Fast ethernet 100 Мбіт с. Устаткування Ethernet та Fast Ethernet

У тестовій лабораторії «Комп'ютерПрес» було проведено тестування призначених для використання в робочих станціях 10/100 Мбіт/с мережевих карток стандарту Fast Ethernet для шини PCI. Були обрані найбільш поширені в даний час карти з пропускною здатністю 10/100 Mбіт/с, так як, по-перше, вони можуть використовуватися в мережах Ethernet, Fast Ethernet і змішаних мережах, і, по-друге, перспективна технологія Gigabit Ethernet ( пропускна здатність до 1000 Мбіт/с) поки що застосовується найчастіше для підключення потужних серверів до мережного обладнання ядра мережі. Надзвичайно важливим є те, якої якості пасивне мережеве обладнання (кабелі, розетки тощо) використовується в мережі. Добре відомо, що якщо для мереж Ethernet достатньо кабелю на кручений парі категорії 3, то вже для Fast Ethernet необхідна 5 категорія. Розсіювання сигналу, погана захищеність від шумів можуть значно знизити пропускну здатність мережі.

Метою тестування було визначення насамперед індексу ефективної продуктивності (Performance/Efficiency Index Ratio - надалі P/E-індекс), і лише потім - абсолютного значення пропускної спроможності. P/E-індекс обчислюється як відношення пропускної спроможності мережевої карти в Мбіт/c до ступеня завантаженості центрального процесора у відсотках. Цей індекс є галузевим стандартом визначення продуктивності мережевих адаптерів. Він був введений для того, щоб врахувати використання мережевих карт ресурсів центрального процесора. Справа в тому, що деякі виробники мережних адаптерів намагаються досягти максимальної продуктивності шляхом використання для виконання мережних операцій більшої кількості циклів процесора комп'ютера. Мінімальне завантаження процесора та відносно висока пропускна здатність мають велике значення для виконання критично важливих бізнес- та мультимедіа-додатків, а також задач реального часу.

Були протестовані карти, які нині найчастіше використовуються для робочих станцій у корпоративних та локальних мережах:

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. Intel EtherExpress PRO/100+ Management
6. CNet PRO-120
7. NetGear FA 310TX
8. Allied Telesyn AT 2500TX
9. Surecom EP-320X-R

Основні характеристики тестованих мережевих адаптерів наведено у табл. 1 . Пояснимо деякі терміни, які використані у таблиці. Автоматичне визначення швидкості з'єднання означає, що сам адаптер визначає максимально можливу швидкість функціонування. Крім того, у разі підтримки автовизначення швидкості ніякого додаткового налаштування при переході від Ethernet до Fast Ethernet і назад не потрібно. Тобто, від системного адміністратора не потрібно реконфігурувати адаптер і перевантажувати драйвери.

Підтримка режиму Bus Master дозволяє передавати дані безпосередньо між карткою мережі та пам'яттю комп'ютера. Цим центральний процесор вивільняється до виконання інших операцій. Ця властивість стала стандартом де-факто. Недарма всі відомі мережеві картки підтримують режим Bus Master.

Дистанційне увімкнення (Wake on LAN) дозволяє здійснювати увімкнення ПК по мережі. Тобто, виникає можливість обслуговувати ПК у неробочий час. Для цієї мети використовуються триконтактні роз'єми на системній платі та мережному адаптері, які з'єднуються спеціальним кабелем (входить до комплекту постачання). Крім того, необхідне спеціальне керуюче ПЗ. Технологія Wake on LAN розроблена альянсом Intel-IBM.

Повнодуплексний режим дозволяє передавати дані одночасно в обох напрямках, напівдуплексний – лише в одному. Таким чином, максимально можлива пропускна здатність у повнодуплексному режимі становить 200 Мбіт/с.

Інтерфейс DMI (Desktop Management Interface) дає можливість отримувати інформацію про конфігурацію та ресурси ПК за допомогою ПЗ мережного управління.

Підтримка специфікації WfM (Wired for Management) забезпечує взаємодію мережного адаптера із програмними засобами мережного управління та адміністрування.

Для віддаленого завантаження ОС комп'ютера по мережі мережеві адаптери мають спеціальну пам'ять BootROM. Це дозволяє ефективно використовувати мережі бездискові робочі станції. У більшості тестованих карт було тільки гніздо для установки BootROM; сама мікросхема BootROM зазвичай є опцією, що окремо замовляється.

