماند: به عنوان مثال، می توانید یک لپ تاپ با کارت شبکه 100 مگابیت را به یک شبکه گیگابیتی وصل کنید، این بر سرعت رایانه های دیگر در شبکه تأثیر نمی گذارد.

آزمایشگاه آزمایش ComputerPress کارت های شبکه 100/10 مگابیت بر ثانیه استاندارد Fast Ethernet را برای اتوبوس PCI که برای استفاده در ایستگاه های کاری در نظر گرفته شده است، آزمایش کرد. رایج‌ترین کارت‌های 10/100 مگابیت بر ثانیه در حال حاضر انتخاب شدند، زیرا اولاً، می‌توان آنها را در شبکه‌های اترنت، اترنت سریع و مختلط استفاده کرد و ثانیاً، فناوری امیدبخش اترنت گیگابیت (با توان تا 1000 مگابیت در ثانیه) هنوز اغلب برای سرورهای قدرتمند را به تجهیزات شبکه هسته شبکه متصل کنید. بسیار مهم است که تجهیزات شبکه غیرفعال با چه کیفیتی (کابل، سوکت و غیره) در شبکه استفاده می شود. به خوبی شناخته شده است که اگر کابل جفت پیچ خورده رده 3 برای شبکه های اترنت کافی باشد، پس از قبل برای اترنت سریع به رده 5 نیاز است. پراکندگی سیگنال، حفاظت ضعیف از نویز می تواند به طور قابل توجهی توان شبکه را کاهش دهد.

هدف از آزمایش، ابتدا تعیین شاخص عملکرد مؤثر (نسبت شاخص عملکرد/بازده - که از این پس به عنوان شاخص P/E نامیده می‌شود) و تنها پس از آن - قدر مطلق توان عملیاتی بود. P/E-index به عنوان نسبت پهنای باند کارت شبکه بر حسب مگابیت بر ثانیه به میزان استفاده از CPU بر حسب درصد محاسبه می شود. این شاخص استاندارد صنعتی برای تعیین عملکرد آداپتورهای شبکه است. این به منظور در نظر گرفتن استفاده از منابع CPU توسط کارت های شبکه معرفی شد. واقعیت این است که برخی از سازندگان آداپتورهای شبکه در تلاش هستند تا با استفاده از چرخه‌های بیشتر پردازنده کامپیوتری برای انجام عملیات شبکه، به حداکثر کارایی دست یابند. استفاده حداقلی از CPU و توان عملیاتی نسبتاً بالا برای برنامه‌های کاربردی تجاری، بلادرنگ و چند رسانه‌ای ضروری است.

کارت هایی که در حال حاضر اغلب برای ایستگاه های کاری در شبکه های شرکتی و محلی استفاده می شوند، آزمایش شدند:

1. D-Link DFE-538TX
2. SMC EtherPower II 10/100 9432TX/MP
3. 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM
4. Compex RL 100ATX
5. مدیریت Intel EtherExpress PRO/100+
6. CNet PRO-120
7. NetGear FA 310TX
8. Allied Telesyn AT 2500TX
9. Surecom EP-320X-R

مشخصات اصلی آداپتورهای شبکه آزمایش شده در جدول آورده شده است. 1 . اجازه دهید برخی از اصطلاحات استفاده شده در جدول را توضیح دهیم. تشخیص خودکار سرعت اتصال به این معنی است که آداپتور خود حداکثر سرعت ممکن کار را تعیین می کند. علاوه بر این، اگر تشخیص سرعت خودکار پشتیبانی شود، هنگام تغییر از اترنت به اترنت سریع و بالعکس، نیازی به پیکربندی اضافی نیست. یعنی مدیر سیستم نیازی به پیکربندی مجدد آداپتور و بارگذاری مجدد درایورها ندارد.

پشتیبانی از حالت Bus Master به شما امکان می دهد داده ها را مستقیماً بین کارت شبکه و حافظه رایانه انتقال دهید. این کار CPU را برای انجام کارهای دیگر آزاد می کند. این ویژگی به استاندارد واقعی تبدیل شده است. جای تعجب نیست که همه کارت های شبکه شناخته شده از حالت Bus Master پشتیبانی می کنند.

روشن کردن از راه دور (Wake on LAN) به شما امکان می دهد رایانه شخصی را از طریق شبکه روشن کنید. یعنی سرویس کامپیوتر در ساعات غیر کاری امکان پذیر می شود. برای این منظور از کانکتورهای سه پین ​​بر روی برد سیستم و آداپتور شبکه استفاده می شود که با کابل مخصوص (که در بسته بندی موجود است) به هم متصل می شوند. علاوه بر این، نرم افزار کنترل ویژه مورد نیاز است. فناوری Wake on LAN توسط اتحاد Intel-IBM توسعه یافته است.

حالت Full Duplex به شما امکان می دهد داده ها را به طور همزمان در هر دو جهت انتقال دهید، نیمه دورو - فقط در یک جهت. بنابراین، حداکثر توان عملیاتی ممکن در حالت تمام دوبلکس 200 مگابیت بر ثانیه است.

رابط DMI (رابط مدیریت دسکتاپ) به شما امکان می دهد با استفاده از نرم افزار مدیریت شبکه اطلاعاتی در مورد پیکربندی و منابع یک رایانه شخصی به دست آورید.

پشتیبانی از مشخصات WfM (Wired for Management) تضمین می کند که آداپتور شبکه با نرم افزار مدیریت و مدیریت شبکه در تعامل است.

برای راه‌اندازی از راه دور یک سیستم‌عامل رایانه از طریق شبکه، آداپتورهای شبکه به یک حافظه BootROM ویژه مجهز شده‌اند. این اجازه می دهد تا ایستگاه های کاری بدون دیسک به طور موثر در شبکه استفاده شوند. در اکثر کارت های تست شده، فقط یک سوکت برای نصب BootROM وجود داشت. خود تراشه BootROM معمولاً یک گزینه جداگانه سفارش داده شده است.

پشتیبانی از ACPI (Advanced Configuration Power Interface) مصرف انرژی را کاهش می دهد. ACPI یک فناوری جدید است که سیستم مدیریت انرژی را تقویت می کند. مبتنی بر استفاده از سخت افزار و نرم افزار است. اساسا، Wake on LAN بخشی جدایی ناپذیر از ACPI است.

ابزارهای بهبود عملکرد اختصاصی به شما امکان می دهد کارایی کارت شبکه را افزایش دهید. معروف ترین آنها عبارتند از 3Com's Parallel Tasking II و Intel's Adaptive Technology. این ابزارها معمولا ثبت اختراع هستند.

تقریباً همه آداپتورها از سیستم عامل های اصلی پشتیبانی می کنند. سیستم عامل های اصلی عبارتند از: Windows، Windows NT، NetWare، Linux، SCO UNIX، LAN Manager و غیره.

سطح پشتیبانی خدمات با در دسترس بودن اسناد، دیسکت با درایورها و امکان دانلود آخرین نسخه درایورها از وب سایت شرکت ارزیابی می شود. بسته بندی نیز نقش مهمی دارد. از این نظر، بهترین ها، به نظر ما، آداپتورهای شبکه D-Link، Allied Telesyn و Surecom هستند. اما به طور کلی، سطح پشتیبانی برای همه کارت ها رضایت بخش بود.

به طور معمول، گارانتی طول عمر آداپتور برق متناوب (گارانتی مادام العمر) را پوشش می دهد. گاهی اوقات به 1-3 سال محدود می شود.

روش آزمون

در تمام تست‌ها از آخرین درایورهای کارت شبکه که از سرورهای اینترنتی سازنده مربوطه دانلود شده‌اند استفاده شده است. در مواردی که درایور کارت شبکه اجازه هرگونه تنظیمات و بهینه سازی را می داد، از تنظیمات پیش فرض استفاده می شد (به جز آداپتور شبکه اینتل). لازم به ذکر است که کارت ها و درایورهای مربوطه از 3Com و Intel دارای غنی ترین ویژگی ها و عملکردهای اضافی هستند.

عملکرد با استفاده از ابزار Novell's Perform3 اندازه گیری شد. اصل این ابزار این است که یک فایل کوچک از ایستگاه کاری به یک درایو شبکه مشترک سرور کپی می شود، پس از آن در حافظه پنهان فایل سرور باقی می ماند و در طول یک دوره زمانی مشخص به طور مکرر از آنجا خوانده می شود. این به شما امکان می دهد تا به تعامل حافظه-شبکه-حافظه برسید و تأثیر تأخیرهای مرتبط با عملیات دیسک را از بین ببرید. پارامترهای ابزار شامل اندازه فایل اولیه، اندازه فایل نهایی، مرحله تغییر اندازه و زمان تست است. ابزار Novell Perform3 مقادیر عملکرد را با اندازه های مختلف فایل، متوسط ​​و حداکثر عملکرد (در کیلوبایت بر ثانیه) نمایش می دهد. برای پیکربندی ابزار از پارامترهای زیر استفاده شده است:

• اندازه فایل اولیه - 4095 بایت
• حجم فایل نهایی - 65535 بایت
• افزایش فایل - 8192 بایت

زمان تست با هر فایل روی بیست ثانیه تنظیم شد.