Підтримка ACPI (Advanced Configuration Power Interface) дозволяє зменшити енергоспоживання. ACPI - це нова технологія, що забезпечує роботу системи керування живленням. Вона виходить з використанні як апаратних, і програмних засобів. В принципі, Wake on LAN є складовою частиною ACPI.

Фірмові засоби підвищення продуктивності дають змогу збільшити ефективність роботи мережевої карти. Найбільш відомі з них – Parallel Tasking II компанії 3Com та Adaptive Technology компанії Intel. Ці кошти зазвичай бувають запатентовані.

Підтримка основних операційних систем забезпечується майже всіма адаптерами. До основних ОС відносяться: Windows, Windows NT, NetWare, Linux, SCO UNIX, LAN Manager та інші.

Рівень сервісної підтримки оцінюється наявністю документації, дискети з драйверами та можливістю завантажити останні версії драйверів із сайту компанії. Чи не останню роль грає і упаковка. З цієї точки зору, найкращими, на наш погляд, є мережеві адаптери D-Link, Allied Telesyn та Surecom. Але загалом рівень підтримки виявився для всіх карт задовільним.

Зазвичай гарантія поширюється весь час експлуатації мережевого адаптера (довічна гарантія). Іноді вона обмежується 1-3 роками.

Методика тестування

У всіх тестах використовувалися останні версії драйверів мережевих карт, які завантажувалися з Internet-серверів відповідних виробників. Якщо драйвер мережевої карти допускав будь-які налаштування та оптимізацію, використовувалися установки за замовчуванням (крім мережного адаптера Intel). Зазначимо, що найбільш багатими додатковими можливостями та функціями мають карти та відповідні драйвери компаній 3Com та Intel.

Вимірювання продуктивності проводилося за допомогою утиліти Perform3 компанії Novell. Принцип дії утиліти полягає в тому, що файл невеликого розміру переписується з робочої станції на мережевий диск сервера, що розділяється, після чого він залишається у файловому кеші сервера і протягом заданого проміжку часу багаторазово звідти зчитується. Це дозволяє досягти взаємодії типу пам'ять-мережа і усунути вплив затримок, пов'язаних з дисковими операціями. До параметрів утиліти входять початковий розмір файлу, кінцевий розмір файлу, крок зміни розміру та час тестування. Утиліта Novell Perform3 виводить значення продуктивності з файлами різного розміру, середню та максимальну продуктивність (Кбайт/c). Для установки утиліти використовувалися наступні параметри:

• Початковий розмір файлу – 4095 байт
• Кінцевий розмір файлу – 65 535 байт
• Крок збільшення файлу - 8192 байт

Час тестування з кожним файлом було встановлено 20 секунд.

У кожному експерименті використовувалася пара однакових мережевих карт, одна з яких працювала на сервері, а інша – на робочій станції. Здається, що це відповідає поширеній практиці, оскільки у серверах зазвичай використовуються спеціалізовані мережеві адаптери, забезпечені поруч додаткових функцій. Але саме таким чином – одні й ті самі мережеві картки встановлюються і на сервері, і на робочих станціях – проводиться тестування всіма відомими тестовими лабораторіями світу (KeyLabs, Tolly Group тощо). Результати виходять дещо нижчими, але експеримент виявляється чистим, оскільки на всіх комп'ютерах працюють лише аналізовані мережеві карти.

Конфігурація клієнта Compaq DeskPro EN:

• процесор Pentium II 450 MГц
• кеш 512 Kбайт
• оперативна пам'ять 128 Мбайт
• вінчестер 10 Гбайт
• ОС Windows NT Server 4.0 c 6 a SP
• протокол TCP/IP.

Конфігурація сервера Compaq DeskPro EP:

• процесор Celeron 400 MГц
• оперативна пам'ять 64 Мбайт
• вінчестер 4,3 Гбайт
• операційна система Microsoft Windows NT Workstation 4.0 c 6 a SP
• протокол TCP/IP.

Тестування було проведено в умовах, коли комп'ютери з'єднувалися кросоверним кабелем UTP Category 5. Під час цих тестів карти працювали в режимі 100Base-TX Full Duplex. У цьому режимі пропускна здатність виявляється дещо вищою за рахунок того, що частина службової інформації (наприклад, підтвердження прийому) передається одночасно з корисною інформацією, обсяг якої оцінюється. У умовах вдалося зафіксувати досить високі значення пропускну здатність; наприклад, для адаптера 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM у середньому 79,23 Мбіт/с.

Завантаженість процесора вимірювалася сервері з допомогою утиліти Windows NT Performance Monitor; дані записувалися в log-файл. Утиліта Perform3 запускалася на клієнта, щоб не впливати на завантаженість процесора сервера. Як процесор комп'ютера-сервера використовувався Intel Celeron, продуктивність якого істотно нижча за продуктивність процесорів Pentium II і III. Intel Celeron використовувався навмисне: річ у тому, що оскільки завантаження процесора визначається з досить великою абсолютною похибкою, у разі великих абсолютних значень відносна похибка виявляється меншою.

Після кожного тесту утиліта Perform3 поміщає результати своєї роботи текстовий файл у вигляді набору даних наступного виду:

65535 bytes. 10491.49 KBps. 10491.49 Aggregate KBps. 57343 bytes. 10844.03 KBps. 10844.03 Aggregate KBps. 49151 bytes. 10737.95 KBps. 10737.95 Aggregate KBps. 40959 bytes. 10603.04 KBps. 10603.04 Aggregate KBps. 32767 bytes. 10497.73 KBps. 10497.73 Aggregate KBps. 24575 bytes. 10220.29 KBps. 10220.29 Aggregate KBps. 16383 bytes. 9573.00 KBps. 9573.00 Aggregate KBps. 8191 bytes. 8195.50 KBps. 8195.50 Aggregate KBps. 10844.03 Maximum KBps. 10145.38 Average KBp.

Виводиться розмір файлу, відповідна пропускна спроможність для обраного клієнта та для всіх клієнтів (у даному випадку клієнт лише один), а також максимальна та середня пропускна спроможність по всьому тесту. Отримані середні значення по кожному тесту переводилися з Кбайт/c Мбіт/c за формулою:
(Кбайт х 8)/1024,
та значення індексу P/E обчислювалося як відношення пропускної спроможності до завантаженості процесора у відсотках. Надалі середнє значення індексу P/E обчислювалося за результатами трьох вимірів.

З використанням утиліти Perform3 на Windows NT Workstation виникла наступна проблема: крім запису на мережевий диск файл записувався також у локальний файловий кеш, звідки згодом дуже швидко зчитувався. Результати були вражаючими, але нереальними, оскільки передачі даних як такої через мережу не проводилося. Для того, щоб програми могли сприймати розділені мережні диски як звичайні локальні диски, в операційній системі використовується спеціальний мережевий компонент - редиректор, що перенаправляє запити введення-виводу по мережі. У звичайних умовах роботи при виконанні процедури запису файлу на мережевий диск, що розділяється, редиректор використовує алгоритм кешування Windows NT. Саме тому при записі на сервер відбувається запис у локальний файловий кеш клієнтської машини. А для проведення тестування необхідно, щоб кешування проводилося лише на сервері. Для того щоб на комп'ютері-клієнті кешування не було, у реєстрі Windows NT було змінено значення параметрів, що дозволило вимкнути кешування, яке виконує редиректор. Ось як це було зроблено:

1. Шлях у Registry:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Rdr\Parameters

   Ім'я параметра:

   UseWriteBehind дозволяє оптимізацію write-behind для записуваних файлів

   Тип: REG_DWORD

   Значення: 0 (за замовчуванням: 1)

2. Шлях у Registry:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Lanmanworkstation\parameters

   Ім'я параметра:

   UtilizeNTCaching вказує, чи буде редиректор використовувати кеш-менеджер Windows NT для кешування вмісту файлів.

   Тип: REG_DWORD Значення: 0 (за замовчуванням: 1)

Мережевий адаптер Intel EtherExpress PRO/100+Management

Пропускна здатність цієї карти та рівень використання процесора виявилися практично такими ж, як і у 3Com. Нижче показано вікна налаштування цієї карти.

Новий контролер Intel 82559, встановлений на цій карті, забезпечує високу продуктивність, особливо в мережах Fast Ethernet.