هر آزمایش از یک جفت کارت شبکه یکسان استفاده می‌کرد که یکی روی سرور و دیگری روی ایستگاه کاری اجرا می‌شد. به نظر می رسد این با رویه رایج مطابقت ندارد، زیرا سرورها معمولاً از آداپتورهای شبکه تخصصی استفاده می کنند که دارای تعدادی ویژگی اضافی هستند. اما دقیقاً به این ترتیب - همان کارت های شبکه هم روی سرور و هم روی ایستگاه های کاری نصب می شوند - آزمایش توسط همه آزمایشگاه های آزمایش شناخته شده در جهان (KeyLabs، Tolly Group و غیره) انجام می شود. نتایج تا حدودی پایین تر است، اما آزمایش به نظر تمیز است، زیرا فقط کارت های شبکه تجزیه و تحلیل شده روی همه رایانه ها کار می کنند.

پیکربندی مشتری Compaq DeskPro EN:

• پردازنده Pentium II 450 مگاهرتز
• کش 512 کیلوبایت
• رم 128 مگابایت
• هارد 10 گیگ
• سیستم عامل Microsoft Windows NT Server 4.0 c 6 a SP
• پروتکل TCP/IP

پیکربندی سرور Compaq DeskPro EP:

• پردازنده سلرون 400 مگاهرتز
• رم 64 مگابایت
• هارد 4.3 گیگابایت
• سیستم عامل Microsoft Windows NT Workstation 4.0 c c 6 a SP
• پروتکل TCP/IP

آزمایش با رایانه‌هایی که مستقیماً با کابل متقاطع رده 5 UTP متصل شده بودند انجام شد. در طول این آزمایش‌ها، کارت‌ها در حالت Full Duplex 100Base-TX کار می‌کردند. در این حالت به دلیل اینکه بخشی از اطلاعات سرویس (مثلاً تأیید دریافت) همزمان با اطلاعات مفیدی که حجم آن تخمین زده می شود، انتقال داده می شود تا حدودی بالاتر است. تحت این شرایط، امکان تعیین مقادیر توان عملیاتی نسبتاً بالا وجود داشت. به عنوان مثال، برای آداپتور 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM، به طور متوسط ​​79.23 مگابیت در ثانیه.

استفاده از پردازنده بر روی سرور با استفاده از ابزار Windows NT Performance Monitor اندازه گیری شد. داده ها در یک فایل log نوشته شد. ابزار Perform3 بر روی کلاینت اجرا شد تا بر بار پردازنده سرور تأثیری نداشته باشد. یک Intel Celeron به عنوان پردازنده کامپیوتر سرور استفاده شد که عملکرد آن به طور قابل توجهی کمتر از پردازنده های Pentium II و III است. Intel Celeron عمداً مورد استفاده قرار گرفت: واقعیت این است که از آنجایی که بار پردازنده با یک خطای مطلق نسبتاً بزرگ تعیین می شود، در مورد مقادیر مطلق بزرگ، خطای نسبی کوچکتر به نظر می رسد.

پس از هر آزمایش، ابزار Perform3 نتایج کار خود را در یک فایل متنی به عنوان مجموعه داده ای به شکل زیر قرار می دهد:

65535 بایت. 10491.49 کیلوبایت بر ثانیه. 10491.49 KBps مجموع. 57343 بایت. 10844.03 کیلوبایت بر ثانیه. 10844.03 KBps مجموع. 49151 بایت. 10737.95 کیلوبایت بر ثانیه. 10737.95 KBps مجموع. 40959 بایت. 10603.04 کیلوبایت بر ثانیه. 10603.04 KBps مجموع. 32767 بایت. 10497.73 کیلوبایت بر ثانیه. 10497.73 KBps مجموع. 24575 بایت. 10220.29 کیلوبایت بر ثانیه. 10220.29 KBps مجموع. 16383 بایت. 9573.00 کیلوبایت بر ثانیه. 9573.00 KBps مجموع. 8191 بایت. 8195.50 کیلوبایت بر ثانیه. 8195.50 KBps مجموع. 10844.03 حداکثر KBps. 10145.38 KBp میانگین.

اندازه فایل، توان عملیاتی مربوطه برای کلاینت انتخاب شده و برای همه کلاینت ها (در این مورد فقط یک کلاینت وجود دارد)، و همچنین حداکثر و متوسط ​​توان عملیاتی در کل آزمایش نمایش داده می شود. مقادیر متوسط ​​به دست آمده برای هر آزمون با استفاده از فرمول از KB/s به Mbit/s تبدیل شد:
(KB x 8)/1024,
و مقدار شاخص P/E به عنوان نسبت توان عملیاتی به استفاده از پردازنده بر حسب درصد محاسبه شد. در ادامه، مقدار میانگین شاخص P/E بر اساس نتایج سه اندازه گیری محاسبه شد.

هنگام استفاده از ابزار Perform3 در Windows NT Workstation، مشکل زیر ایجاد شد: علاوه بر نوشتن در یک درایو شبکه، فایل همچنین در حافظه پنهان فایل محلی نیز نوشته شد، که متعاقباً از آن بسیار سریع خوانده شد. نتایج چشمگیر بود، اما غیر واقعی بود، زیرا هیچ انتقال داده ای به خودی خود از طریق شبکه وجود نداشت. برای اینکه برنامه ها درایوهای شبکه مشترک را به عنوان درایوهای محلی معمولی درک کنند، سیستم عامل از یک جزء شبکه ویژه استفاده می کند - یک تغییر مسیر که درخواست های I / O را از طریق شبکه هدایت می کند. در شرایط عملیاتی عادی، هنگام نوشتن یک فایل در یک درایو شبکه مشترک، redirector از الگوریتم کش ویندوز NT استفاده می کند. به همین دلیل است که هنگام نوشتن روی سرور، در حافظه پنهان فایل محلی ماشین کلاینت نیز می نویسد. و برای تست، لازم است که کش فقط در سرور انجام شود. به منظور جلوگیری از ذخیره سازی در رایانه مشتری، مقادیر پارامترها در رجیستری ویندوز NT تغییر کرد که امکان غیرفعال کردن کش انجام شده توسط redirector را فراهم کرد. در اینجا نحوه انجام آن آمده است:

1. مسیر ثبت نام:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Rdr\Parameters

   نام پارامتر:

   UseWriteBehind بهینه سازی نوشتن پشت را برای فایل های در حال نوشتن فعال می کند

   نوع: REG_DWORD

   مقدار: 0 (پیش‌فرض: 1)

2. مسیر ثبت نام:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Lanmanworkstation\parameters

   نام پارامتر:

   UtilizeNTCaching مشخص می کند که آیا Redirector از مدیر کش ویندوز NT برای ذخیره محتوای فایل استفاده کند یا خیر.

   نوع: REG_DWORD مقدار: 0 (پیش‌فرض: 1)

آداپتور شبکه Intel EtherExpress PRO/100+Management

توان عملیاتی و استفاده از CPU این کارت تقریباً مشابه 3Com بود. پنجره تنظیم پارامترهای این نقشه در زیر نشان داده شده است.

کنترلر جدید Intel 82559 نصب شده بر روی این کارت عملکرد بسیار بالایی را به خصوص در شبکه های Fast Ethernet ارائه می دهد.

فناوری ای که اینتل در کارت Intel EtherExpress PRO/100+ خود استفاده می کند، Adaptive Technology نام دارد. ماهیت روش تغییر خودکار فواصل زمانی بین بسته های اترنت بسته به بار شبکه است. با افزایش ترافیک شبکه، فاصله بین بسته های اترنت جداگانه به صورت پویا افزایش می یابد تا برخوردها کاهش یابد و توان عملیاتی افزایش یابد. با یک بار شبکه کوچک، زمانی که احتمال برخورد کم است، فواصل زمانی بین بسته ها کاهش می یابد که منجر به افزایش عملکرد نیز می شود. مزایای این روش باید در بخش‌های بزرگ اترنت برخوردی آشکارتر باشد، یعنی در مواردی که توپولوژی شبکه توسط هاب‌ها به جای سوئیچ‌ها تسلط دارد.