Технологія, яку використовує Intel у своїй карті Intel EtherExpress PRO/100+, названа Adaptive Technology. Сутність методу полягає в автоматичній зміні часових проміжків між пакетами Ethernet залежно від завантаженості мережі. При збільшенні завантаженості мережі відстань між окремими пакетами Ethernet динамічно збільшується, що дозволяє зменшити кількість колізій та підвищити пропускну здатність. При невеликому мережному завантаженні, коли ймовірність колізій мала, часові проміжки між пакетами знижуються, що також веде до збільшення продуктивності. Найбільшою мірою переваги цього методу повинні виявлятися у великих колізійних сегментах Ethernet, тобто у випадках, коли в топології мережі переважають концентратори, а не комутатори.

Нова технологія Intel, названа Priority Packet, дозволяє регулювати трафік, що проходить через мережеву картку відповідно до пріоритетів окремих пакетів. Це дає можливість підвищувати швидкість передачі для критично важливих додатків.

Підтримка віртуальних локальних мереж VLAN (стандарт IEEE 802.1Q).

На платі всього два індикатори – робота/з'єднання, швидкість 100.

www.intel.com

Мережний адаптер SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX/MP

В архітектурі цієї карти використано дві перспективні технології SMC SimulTasking та Programmable InterPacket Gap. Перша технологія схожа на технологію 3Com Parallel Tasking. Зіставивши результати тестування для карт цих двох виробників, можна зробити висновок про рівень ефективності реалізації цих технологій. Зазначимо також, що дана мережева карта показала третій результат і за продуктивністю і індексом P/E, випередивши всі карти, крім 3Com і Intel.

На карті чотири світлодіодні індикатори: швидкість 100, передача, з'єднання, дуплекс.

Адреса основного Web-вузла компанії: www.smc.com

Ethernet - це найпоширеніший на сьогодні стандарт локальних мереж. Загальна кількість мереж, які зараз використовують

Fast Ethernet

Технологія Fast Ethernet багато в чому збігається з традиційною технологією Ethernet, але швидше за неї в 10 разів. Fast Ethernet або 100BASE-T працює зі швидкістю 100 мегабіт за секунду (Mbps) замість 10 для традиційного варіанту Ethernet. Технологія 100BASE-T використовує кадри того ж формату та довжини, як Ethernet і не вимагає зміни протоколів вищих рівнів, програм або мережевих ОС на робочих станціях. Ви можете маршрутизувати та комутувати пакети між мережами 10 Mbps та 100 Mbps без трансляції протоколів та пов'язаних із нею затримок. Технологія Fast Ethernet використовує протокол CSMA/CD рівня MAC для забезпечення доступу до середовища передачі. Більшість сучасних мереж Ethernet побудовані на основі топології "зірка", де концентратор є центром мережі, а кабелі від концентратора тягнуться до кожного комп'ютера. Така ж топологія використовується в мережах Fast Ethernet, хоча діаметр мережі дещо менший через вищу швидкість. Fast Ethernet використовує неекранований кабель зі скручених пар провідників (UTP), як зазначено у специфікації IEEE 802.3u для 100BASE-T. Стандарт рекомендує використовувати кабель категорії 5 із двома або чотирма парами провідників, поміщених у пластикову оболонку. Кабелі категорії 5 сертифіковані для смуги пропускання 100 МГц. У 100BASE-TX одна пара використовується для передачі даних, друга - для виявлення колізій та прийому.

Стандарт Fast Ethernet визначає три модифікації для роботи з різними видами кабелів: 100Base TX, 100Base T4 та 100Base FX. Модифікації 100Base TX та 100Base T4 розраховані на кручену пару, а 100Base FX був розроблений для оптичного кабелю.

Стандарт 100Base TX вимагає застосування двох екранованих або неекранованих кручених пар. Одна пара служить передачі, інша прийому. Цим вимогам відповідають два основні кабельні стандарти: на неекрановану кручена пара категорії 5 (UTP-5) і екрановану кручена пара типу 1 від IBM.

Стандарт 100Base T4 має менш обмежувальні вимоги до кабелю, тому що в ньому задіяні всі чотири пари восьмижильного кабелю: одна пара для передачі, інша для прийому, а дві пари, що залишилися, працюють як на передачу, так і на прийом. В результаті, в стандарті 100Base T4 і прийом та передача даних можуть здійснюватися за трьома парами. Для реалізації мереж 100Base T4 підійдуть кабелі з неекранованою витою парою категорії 3-5 та екранованої типу 1.

Наступність технологій Fast Ethernet і Ethernet дозволяє легко виробити рекомендації щодо застосування: Fast Ethernet доцільно застосовувати в тих організаціях, які широко використовували класичний Ethernet, але на сьогоднішній день відчувають потребу у збільшенні пропускної спроможності. При цьому зберігається весь накопичений досвід роботи з Ethernet і частково мережна інфраструктура.

Для класичного Ethernet час прослуховування мережі визначається максимальною відстанню, яку 512-бітний кадр може пройти по мережі за час, що дорівнює часу обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet ця відстань дорівнює 2500 метрів. У мережі Fast Ethernet цей же 512-бітний кадр за час, необхідний на його обробку на робочій станції, пройде всього 250 метрів.

Основна сфера роботи Fast Ethernet сьогодні - це мережі робочих груп та відділів. Доцільно здійснювати перехід до Fast Ethernet поступово, залишаючи Ethernet там, де добре справляється з поставленими завданнями. Одним із очевидних випадків, коли Ethernet не слід замінювати технологією Fast Ethernet, є підключення до мережі старих персональних комп'ютерів із шиною ISA.

Gigabit Ethernet/

ця технологія використовує той же формат кадрів, той же метод доступу до середовища передачі CSMA/CD, ті ж механізми контролю потоків і ті ж об'єкти, що управляють, все ж таки Gigabit Ethernet відрізняється від Fast Ethernet більше, ніж Fast Ethernet від Ethernet. Зокрема, якщо для Ethernet була характерна різноманітність підтримуваних середовищ передачі, що давало привід говорити про те, що він може працювати хоч по колючому дроті, то Gigabit Ethernet волоконно-оптичні кабелі стають домінуючим середовищем передачі (це, звичайно, далеко не єдина відмінність , Але з рештою ми докладніше познайомимося нижче). Крім того, Gigabit Ethernet ставить незрівнянно складніші технічні завдання і висуває набагато вищі вимоги до якості проводки. Іншими словами, він набагато менш універсальний, ніж попередники.

СТАНДАРТИ GIGABIT ETHERNET

Основні зусилля робочої групи IEEE 802.3z спрямовані визначення фізичних стандартів для Gigabit Ethernet. За основу вона взяла стандарт ANSI X3T11 Fibre Channel, точніше, два його нижні підрівні: FC-0 (інтерфейс та середовище передачі) та FC-1 (кодування та декодування). Залежна від фізичного середовища специфікація Fibre Channel визначає в даний час швидкість 1062 гігабод в секунду. У Gigabit Ethernet вона була збільшена до 1,25 гігабода в секунду. З урахуванням кодування за схемою 8B/10B ми отримуємо швидкість передачі в 1 Гбіт/с.

ТехнологіяEthernet

Ethernet – це найпоширеніший на сьогодні стандарт локальних мереж.

Ethernet – це мережевий стандарт, заснований на експериментальній мережі Ethernet Network, яку фірма Xerox розробила та реалізувала у 1975 році.

У 1980 році фірми DEC, Intel та Xerox спільно розробили та опублікували стандарт Ethernet версії II для мережі, побудованої на основі коаксіального кабелю, який став останньою версією фірмового стандарту Ethernet. Тому фірмову версію стандарту Ethernet називають стандартом Ethernet DIX або Ethernet II, на основі яких був розроблений стандарт IEEE 802.3.

На основі стандарту Ethernet були прийняті додаткові стандарти: в 1995 Fast Ethernet (додаток до IEEE 802.3), в 1998 Gigabit Ethernet (розділ IEEE 802.3z основного документа), які багато в чому не є самостійними стандартами.

Для передачі двійкової інформації з кабелю всім варіантів фізичного рівня технології Ethernet, які забезпечують пропускну здатність 10 Мбіт/с, використовується манчестерський код (рис. 3.9).

У манчестерському коді для кодування одиниць та нулів використовується перепад потенціалу, тобто фронт імпульсу. При манчестерському кодуванні кожен такт поділяється на дві частини. Інформація кодується перепадами потенціалу, що усередині кожного такту. Одиниця кодується перепадом від низького рівня сигналу до високого (переднього фронту імпульсу), а нуль – зворотного перепаду (заднього фронту).