فناوری جدید اینتل که Priority Packet نام دارد، به شما امکان می دهد ترافیک را از طریق کارت شبکه با توجه به اولویت های بسته های جداگانه کنترل کنید. این امکان افزایش نرخ انتقال داده برای برنامه های کاربردی حیاتی را فراهم می کند.

پشتیبانی از VLAN ها (استاندارد IEEE 802.1Q) ارائه شده است.

فقط دو نشانگر روی برد وجود دارد - کار / اتصال، سرعت 100.

www.intel.com

آداپتور شبکه SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX/MP

در معماری این کارت از دو فناوری امیدوارکننده SMC SimulTasking و Programmable InterPacket Gap استفاده شده است. اولین فناوری مشابه فناوری 3Com Parallel Tasking است. با مقایسه نتایج تست کارت های این دو سازنده می توان به میزان اثربخشی اجرای این فناوری ها نتیجه گرفت. همچنین متذکر می شویم که این کارت شبکه هم در عملکرد و هم در شاخص P / E، بالاتر از همه کارت ها به جز 3Com و Intel، سومین نتیجه را نشان داد.

چهار نشانگر LED روی کارت وجود دارد: سرعت 100، انتقال، لینک، دوبلکس.

وب سایت اصلی شرکت: www.smc.com

شبکه اترنت گسترده ترین شبکه در بین شبکه های استاندارد است. اولین بار در سال 1972 ظاهر شد (توسعه دهنده شرکت معروف زیراکس بود). این شبکه کاملاً موفق بود و در نتیجه شرکت های بزرگی مانند DEC و اینتل در سال 1980 از آن پشتیبانی کردند (انجمن این شرکت ها به نام DIX پس از حروف اول نام آنها DIX نامیده می شد). با تلاش آنها، در سال 1985، شبکه اترنت به یک استاندارد بین المللی تبدیل شد و توسط بزرگترین سازمان های استاندارد بین المللی پذیرفته شد: کمیته 802 IEEE (موسسه مهندسین برق و الکترونیک) و ECMA (انجمن تولیدکنندگان رایانه اروپا).

این استاندارد IEEE 802.3 نام دارد (به انگلیسی هشت و دو نقطه سه خوانده می شود). این دسترسی تک کانالی از نوع اتوبوس را با تشخیص برخورد و کنترل انتقال تعریف می کند، یعنی با روش دسترسی CSMA/CD که قبلا ذکر شد. برخی از شبکه های دیگر نیز از این استاندارد برخوردارند، زیرا سطح جزئیات بالا نیست. در نتیجه، شبکه های IEEE 802.3 اغلب از نظر طراحی و ویژگی های الکتریکی با یکدیگر ناسازگار بودند. اما اخیراً استاندارد IEEE 802.3 به عنوان استاندارد شبکه اترنت در نظر گرفته شده است.

ویژگی های کلیدی استاندارد اصلی IEEE 802.3:

• توپولوژی - اتوبوس;
• رسانه انتقال - کابل کواکسیال؛
• سرعت انتقال - 10 مگابیت بر ثانیه؛
• حداکثر طول شبکه 5 کیلومتر است.
• حداکثر تعداد مشترک - حداکثر 1024.
• طول بخش شبکه - تا 500 متر؛
• تعداد مشترکین در یک بخش - تا 100؛
• روش دسترسی - CSMA/CD.
• انتقال باریک است، یعنی بدون مدولاسیون (تک کانال).

به بیان دقیق، تفاوت های جزئی بین استانداردهای IEEE 802.3 و اترنت وجود دارد، اما معمولاً نادیده گرفته می شوند.

شبکه اترنت در حال حاضر محبوب ترین شبکه در جهان است (بیش از 90٪ از بازار)، احتمالاً در سال های آینده نیز همینطور باقی خواهد ماند. این تا حد زیادی با این واقعیت تسهیل شد که از همان ابتدا ویژگی ها، پارامترها، پروتکل های شبکه باز بود، در نتیجه تعداد زیادی از تولید کنندگان در سراسر جهان شروع به تولید تجهیزات اترنت کردند که کاملاً با یکدیگر سازگار بود. .

در شبکه اترنت کلاسیک از کابل کواکسیال 50 اهم از دو نوع (ضخیم و نازک) استفاده شد. با این حال، اخیرا (از ابتدای دهه 90)، پرکاربردترین نسخه اترنت است که از جفت های پیچ خورده به عنوان رسانه انتقال استفاده می کند. استانداردی نیز برای استفاده در شبکه کابل فیبر نوری تعریف شده است. برای تطبیق با این تغییرات، اضافات مناسبی به استاندارد اصلی IEEE 802.3 داده شده است. در سال 1995، یک استاندارد اضافی برای نسخه سریع‌تر اترنت که با سرعت 100 مگابیت در ثانیه کار می‌کرد (به اصطلاح Fast Ethernet، استاندارد IEEE 802.3u)، با استفاده از جفت تابیده یا کابل فیبر نوری به عنوان رسانه انتقال، ظاهر شد. در سال 1997، نسخه ای با سرعت 1000 مگابیت بر ثانیه (گیگابیت اترنت، استاندارد IEEE 802.3z) ظاهر شد.

علاوه بر توپولوژی استاندارد اتوبوس، توپولوژی های ستاره غیرفعال و درخت غیرفعال به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرند. این فرض استفاده از تکرار کننده ها و هاب های تکرار کننده است که بخش های مختلف (بخش) شبکه را به هم متصل می کنند. در نتیجه، یک ساختار درخت مانند می تواند بر روی بخش هایی از انواع مختلف تشکیل شود (شکل 7.1).

برنج. 7.1. توپولوژی شبکه اترنت کلاسیک

یک اتوبوس کلاسیک یا یک مشترک می تواند به عنوان یک بخش (بخشی از شبکه) عمل کند. برای بخش های باس از کابل کواکسیال و برای پرتوهای ستاره غیرفعال (برای اتصال به یک هاب کامپیوتری) از جفت پیچ خورده و کابل فیبر نوری استفاده می شود. شرط اصلی برای توپولوژی حاصل این است که هیچ مسیر بسته (حلقه) در آن وجود نداشته باشد. در واقع، معلوم می شود که همه مشترکین به یک اتوبوس فیزیکی متصل هستند، زیرا سیگنال هر یک از آنها به یکباره در همه جهات منتشر می شود و به عقب باز نمی گردد (مانند یک حلقه).

حداکثر طول کابل شبکه در کل (حداکثر مسیر سیگنال) از نظر تئوری می تواند به 6.5 کیلومتر برسد، اما عملاً از 3.5 کیلومتر تجاوز نمی کند.

شبکه اترنت سریع توپولوژی گذرگاه فیزیکی را ارائه نمی دهد، فقط از یک ستاره غیرفعال یا درخت غیرفعال استفاده می شود. علاوه بر این، اترنت سریع الزامات بسیار سخت گیرانه تری برای حداکثر طول شبکه دارد. از این گذشته، اگر نرخ ارسال 10 برابر افزایش یابد و قالب بسته حفظ شود، حداقل طول آن ده برابر کوتاه تر می شود. بنابراین، مقدار مجاز زمان انتقال سیگنال دوگانه از طریق شبکه با ضریب 10 کاهش می یابد (5.12 میکرو ثانیه در مقابل 51.2 میکرو ثانیه در اترنت).

کد استاندارد منچستر برای انتقال اطلاعات در شبکه اترنت استفاده می شود.

دسترسی به شبکه اترنت طبق روش تصادفی CSMA / CD انجام می شود که برابری مشترکین را تضمین می کند. شبکه از بسته های با طول متغیر با ساختاری که در شکل نشان داده شده است استفاده می کند. 7.2. (اعداد تعداد بایت ها را نشان می دهد)

برنج. 7.2. ساختار بسته اترنت

طول یک فریم اترنت (یعنی یک بسته بدون مقدمه) باید حداقل فواصل 512 بیتی یا 51.2 میکرو ثانیه باشد (این محدودیت زمانی دوگانه در شبکه است). آدرس دهی فردی، گروهی و پخش را ارائه می دهد.

بسته اترنت شامل فیلدهای زیر است:

• مقدمه شامل 8 بایت است، هفت بایت اول کد 10101010 و آخرین بایت کد 10101011 است. در استاندارد IEEE 802.3، هشتمین بایت Start of Frame Delimiter (SFD) نامیده می شود و یک فیلد جداگانه را تشکیل می دهد. بسته
• آدرس های گیرنده (گیرنده) و فرستنده (فرستنده) هر کدام شامل 6 بایت است و طبق استانداردی که در بخش آدرس دهی بسته سخنرانی 4 توضیح داده شده ساخته شده اند. این فیلدهای آدرس توسط تجهیزات مشترک پردازش می شوند.
• فیلد کنترل (L/T - Length/Type) حاوی اطلاعاتی در مورد طول فیلد داده است. همچنین ممکن است نوع پروتکل مورد استفاده را مشخص کند. به طور کلی پذیرفته شده است که اگر مقدار این فیلد از 1500 بیشتر نباشد، طول فیلد داده را نشان می دهد. اگر مقدار آن بیشتر از 1500 باشد، نوع قاب را تعیین می کند. فیلد کنترل به صورت برنامه نویسی پردازش می شود.
• فیلد داده باید شامل 46 تا 1500 بایت داده باشد. اگر بسته باید کمتر از 46 بایت داده داشته باشد، فیلد داده با بایت های padding پر می شود. طبق استاندارد IEEE 802.3، یک فیلد padding ویژه (داده پد) در ساختار بسته اختصاص داده شده است که در صورت وجود داده کافی (بیش از 46 بایت) می تواند طول آن صفر باشد.
• فیلد جمع کنترلی (FCS - Frame Check Sequence) شامل یک جمع کنترلی چرخه ای 32 بیتی از بسته (CRC) است و برای تأیید ارسال صحیح بسته عمل می کند.

بنابراین، حداقل طول فریم (بسته بدون مقدمه) 64 بایت (512 بیت) است. این مقدار است که حداکثر تاخیر مجاز انتشار شبکه دو برابر با فواصل 512 بیتی (51.2 میکرو ثانیه برای اترنت یا 5.12 میکرو ثانیه برای اترنت سریع) را تعیین می کند. این استاندارد فرض می کند که مقدمه می تواند با عبور بسته از دستگاه های مختلف شبکه کاهش یابد، بنابراین در نظر گرفته نمی شود. حداکثر طول فریم 1518 بایت است (12144 بیت، یعنی 1214.4 میکرو ثانیه برای اترنت، 121.44 میکرو ثانیه برای اترنت سریع). این برای انتخاب اندازه حافظه بافر تجهیزات شبکه و برای تخمین بار کلی شبکه مهم است.

انتخاب قالب مقدمه تصادفی نیست. واقعیت این است که دنباله یک ها و صفرهای متناوب (101010…10) در کد منچستر با این واقعیت مشخص می شود که فقط در وسط بازه های بیتی انتقال دارد (به بخش 2.6.3 مراجعه کنید)، یعنی فقط انتقال اطلاعات. . البته تنظیم (همگام سازی) با چنین سکانسی برای گیرنده آسان است، حتی اگر به دلایلی چند بیت کوتاه شود. دو بیت آخر مقدمه (11) به طور قابل توجهی با دنباله 101010...10 متفاوت است (همچنین انتقال هایی در مرز فواصل بیت ها وجود دارد). بنابراین، یک گیرنده از قبل تنظیم شده می تواند به راحتی آنها را انتخاب کند و در نتیجه شروع اطلاعات مفید (آغاز یک فریم) را تشخیص دهد.

برای یک شبکه اترنت که با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه کار می کند، استاندارد چهار نوع اصلی بخش شبکه را برای رسانه های مختلف انتقال اطلاعات تعریف می کند:

• 10BASE5 (کابل کواکسیال ضخیم)؛
• 10BASE2 (کابل کواکسیال نازک)؛
• 10BASE-T (جفت پیچ خورده)؛
• 10BASE-FL (کابل فیبر نوری).

نام بخش شامل سه عنصر است: عدد 10 به معنای نرخ انتقال 10 مگابیت در ثانیه، کلمه BASE - انتقال در باند فرکانس پایه (یعنی بدون مدولاسیون سیگنال فرکانس بالا) و آخرین عنصر - طول سگمنت مجاز: 5 - 500 متر، 2 - 200 متر (به طور دقیق تر، 185 متر) یا نوع خط ارتباطی: T - جفت پیچ خورده (از انگلیسی twisted-pair)، F - کابل فیبر نوری (از فیبر نوری انگلیسی) ).

به طور مشابه، برای یک شبکه اترنت که با سرعت 100 مگابیت در ثانیه (Ethernet سریع) کار می کند، استاندارد سه نوع بخش را تعریف می کند که در انواع رسانه های انتقال متفاوت است:

• 100BASE-T4 (چهار جفت پیچ خورده)؛
• 100BASE-TX (جفت پیچ خورده دوگانه)؛
• 100BASE-FX (کابل فیبر نوری).

در اینجا، عدد 100 به معنای نرخ انتقال 100 مگابیت در ثانیه، حرف T - جفت پیچ خورده، حرف F - کابل فیبر نوری است. انواع 100BASE-TX و 100BASE-FX گاهی اوقات با نام 100BASE-X و 100BASE-T4 و 100BASE-TX تحت نام 100BASE-T در کنار هم قرار می گیرند.

جزئیات بیشتر در مورد ویژگی های تجهیزات اترنت، و همچنین الگوریتم کنترل تبادل CSMA / CD و الگوریتم محاسبه جمع کنترل چرخه ای (CRC) بیشتر در بخش های ویژه دوره مورد بحث قرار خواهد گرفت. در اینجا فقط باید توجه داشت که شبکه اترنت نه از نظر ویژگی های رکورد و نه از نظر الگوریتم های بهینه تفاوتی ندارد، بلکه در تعدادی از پارامترها نسبت به سایر شبکه های استاندارد پایین تر است. اما به لطف پشتیبانی قوی، بالاترین سطح استانداردسازی و حجم عظیم تولید وسایل فنی، اترنت به خوبی با سایر شبکه های استاندارد مقایسه می شود و بنابراین مرسوم است که هر فناوری شبکه دیگری را با اترنت مقایسه کنید.

توسعه فناوری اترنت روز به روز از استاندارد اصلی دورتر می شود. استفاده از رسانه های انتقال و سوئیچ های جدید می تواند اندازه شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. حذف کد منچستر (در اترنت سریع و اترنت گیگابیتی) باعث افزایش نرخ انتقال داده و کاهش نیاز به کابل می شود. رد روش مدیریت CSMA/CD (با حالت تبادل کامل دوبلکس) افزایش چشمگیر راندمان کار و حذف محدودیت های طول شبکه را ممکن می سازد. با این حال، تمام انواع جدید شبکه ها به عنوان شبکه های اترنت نیز شناخته می شوند.

شبکه حلقه توکن

شبکه Token-Ring (حلقه نشانگر) توسط IBM در سال 1985 پیشنهاد شد (اولین نسخه در سال 1980 ظاهر شد). این برنامه برای شبکه کردن انواع کامپیوترهای تولید شده توسط IBM در نظر گرفته شده بود. این واقعیت که توسط IBM، بزرگترین تولید کننده تجهیزات کامپیوتری پشتیبانی می شود، نشان می دهد که باید به آن توجه ویژه ای شود. اما به همان اندازه مهم، Token-Ring در حال حاضر استاندارد بین المللی IEEE 802.5 است (اگرچه تفاوت های جزئی بین Token-Ring و IEEE 802.5 وجود دارد). این وضعیت شبکه را با اترنت برابر می کند.

Token-Ring به عنوان یک جایگزین قابل اعتماد برای اترنت توسعه داده شد. و اگرچه اترنت اکنون جایگزین همه شبکه های دیگر شده است، Token-Ring را نمی توان به طرز ناامیدکننده ای منسوخ شده در نظر گرفت. بیش از 10 میلیون کامپیوتر در سراسر جهان توسط این شبکه به هم متصل هستند.

IBM برای گسترش هرچه بیشتر شبکه خود هر کاری انجام داده است: مستندات دقیق تا نمودارهای شماتیک آداپتورها منتشر شده است. در نتیجه، بسیاری از شرکت ها مانند 3COM، Novell، Western Digital، Proteon و غیره شروع به تولید آداپتورها کرده اند. به هر حال، مفهوم NetBIOS به طور خاص برای این شبکه و همچنین برای یکی دیگر از شبکه های PC IBM توسعه یافته است. اگر در شبکه رایانه شخصی که قبلا ایجاد شده بود، برنامه های NetBIOS در حافظه دائمی ساخته شده در آداپتور ذخیره می شدند، سپس در شبکه Token-Ring، یک برنامه شبیه سازی NetBIOS قبلاً استفاده می شد. این امر باعث شد تا با انعطاف پذیری بیشتری به ویژگی های سخت افزاری پاسخ داده شود و سازگاری با برنامه های سطح بالاتر حفظ شود.