Мал. 3.9. Диференційне манчестерське кодування

У стандарті Ethernet (зокрема Fast Ethernet і Gigabit Ethernet) використовується той самий метод поділу середовища передачі даних – метод CSMA/CD.

Кожен ПК працює в Ethernet згідно з принципом «Слухай канал передачі, перед тим як надіслати повідомлення; слухай, коли відправляєш; припини роботу у разі перешкод і спробуй ще раз».

Цей принцип можна розшифрувати (пояснити) так:

1. Нікому не дозволяється надсилати повідомлення в той час, коли цим зайнятий хтось інший (слухай перед тим, як відправити).

2. Якщо два або кілька відправників починають надсилати повідомлення приблизно в той самий момент, рано чи пізно їх повідомлення «зіштовхнуться» один з одним у каналі зв'язку, що називається колізією.

Колізії неважко розпізнати, оскільки вони викликають сигнал перешкоди, який не схожий на допустиме повідомлення. Ethernet може розпізнати перешкоди та змушує відправника призупинити передачу та почекати деякий час, перш ніж повторно надіслати повідомлення.

Причини широкої поширеності та популярності Ethernet (гідності):

1. Дешевизна.

2. Великий досвід використання.

3. Нововведення, що продовжуються.

4. Багатство вибору обладнання. Багато виробників пропонують апаратуру побудови мереж, що базується на Ethernet.

Недоліки Ethernet:

1. Можливість зіткнень повідомлень (колізії, перешкоди).

2. У разі великого завантаження мережі час надсилання повідомлень непередбачуваний.

ТехнологіяTokenRing

Мережі Token Ring, як і мережі Ethernet, характеризує середовище передачі даних, що розділяється, яка складається з відрізків кабелю, що з'єднують всі станції мережі в кільце. Кільце сприймається як загальний розділяється ресурс, й у доступу нього не випадковий алгоритм, як і мережах Ethernet, а детермінований, заснований на передачі станціям права використання кільця у порядку. Це право передається за допомогою кадру спеціального формату, що називається маркером, або токеном (token).

Технологія Token Ring була розроблена компанією IBM у 1984 році, а потім передана як проект стандарту в комітет IEЕЕ 802, який на її основі прийняв у 1985 році стандарт 802.5.

Кожен ПК працює в Token Ring згідно з принципом «Чекати на маркера, якщо необхідно надіслати повідомлення, приєднати його до маркера, коли він проходитиме повз. Якщо проходить маркер, зняти з нього повідомлення та надіслати маркер далі».

Мережі Token Ring працюють із двома бітовими швидкостями – 4 та 16 Мбіт/с. Змішування станцій, що працюють на різних швидкостях, в одному кільці не допускається.

Технологія Token Ring є складнішою технологією, ніж Ethernet. Вона має властивості відмовостійкості. У мережі Token Ring визначено процедури контролю роботи мережі, які використовують зворотний зв'язок кільцеподібної структури – посланий кадр завжди повертається до станції-відправника.

Мал. 3.10. Принцип технології TOKEN RING

У деяких випадках виявлені помилки у роботі мережі усуваються автоматично, наприклад, може бути відновлено втрачений маркер. В інших випадках помилки тільки фіксуються, а їхнє усунення виконується вручну обслуговуючим персоналом.

Для контролю мережі одна із станцій виконує роль так званого активного монітора. Активний монітор вибирається під час ініціалізації кільця як станція з максимальним значенням МАС-адреси. Якщо активний монітор виходить з ладу, процедура ініціалізації кільця повторюється та вибирається новий активний монітор. Мережа Token Ring може містити до 260 вузлів.

Концентратор Token Ring може бути активним чи пасивним. Пасивний концентратор просто з'єднує порти внутрішніми зв'язками так, щоб станції, що підключаються до цих портів, утворили кільце. Ні посилення сигналів, ні їхню ресинхронізацію пасивний MSAU не виконує.

Активний концентратор виконує функції регенерації сигналів і тому іноді називається повторювачем, як у стандарті Ethernet.

У випадку мережа Token Ring має комбіновану зірково-кільцеву конфігурацію. Кінцеві вузли підключаються до MSAU з топології зірки, а самі MSAU поєднуються через спеціальні порти Ring In (RI) та Ring Out (RO) для утворення магістрального фізичного кільця.