شبکه Token-Ring دارای یک توپولوژی حلقه است، اگرچه از نظر ظاهری بیشتر شبیه یک ستاره است. این به دلیل این واقعیت است که مشترکین فردی (رایانه ها) نه به طور مستقیم، بلکه از طریق هاب های ویژه یا دستگاه های دسترسی چندگانه (MSAU یا MAU - واحد دسترسی چند ایستگاهی) به شبکه متصل می شوند. از نظر فیزیکی، شبکه یک توپولوژی حلقه ستاره را تشکیل می دهد (شکل 7.3). در واقعیت، مشترکین هنوز در یک حلقه متحد هستند، یعنی هر یک از آنها اطلاعات را به یک مشترک همسایه منتقل می کند و از دیگری اطلاعات دریافت می کند.

برنج. 7.3. توپولوژی شبکه ستاره-حلقه توکن-حلقه

متمرکز کننده (MAU) در همان زمان به شما امکان می دهد پیکربندی، قطع اتصال مشترکین معیوب، کنترل شبکه و غیره را متمرکز کنید. (شکل 7.4). هیچ پردازش اطلاعاتی را انجام نمی دهد.

برنج. 7.4. اتصال مشترکین شبکه Token-Ring به یک حلقه با استفاده از متمرکز کننده (MAU)

برای هر مشترک در متمرکز کننده، از یک Trunk Coupling Unit (TCU) مخصوص استفاده می شود که تضمین می کند که مشترک در صورت اتصال به متمرکز کننده و در شرایط خوب، به طور خودکار در حلقه قرار می گیرد. اگر مشترک از هاب جدا شده باشد یا معیوب باشد، واحد TCU به طور خودکار یکپارچگی حلقه را بدون مشارکت این مشترک بازیابی می کند. TCU توسط یک سیگنال DC (به اصطلاح جریان فانتوم) که از مشترکی که می خواهد به حلقه بپیوندد، راه اندازی می شود. مشترک همچنین می تواند از حلقه جدا شود و یک روش خودآزمایی را انجام دهد (راست ترین مشترک در شکل 7.4). جریان فانتوم به هیچ وجه بر سیگنال اطلاعات تأثیر نمی گذارد، زیرا سیگنال موجود در حلقه دارای یک جزء ثابت نیست.

از نظر ساختاری، هاب یک واحد مستقل با ده رابط در پانل جلویی است (شکل 7.5).

برنج. 7.5. توپی حلقه توکن (8228 MAU)

هشت کانکتور مرکزی (1…8) برای اتصال مشترکین (رایانه ها) با استفاده از کابل های آداپتور یا کابل های شعاعی در نظر گرفته شده است. دو کانکتور شدید: ورودی RI (Ring In) و خروجی RO (Ring Out) برای اتصال به هاب های دیگر با استفاده از کابل های ترانک ویژه (کابل مسیر) استفاده می شود. نسخه های دیواری و دسکتاپ هاب موجود است.

هاب های MAU منفعل و فعال وجود دارد. هاب فعال سیگنال دریافتی از مشترک را بازیابی می کند (یعنی مانند یک هاب اترنت کار می کند). هاب غیرفعال سیگنال را بازیابی نمی کند، فقط خطوط ارتباطی را تغییر می دهد.

هاب در شبکه می تواند تنها باشد (مانند شکل 7.4)، در این حالت فقط مشترکین متصل به آن در حلقه بسته می شوند. از نظر ظاهری، چنین توپولوژی شبیه یک ستاره است. اگر شما نیاز به اتصال بیش از هشت مشترک به شبکه دارید، چندین هاب توسط کابل های ستون فقرات به هم متصل شده و توپولوژی حلقه ستاره ای را تشکیل می دهند.

همانطور که قبلا ذکر شد، توپولوژی حلقه نسبت به قطع شدن کابل حلقه بسیار حساس است. برای افزایش بقای شبکه، Token-Ring حالتی به اصطلاح حلقه تاشو ارائه می دهد که به شما امکان می دهد محل شکست را دور بزنید.

در حالت عادی، هاب ها در یک حلقه توسط دو کابل موازی به هم متصل می شوند، اما اطلاعات تنها از طریق یکی از آنها منتقل می شود (شکل 7.6).

برنج. 7.6. ادغام هاب های MAU در حالت عادی

در صورت قطع شدن یک کابل (قطع) شبکه از طریق هر دو کابل انتقال داده و در نتیجه بخش آسیب دیده را دور می زند. در عین حال، ترتیب دور زدن مشترکین متصل به متمرکز کننده ها حتی حفظ می شود (شکل 7.7). درست است، طول کل حلقه افزایش می یابد.

در صورت آسیب های متعدد کابل، شبکه به چندین بخش (بخش) تقسیم می شود که به هم متصل نیستند، اما کاملاً کاربردی باقی می مانند (شکل 7.8). حداکثر بخش شبکه مانند قبل متصل باقی می ماند. البته، این دیگر شبکه را به عنوان یک کل ذخیره نمی کند، اما با توزیع صحیح مشترکین به هاب اجازه می دهد تا بخش قابل توجهی از عملکردهای شبکه آسیب دیده حفظ شود.

چندین هاب را می توان از نظر ساختاری در یک گروه ترکیب کرد، یک خوشه (خوشه)، که در آن مشترکین نیز در یک حلقه به هم متصل هستند. استفاده از خوشه ها به شما این امکان را می دهد که تعداد مشترکین متصل به یک مرکز را افزایش دهید، مثلاً تا 16 (در صورتی که خوشه شامل دو هاب باشد).

برنج. 7.7. ریزش حلقه هنگام آسیب دیدن کابل

برنج. 7.8. از هم پاشیدگی رینگ در صورت آسیب های متعدد به کابل

به عنوان یک رسانه انتقال در شبکه Token-Ring IBM، جفت پیچ خورده ابتدا استفاده شد، هم بدون محافظ (UTP) و هم محافظ (STP)، اما سپس گزینه های تجهیزات برای کابل کواکسیال و همچنین برای کابل فیبر نوری در استاندارد FDDI ظاهر شد.

مشخصات فنی اصلی نسخه کلاسیک شبکه Token-Ring:

• حداکثر تعداد هاب نوع IBM 8228 MAU - 12.
• حداکثر تعداد مشترکین شبکه 96 نفر است.
• حداکثر طول کابل بین مشترک و هاب 45 متر است.
• حداکثر طول کابل بین هاب - 45 متر؛
• حداکثر طول کابل اتصال همه هاب 120 متر است.
• سرعت انتقال داده - 4 مگابیت بر ثانیه و 16 مگابیت در ثانیه.

تمام مشخصات داده شده برای استفاده از جفت پیچ خورده بدون محافظ اعمال می شود. اگر از یک رسانه انتقال متفاوت استفاده شود، ویژگی های شبکه ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال، هنگام استفاده از جفت پیچ خورده محافظ (STP)، تعداد مشترکین را می توان به 260 (به جای 96)، طول کابل - تا 100 متر (به جای 45)، تعداد هاب ها - تا 33 افزایش داد. و طول کل حلقه اتصال دهنده هاب - تا 200 متر. کابل فیبر نوری به شما امکان می دهد طول کابل را تا دو کیلومتر افزایش دهید.

برای انتقال اطلاعات در Token-Ring، از یک کد دو فازی استفاده می شود (به طور دقیق تر، نوع آن با یک انتقال اجباری در مرکز فاصله بیت). مانند هر توپولوژی ستاره ای، هیچ پایان الکتریکی اضافی یا اتصال زمین خارجی مورد نیاز نیست. مذاکره توسط سخت افزار و هاب آداپتور شبکه انجام می شود.

اتصالات RJ-45 (برای جفت پیچ خورده بدون محافظ)، و همچنین کانکتورهای MIC و DB9P برای اتصال کابل ها در Token-Ring استفاده می شود. سیم های داخل کابل پین های کانکتورهای همنام را به هم متصل می کنند (یعنی به اصطلاح از کابل های مستقیم استفاده می شود).

شبکه کلاسیک Token-Ring هم از نظر اندازه مجاز و هم از نظر حداکثر تعداد مشترک از شبکه اترنت پایین تر است. از نظر سرعت انتقال، در حال حاضر نسخه های 100 مگابیت بر ثانیه (High Speed ​​Token-Ring, HSTR) و 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring) Token-Ring وجود دارد. شرکت هایی که از Token-Ring پشتیبانی می کنند (از جمله IBM، Olicom، Madge) قصد ندارند شبکه خود را رها کنند و آن را رقیب شایسته اترنت می دانند.

در مقایسه با تجهیزات اترنت، تجهیزات Token-Ring به طور قابل توجهی گران تر است، زیرا از روش کنترل تبادل پیچیده تری استفاده می کند، بنابراین شبکه Token-Ring چندان گسترده نشده است.