Всі станції в кільці повинні працювати на одній швидкості або 4 Мбіт/с або 16 Мбіт/с. Кабелі, що з'єднують станцію з концентратором, називаються відгалужувальними (lobe cable), а кабелі, що з'єднують концентратори, - магістральними (trunk cable).

Технологія Token Ring дозволяє використовувати для з'єднання кінцевих станцій та концентраторів різні типи кабелю:

- STP Type 1 - екранована кручена пара (Shielded Twistedpair).
У кільце допускається поєднувати до 260 станцій при довжині відповідальних кабелів до 100 метрів;

– UTP Туре 3, UTP Туре 6 – неекранована кручена пара (Unshielded Twistedpair). Максимальна кількість станцій скорочується до 72 за довжини відповідальних кабелів до 45 метрів;

– волоконно-оптичний кабель.

Відстань між пасивними MSAU може досягати 100 м при використанні кабелю STP Туре 1 та 45 м при використанні кабелю UTP Type 3. Між активними MSAU максимальна відстань збільшується відповідно до 730 м або 365 м залежно від типу кабелю.

Максимальна довжина кільця Token Ring становить 4000 м. Обмеження на максимальну довжину кільця та кількість станцій у кільці у технології Token Ring не є такими жорсткими, як у технології Ethernet. Тут ці обмеження переважно пов'язані з часом обороту маркера по кільцю.

Усі значення тайм-аутів у мережевих адаптерах вузлів мережі Token Ring можна настроювати, тому можна побудувати мережу Token Ring з великою кількістю станцій та з більшою довжиною кільця.

Переваги технології Token Ring:

· Гарантована доставка повідомлень;

· Висока швидкість передачі даних (до 160% Ethernet).

Недоліки технології Token Ring:

· Необхідні дорогі пристрої доступу до середовища;

· технологія складніша у реалізації;

· Необхідні 2 кабелі (для підвищення надійності): один вхідний, інший вихідний від комп'ютера до концентратора;

· Висока вартість (160-200% від Ethernet).

ТехнологіяFDDI

Технологія FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконний інтерфейс розподілених даних – це перша технологія локальних мереж, у якій середовищем передачі є волоконно-оптичний кабель. Технологія виникла у середині 80-х.

Технологія FDDI багато в чому ґрунтується на технології Token Ring, підтримуючи метод доступу із передачею маркера.

Мережа FDDI будується на основі двох оптоволоконних кілець, які утворюють основний та резервний шляхи передачі даних між вузлами мережі. Наявність двох кілець – це основний спосіб підвищення стійкості до відмов у мережі FDDI, і вузли, які хочуть скористатися цим підвищеним потенціалом надійності, повинні бути підключені до обох кільців.

У нормальному режимі роботи мережі дані проходять через усі вузли та всі ділянки кабелю тільки первинного (Primary) кільця, цей режим названий режимом Thru - "наскрізним", або "транзитним". Вторинне кільце (Secondary) у цьому режимі не використовується.

У випадку будь-якого виду відмови, коли частина первинного кільця не може передавати дані (наприклад, обрив кабелю або відмова вузла), первинне кільце об'єднується з вторинним, утворюючи знову єдине кільце. Цей режим роботи мережі називається Wrap, тобто згортання або згортання кілець. Операція згортання проводиться засобами концентраторів та/або мережевих адаптерів FDDI.

Мал. 3.11. ІТТ з двома циклічними кільцями в аварійному режимі

Для спрощення цієї процедури дані по первинному кільцю завжди передаються в одному напрямку (на діаграмах цей напрямок зображається проти годинникової стрілки), а по вторинному – у зворотному (зображається за годинниковою стрілкою). Тому при утворенні загального кільця з двох кілець передавачі станцій, як і раніше, залишаються підключеними до приймачів сусідніх станцій, що дозволяє правильно передавати та приймати інформацію сусідніми станціями.

Мережа FDDI може повністю відновлювати свою працездатність у разі поодиноких відмов її елементів. При множинні відмови мережа розпадається на кілька не пов'язаних мереж.

Кільця в мережах FDDI розглядаються як загальне середовище передачі даних, що розділяється, тому для нього визначено спеціальний метод доступу. Цей метод дуже близький до методу доступу мереж Token Ring і називається методом маркерного (або токенного) кільця – token ring.