با این حال، بر خلاف اترنت، شبکه Token-Ring در حفظ سطح بار بالا (بیش از 30-40٪) بسیار بهتر است و زمان دسترسی تضمین شده را فراهم می کند. برای مثال در شبکه های صنعتی که تاخیر در پاسخ به یک رویداد خارجی می تواند منجر به حوادث جدی شود، این امر ضروری است.

شبکه Token-Ring از روش دسترسی توکن کلاسیک استفاده می کند، یعنی یک توکن دائماً در اطراف حلقه در گردش است که مشترکین می توانند بسته های داده خود را به آن متصل کنند (شکل 7.8 را ببینید). این حاکی از مزیت مهم این شبکه مانند عدم وجود تداخل است، اما معایبی نیز وجود دارد، به ویژه، نیاز به کنترل یکپارچگی نشانگر و وابستگی شبکه به هر مشترک (در صورت نقص، مشترک باید از حلقه حذف شود).

محدودیت زمانی برای انتقال یک بسته در Token-Ring 10 میلی ثانیه است. با حداکثر تعداد مشترکین 260، چرخه کامل حلقه 260 x 10 ms = 2.6 ثانیه خواهد بود. در این مدت تمامی 260 مشترک می توانند بسته های خود را (البته اگر چیزی برای انتقال داشته باشند) انتقال دهند. در همان زمان، یک توکن رایگان قطعا به هر مشترک می رسد. همان فاصله، حد بالای زمان دسترسی Token-Ring است.

هر مشترک شبکه (آداپتور شبکه آن) باید عملکردهای زیر را انجام دهد:

• تشخیص خطاهای انتقال؛
• کنترل پیکربندی شبکه (بازیابی شبکه در صورت خرابی مشترکی که قبل از او در حلقه قرار دارد).
• کنترل زمان بندی های متعدد اتخاذ شده در شبکه

البته تعداد زیادی عملکرد، هزینه تجهیزات آداپتور شبکه را پیچیده و افزایش می دهد.

برای کنترل یکپارچگی توکن در شبکه از یکی از مشترکین (به اصطلاح مانیتور فعال) استفاده می شود. در عین حال تجهیزات آن هیچ تفاوتی با بقیه ندارد، اما ابزارهای نرم افزاری آن بر روابط زمانی در شبکه نظارت می کنند و در صورت لزوم یک نشانگر جدید تشکیل می دهند.

مانیتور فعال عملکردهای زیر را انجام می دهد:

• یک نشانگر را در ابتدای کار و زمانی که ناپدید می شود به داخل حلقه پرتاب می کند.
• به طور منظم (هر 7 ثانیه یک بار) حضور خود را با یک بسته کنترل ویژه (AMP - Active Monitor Present) گزارش می دهد.
• بسته ای را از حلقه حذف می کند که توسط مشترکی که آن را ارسال کرده است حذف نشده است.
• زمان مجاز ارسال بسته را پیگیری می کند.

مانیتور فعال زمانی انتخاب می شود که شبکه مقداردهی اولیه می شود؛ می تواند هر رایانه ای در شبکه باشد، اما، به عنوان یک قاعده، اولین مشترک متصل به شبکه می شود. مشترکی که به یک مانیتور فعال تبدیل شده است شامل بافر (ثبت کننده شیفت) خود در شبکه است که تضمین می کند که نشانگر حتی با حداقل طول حلقه در حلقه قرار می گیرد. اندازه این بافر 24 بیت برای 4 مگابیت بر ثانیه و 32 بیت برای 16 مگابیت بر ثانیه است.

هر مشترک به طور مداوم بر نحوه انجام وظایف مانیتور فعال نظارت می کند. اگر مانیتور فعال به دلایلی از کار بیفتد، مکانیسم خاصی فعال می شود که به وسیله آن همه مشترکین دیگر (مانیتورهای یدکی، پشتیبان) در مورد انتصاب یک مانیتور فعال جدید تصمیم می گیرند. برای انجام این کار، مشترکی که خرابی مانیتور فعال را تشخیص داده است، یک بسته کنترلی (بسته درخواست توکن) با آدرس MAC خود به اطراف حلقه می فرستد. هر مشترک بعدی آدرس MAC بسته را با آدرس خود مقایسه می کند. اگر آدرس خودش کمتر باشد، بسته را بدون تغییر ارسال می کند. اگر بیشتر باشد، آدرس MAC خود را در بسته تنظیم می کند. مانیتور فعال مشترکی خواهد بود که آدرس MAC آن بزرگتر از سایرین است (او باید یک بسته را با آدرس MAC خود سه بار پس بگیرد). نشانه خرابی مانیتور فعال عدم انجام یکی از عملکردهای ذکر شده است.

رمز شبکه Token-Ring یک بسته کنترلی است که فقط شامل سه بایت است (شکل 7.9): بایت جداکننده شروع (SD - Start Delimiter)، بایت کنترل دسترسی (AC - Access Control) و بایت جداکننده پایان (ED - End). حائل، جداکننده). همه این سه بایت نیز بخشی از بسته اطلاعاتی هستند، اما عملکرد آنها در نشانگر و بسته تا حدودی متفاوت است.

جداکننده های شروع و پایان فقط دنباله ای از صفر و یک نیستند، بلکه حاوی سیگنال هایی از نوع خاصی هستند. این کار به این دلیل انجام شد که جداکننده ها با هیچ بایت دیگری در بسته ها اشتباه گرفته نشوند.

برنج. 7.9. قالب توکن-رینگ شبکه

جداکننده اولیه SD شامل چهار بازه بیت غیر استاندارد است (شکل 7.10). دو مورد از آنها که با J نشان داده می شوند، نشان دهنده یک سطح سیگنال پایین در طول کل بازه بیت هستند. دو بیت دیگر که با K نشان داده می شوند، سطح سیگنال بالایی را در کل بازه بیت نشان می دهند. قابل درک است که چنین خرابی های همگام سازی به راحتی توسط گیرنده شناسایی می شوند. بیت‌های J و K هرگز نمی‌توانند در بین بیت‌های محموله رخ دهند.

برنج. 7.10. فرمت های جداکننده پیشرو (SD) و دنباله دار (ED).

جداکننده نهایی ED همچنین شامل چهار بیت ویژه (دو بیت J و دو بیت K) و دو بیت 1 است. اما، علاوه بر این، شامل دو بیت اطلاعاتی نیز می شود که تنها به عنوان بخشی از یک بسته اطلاعاتی معنا می یابند:

• بیت I (واسطه) نشانه یک بسته میانی است (1 مربوط به اولین بسته در زنجیره یا بسته میانی، 0 - آخرین در زنجیره یا تنها بسته است).
• بیت E (خطا) نشانه یک خطای شناسایی شده است (0 مربوط به عدم وجود خطا، 1 به وجود آنها است).

بایت کنترل دسترسی (AC - Access Control) به چهار قسمت تقسیم می شود (شکل 7.11): یک فیلد اولویت (سه بیت)، یک بیت نشانگر، یک بیت مانیتور و یک قسمت رزرو (سه بیت).

برنج. 7.11. فرمت بایت کنترل دسترسی

بیت های اولویت (فیلد) به مشترک این امکان را می دهند که اولویت را به بسته ها یا توکن خود اختصاص دهد (اولویت می تواند از 0 تا 7 باشد که 7 مربوط به بالاترین اولویت و 0 به کمترین است). یک مشترک تنها زمانی می تواند بسته خود را به توکن متصل کند که اولویت خود (اولویت بسته های او) یکسان یا بالاتر از اولویت توکن باشد.

بیت نشانگر تعیین می کند که آیا یک بسته به نشانگر متصل است یا خیر (یک مربوط به نشانگر بدون بسته است، صفر مربوط به نشانگر با یک بسته است). یک بیت مانیتور که روی یک تنظیم شده است نشان می دهد که رمز توسط مانیتور فعال ارسال شده است.

بیت های رزرو (فیلد) به مشترک اجازه می دهد تا حق خود را برای گرفتن بیشتر شبکه، یعنی گرفتن یک صف برای سرویس، محفوظ نگه دارد. اگر اولویت مشترک (اولویت بسته های او) از مقدار فعلی فیلد رزرو بیشتر باشد، می تواند به جای اولویت قبلی، اولویت خود را در آنجا بنویسد. پس از دور زدن رینگ، بالاترین اولویت تمامی مشترکین در قسمت رزرو ثبت می شود. محتوای قسمت رزرو مشابه محتوای فیلد اولویت است، اما نشان دهنده اولویت آینده است.

در نتیجه استفاده از فیلدهای اولویت و رزرو، دسترسی به شبکه تنها برای مشترکینی امکان پذیر است که بسته هایی برای انتقال با بالاترین اولویت دارند. بسته‌های با اولویت کمتر تنها زمانی سرویس می‌شوند که بسته‌های اولویت بالاتر تمام شوند.

فرمت بسته اطلاعاتی (قاب) Token-Ring در شکل نشان داده شده است. 7.12. این بسته علاوه بر جداکننده های شروع و پایان و بایت کنترل دسترسی، شامل بایت کنترل بسته، آدرس شبکه گیرنده و فرستنده، داده، جمع کنترل و بایت وضعیت بسته نیز می شود.

برنج. 7.12. قالب بسته (فریم) شبکه Token-Ring (طول فیلدها بر حسب بایت داده می شود)

هدف از فیلدهای یک بسته (فریم).

• جداکننده شروع (SD) نشانه شروع بسته است، فرمت آن مانند نشانگر است.
• بایت کنترل دسترسی (AC) فرمت مشابهی دارد که در توکن وجود دارد.
• بایت Frame Control (FC) نوع بسته (فریم) را مشخص می کند.
• آدرس‌های MAC شش بایتی مبدأ و مقصد یک بسته از فرمت استاندارد شرح داده شده در فصل 4 پیروی می‌کنند.
• فیلد داده (داده) شامل داده هایی است که قرار است منتقل شوند (در بسته اطلاعاتی) یا اطلاعات کنترل تبادل (در بسته کنترل).
• فیلد Frame Check Sequence (FCS) یک جمع چکی چرخه ای 32 بیتی بسته (CRC) است.
• جداکننده انتهایی (ED)، مانند توکن، پایان بسته را نشان می دهد. علاوه بر این، تعیین می کند که بسته داده شده میانی یا نهایی در دنباله بسته های ارسالی است، و همچنین حاوی نشانه ای از خطای بسته است (شکل 7.10 را ببینید).
• بایت وضعیت بسته (FS - وضعیت فریم) نشان می دهد که چه اتفاقی برای این بسته افتاده است: آیا توسط گیرنده دیده شده است (یعنی گیرنده ای با یک آدرس مشخص وجود دارد یا خیر) و در حافظه گیرنده کپی شده است. از طریق آن، فرستنده بسته متوجه می شود که آیا بسته به مقصد و بدون خطا رسیده است یا نیاز به ارسال مجدد دارد.

لازم به ذکر است که اندازه مجاز بزرگتر داده های ارسالی در یک بسته در مقایسه با شبکه اترنت می تواند عامل تعیین کننده ای برای افزایش عملکرد شبکه باشد. از نظر تئوری، برای سرعت انتقال 16 مگابیت بر ثانیه و 100 مگابیت در ثانیه، طول میدان داده می تواند حتی به 18 کیلوبایت برسد که در هنگام انتقال حجم زیاد داده مهم است. اما حتی با سرعت 4 مگابیت در ثانیه، به لطف روش دسترسی توکن، یک شبکه Token-Ring اغلب نرخ انتقال واقعی بالاتری نسبت به شبکه اترنت (10 مگابیت در ثانیه) ارائه می دهد. مزیت Token-Ring به ویژه در بارهای بالا (بیش از 30-40٪) قابل توجه است، زیرا در این مورد روش CSMA / CD زمان زیادی را برای حل تعارضات مکرر می برد.

مشترکی که مایل به ارسال یک بسته است منتظر می ماند تا یک توکن رایگان برسد و آن را دریافت کند. توکن گرفته شده به یک قاب بسته اطلاعاتی تبدیل می شود. سپس مشترک یک بسته اطلاعاتی را به رینگ می فرستد و منتظر بازگشت آن می ماند. پس از آن، توکن را آزاد می کند و آن را به شبکه می فرستد.

علاوه بر توکن و بسته معمولی، یک بسته کنترلی ویژه می تواند در شبکه Token-Ring منتقل شود که برای قطع انتقال (Abort) عمل می کند. می توان آن را در هر زمان و در هر نقطه از جریان داده ارسال کرد. این بسته شامل دو فیلد یک بایتی - جداکننده اولیه (SD) و نهایی (ED) با فرمت توصیف شده است.

جالب توجه است که نسخه سریع‌تر Token-Ring (16 مگابیت بر ثانیه و بالاتر) از روش به اصطلاح انتشار رمز اولیه (ETR) استفاده می‌کند. این به شما امکان می دهد از استفاده غیرمولد از شبکه جلوگیری کنید در حالی که بسته داده از طریق حلقه به فرستنده خود باز نمی گردد.

روش ETR به این واقعیت خلاصه می شود که بلافاصله پس از ارسال بسته خود که به توکن متصل شده است، هر مشترک یک توکن رایگان جدید به شبکه صادر می کند. سایر مشترکین می توانند بلافاصله پس از پایان بسته مشترک قبلی، بدون اینکه منتظر بمانند تا دور زدن کل حلقه شبکه را کامل کند، ارسال بسته های خود را آغاز کنند. در نتیجه، چندین بسته می توانند همزمان در شبکه باشند، اما همیشه بیش از یک توکن رایگان وجود نخواهد داشت. این خط لوله به ویژه در شبکه های طولانی با تاخیر انتشار قابل توجه موثر است.

هنگامی که مشترک به هاب متصل می شود، روش خودآزمایی خودکار و آزمایش کابل را انجام می دهد (هنوز در حلقه گنجانده نشده است، زیرا سیگنال جریان فانتوم وجود ندارد). مشترک یک سری بسته ها را برای خود ارسال می کند و صحت عبور آنها را بررسی می کند (ورودی آن به طور مستقیم توسط TCU به خروجی خود متصل می شود، همانطور که در شکل 7.4 نشان داده شده است). پس از آن، مشترک خود را وارد رینگ می کند و یک جریان فانتوم ارسال می کند. در زمان گنجاندن، بسته ارسال شده در اطراف حلقه ممکن است خراب باشد. در مرحله بعد، مشترک همگام سازی را تنظیم می کند و یک مانیتور فعال در شبکه را بررسی می کند. اگر مانیتور فعال وجود نداشته باشد، مشترک مسابقه ای را برای حق تبدیل شدن به یکی آغاز می کند. سپس مشترک منحصر به فرد بودن آدرس خود را در حلقه بررسی می کند و اطلاعاتی در مورد سایر مشترکین جمع آوری می کند. پس از آن، او یک شرکت کننده کامل در تبادل از طریق شبکه می شود.

در طول مبادله، هر مشترک بر سلامت مشترک قبلی (در طول حلقه) نظارت می کند. اگر مشکوک به شکست مشترک قبلی باشد، روند بازیابی زنگ خودکار را آغاز می کند. یک بسته کنترلی ویژه (فانوس دریایی) به مشترک قبلی در مورد نیاز به انجام خودآزمایی و احتمالاً قطع ارتباط از حلقه می گوید.

شبکه Token-Ring همچنین امکان استفاده از پل ها و سوئیچ ها را فراهم می کند. آنها برای تقسیم یک حلقه بزرگ به چندین بخش حلقه استفاده می شوند که می توانند بسته ها را با یکدیگر مبادله کنند. این به شما امکان می دهد بار روی هر بخش را کاهش دهید و سهم زمان ارائه شده به هر مشترک را افزایش دهید.

در نتیجه، ممکن است یک حلقه توزیع شده تشکیل شود، یعنی ترکیب چند بخش حلقه با یک حلقه بزرگ ستون فقرات (شکل 7.13) یا ساختار حلقه ستاره با یک کلید مرکزی که بخش های حلقه به آن متصل می شوند. شکل 7.14).

برنج. 7.13. ترکیب بخش ها با حلقه اصلی با استفاده از پل ها

برنج. 7.14. ترکیب بخش ها با یک سوئیچ مرکزی

شبکه Arcnet (یا ARCnet از انگلیسی Attached Resource Computer Net، یک شبکه کامپیوتری از منابع متصل) یکی از قدیمی ترین شبکه ها است. در سال 1977 توسط Datapoint Corporation توسعه داده شد. هیچ استاندارد بین المللی برای این شبکه وجود ندارد، اگرچه به عنوان اجداد روش دسترسی توکن در نظر گرفته می شود. با وجود فقدان استانداردها، شبکه Arcnet تا همین اواخر (در سال 1980 - 1990) محبوب بود، حتی به طور جدی با اترنت رقابت می کرد. تعداد زیادی از شرکت ها (به عنوان مثال دیتاپوینت، استاندارد میکروسیستمز، Xircom و ...) تجهیزات این نوع شبکه را تولید کردند. اما اکنون تولید تجهیزات Arcnet عملا متوقف شده است.

از جمله مزایای اصلی شبکه Arcnet در مقایسه با اترنت زمان دسترسی محدود، قابلیت اطمینان ارتباط بالا، سهولت تشخیص و هزینه نسبتا پایین آداپتورها است. از مهمترین معایب شبکه می توان به سرعت کم انتقال اطلاعات (2.5 مگابیت در ثانیه)، سیستم آدرس دهی و فرمت بسته اشاره کرد.

برای انتقال اطلاعات در شبکه Arcnet، از یک کد نسبتا نادر استفاده می شود، که در آن دو پالس با یک واحد منطقی در یک بازه بیت و یک پالس مربوط به یک صفر منطقی است. بدیهی است که این یک کد خود همگام‌سازی است که حتی از منچستر نیز به پهنای باند کابل بیشتری نیاز دارد.

به عنوان یک رسانه انتقال در شبکه، از یک کابل کواکسیال با امپدانس مشخصه 93 اهم، به عنوان مثال، با نام تجاری RG-62A/U استفاده می شود. نسخه های جفت پیچ خورده (شلددار و بدون محافظ) به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرند. گزینه های فیبر نوری نیز پیشنهاد شده است، اما آنها نیز Arcnet را نجات ندادند.

شبکه Arcnet از یک گذرگاه کلاسیک (Arcnet-BUS) و همچنین یک ستاره غیرفعال (Arcnet-STAR) به عنوان توپولوژی خود استفاده می کند. هاب در ستاره استفاده می شود. با استفاده از هاب ها (مانند اترنت) می توان بخش های اتوبوس و ستاره را در یک توپولوژی درختی ترکیب کرد. محدودیت اصلی این است که نباید مسیرهای بسته (حلقه) در توپولوژی وجود داشته باشد. محدودیت دیگر: تعداد قطعات متصل شده در یک زنجیره دیزی با استفاده از هاب نباید از سه قطعه تجاوز کند.

هاب ها دو نوع هستند:

• متمرکز کننده های فعال (شکل سیگنال های دریافتی را بازیابی و آنها را تقویت می کند). تعداد پورت ها از 4 تا 64 است. هاب های فعال را می توان به هم متصل کرد (آبشاری).
• هاب های غیرفعال (به سادگی سیگنال های دریافتی را بدون تقویت مخلوط کنید). تعداد پورت ها 4 عدد است. هاب های غیرفعال را نمی توان به هم متصل کرد. آنها فقط می توانند هاب های فعال و/یا آداپتورهای شبکه را متصل کنند.

بخش های اتوبوس فقط می توانند به هاب های فعال متصل شوند.

آداپتورهای شبکه نیز دو نوع هستند:

• امپدانس بالا (Bus) طراحی شده برای استفاده در بخش های اتوبوس:
• امپدانس کم (ستاره) برای استفاده در یک ستاره غیرفعال طراحی شده است.

آداپتورهای کم امپدانس با آداپتورهای امپدانس بالا تفاوت دارند زیرا حاوی پایانه‌های منطبق با 93 اهم هستند. هنگام استفاده از آنها، تأیید خارجی مورد نیاز نیست. در بخش های باس، آداپتورهای امپدانس کم می توانند به عنوان پایانه های پایانه اتوبوس استفاده شوند. آداپتورهای امپدانس بالا نیاز به استفاده از پایانه های خارجی 93 اهم دارند. برخی از آداپتورهای شبکه این قابلیت را دارند که از حالت امپدانس بالا به حالت کم امپدانس تغییر کنند، آنها می توانند در یک اتوبوس یا در یک ستاره کار کنند.

بنابراین، توپولوژی شبکه Arcnet به شرح زیر است (شکل 7.15).

برنج. 7.15. توپولوژی گذرگاه Arcnet (B - آداپتورهای باس، آداپتورهای S - star)

مشخصات فنی اصلی شبکه Arcnet به شرح زیر است.

• رسانه انتقال - کابل کواکسیال، جفت پیچ خورده.
• حداکثر طول شبکه 6 کیلومتر است.
• حداکثر طول کابل از مشترک تا هاب پسیو 30 متر است.
• حداکثر طول کابل از مشترک تا هاب فعال 600 متر است.
• حداکثر طول کابل بین هاب فعال و غیرفعال 30 متر است.
• حداکثر طول کابل بین هاب های فعال 600 متر است.
• حداکثر تعداد مشترکین شبکه 255 نفر می باشد.
• حداکثر تعداد مشترکین در بخش اتوبوس 8 نفر است.
• حداقل فاصله بین مشترکین در اتوبوس 1 متر است.
• حداکثر طول یک قطعه تایر 300 متر است.
• سرعت انتقال اطلاعات 2.5 مگابیت بر ثانیه است.

هنگام ایجاد توپولوژی های پیچیده، لازم است اطمینان حاصل شود که تاخیر انتشار سیگنال در شبکه بین مشترکین از 30 میکرو ثانیه تجاوز نمی کند. حداکثر تضعیف سیگنال در کابل در فرکانس 5 مگاهرتز نباید از 11 دسی بل تجاوز کند.

شبکه Arcnet از روش دسترسی توکن (انتقال حق) استفاده می کند، اما تا حدودی با شبکه Token-Ring متفاوت است. این روش نزدیکترین روش به روش ارائه شده در استاندارد IEEE 802.4 است. دنباله اقدامات مشترکین با این روش:

1. مشترکی که می خواهد ارسال کند منتظر رسیدن توکن است.

2. پس از دریافت رمز، درخواستی برای انتقال اطلاعات به گیرنده-مشترک ارسال می کند (از او می پرسد که آیا گیرنده آماده پذیرش بسته خود است یا خیر).

3. گیرنده پس از دریافت درخواست، پاسخی را ارسال می کند (آمادگی آن را تأیید می کند).

4. با دریافت تاییدیه آمادگی، مشترک فرستنده بسته خود را ارسال می کند.

5. پس از دریافت بسته، گیرنده تأییدیه دریافت بسته را ارسال می کند.

6. فرستنده با دریافت تاییدیه دریافت بسته، جلسه ارتباط خود را پایان می دهد. پس از آن، توکن به ترتیب نزولی آدرس های شبکه به مشترک بعدی ارسال می شود.

بنابراین، در این مورد، بسته تنها زمانی منتقل می شود که اطمینان حاصل شود که گیرنده آماده دریافت آن است. این به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان انتقال را افزایش می دهد.

درست مانند مورد Token-Ring، درگیری در Arcnet کاملاً حذف شده است. مانند هر شبکه توکن، Arcnet بار را به خوبی نگه می دارد و میزان زمان دسترسی به شبکه را تضمین می کند (بر خلاف اترنت). مجموع زمان برای دور زدن نشانگر همه مشترکین 840 میلی ثانیه است. بر این اساس، همین بازه، حد بالای زمان دسترسی به شبکه را تعیین می کند.

نشانگر توسط یک مشترک خاص - کنترل کننده شبکه تشکیل می شود. این مشترک با حداقل (صفر) آدرس است.

اگر مشترک در عرض 840 میلی ثانیه توکن رایگان دریافت نکند، یک دنباله بیت طولانی را به شبکه ارسال می کند (برای اطمینان از نابودی توکن قدیمی خراب). پس از آن، روند نظارت بر شبکه و تخصیص (در صورت لزوم) یک کنترل کننده جدید انجام می شود.

حجم بسته Arcnet 0.5 کیلوبایت است. علاوه بر فیلد داده، شامل آدرس‌های گیرنده و فرستنده 8 بیتی و جمع کنترل چرخه‌ای 16 بیتی (CRC) نیز می‌شود. چنین اندازه بسته کوچکی با شدت مبادله در شبکه خیلی راحت نیست.

آداپتورهای شبکه Arcnet با سایر آداپتورهای شبکه از این جهت متفاوت هستند که برای تنظیم آدرس شبکه خود به سوئیچ یا جامپر نیاز دارند (در مجموع 255 عدد وجود دارد، زیرا آخرین، 256امین آدرس در شبکه برای حالت پخش استفاده می شود). کنترل منحصر به فرد بودن هر آدرس شبکه کاملاً بر عهده کاربران شبکه است. اتصال مشترکین جدید بسیار پیچیده می شود، زیرا لازم است آدرسی را تنظیم کنید که هنوز استفاده نشده است. انتخاب فرمت آدرس 8 بیتی تعداد مجاز مشترکین شبکه را به 255 نفر محدود می کند که ممکن است برای شرکت های بزرگ کافی نباشد.

در نتیجه، همه اینها منجر به رها شدن تقریباً کامل شبکه Arcnet شد. نسخه هایی از شبکه Arcnet وجود داشت که برای سرعت انتقال 20 مگابیت بر ثانیه طراحی شده بودند، اما به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفتند.

مقالات برای خواندن:

سخنرانی 6: بخش های شبکه استاندارد اترنت/ اترنت سریع