Відмінності методу доступу у тому, що час утримання маркера у мережі FDDI перестав бути постійної величиною. Цей час залежить від завантаження кільця – при невеликому завантаженні воно збільшується, а при великих перевантаженнях може зменшуватися до нуля. Ці зміни методу доступу стосуються лише асинхронного трафіку, який не критичний до невеликих затримок передачі кадрів. Для синхронного трафіку час утримання маркера, як і раніше, залишається фіксованою величиною.

Технологія FDDI в даний час підтримує тип кабелів:

– волоконно-оптичний кабель;

– неекранована кручена пара категорії 5. Останній стандарт з'явився пізніше оптичного і зветься TP-PMD (Physical Media Dependent).

Оптоволоконна технологія забезпечує необхідні засоби передачі даних від однієї станції до іншої по оптичному волокну і визначає:

Використання як основне фізичне середовище багатомодового волоконно-оптичного кабелю 62,5/125 мкм;

Вимоги до потужності оптичних сигналів та максимального згасання між вузлами мережі. Для стандартного багатомодового кабелю ці вимоги призводять до граничної відстані між вузлами 2 км, а для одномодового кабелю відстань збільшується до 10–40 км залежно від якості кабелю;

Вимоги до оптичних обхідних перемикачів (optical bypass switches) та оптичних приймачів;

Параметри оптичних роз'ємів MIC (Media Interface Connector), їх маркування;

Використання передачі світла з довжиною хвилі в 1,3 нм;

Максимальна загальна довжина кільця FDDI становить 100 кілометрів, максимальна кількість станцій з подвійним підключенням у кільці – 500.

Технологія FDDI розроблялася для застосування у відповідальних ділянках мереж на магістральних з'єднаннях між великими мережами, наприклад мережами будівель, а також для підключення до мережі високопродуктивних серверів. Тому головні вимоги у розробників були ( переваги):

‑ забезпечення високої швидкості передачі даних,

‑ відмовостійкість на рівні протоколу;

- великі відстані між вузлами мережі та велика кількість підключених станцій.

Всі ці цілі були досягнуті. В результаті технологія FDDI вийшла якісною, але дуже дорогою. недолік). Навіть поява більш дешевого варіанта для крученої пари не набагато знизило вартість підключення одного вузла до мережі FDDI. Тому практика показала, що основною сферою застосування технології FDDI стали магістралі мереж, що складаються з кількох будівель, а також мереж масштабу великого міста, тобто класу MAN.

ТехнологіяFastEthernet

Потреби високошвидкісної і водночас недорогої технології для підключення до мережі потужних робочих станцій привели на початку 90-х років до створення ініціативної групи, яка зайнялася пошуками нового Ethernet, такої ж простої та ефективної технології, але працює на швидкості 100 Мбіт/с .

Фахівці розбилися на два табори, що врешті-решт призвело до появи двох стандартів, прийнятих восени 1995 року: комітет 802.3 затвердив стандарт Fast Ethernet, який майже повністю повторює технологію Ethernet 10 Мбіт/с.

Технологія Fast Ethernet зберегла у недоторканності метод доступу CSMA/CD, залишивши у ньому той самий алгоритм і самі тимчасові параметри в бітових інтервалах (сам бітовий інтервал зменшився вдесятеро). Всі відмінності Fast Ethernet від Ethernet виявляються фізично.

У стандарті Fast Ethernet визначено три специфікації фізичного рівня:

- 100Base-TX для 2-х пар UTP категорії 5 або 2-х пар STP Type 1 (метод кодування 4В/5В);

- l00Base-FX для багатомодового волоконно-оптичного кабелю з двома оптичними волокнами (метод кодування 4В/5В);

- 100Base-T4, що працює на 4-х парах UTP категорії 3, але використовує одночасно тільки три пари для передачі, а решту - для виявлення колізії (метод кодування 8В/6Т).

Стандарти l00Base-TX/FX можуть працювати у повнодуплексному режимі.

Максимальний діаметр мережі Fast Ethernet дорівнює приблизно 200 м, а точніші значення залежать від специфікації фізичного середовища. У домені колізій Fast Ethernet допускається не більше одного повторювача класу I (що дозволяє транслювати коди 4В/5В коди 8В/6Т і назад) і не більше двох повторювачів класу II (що не дозволяють виконувати трансляцію кодів).

Технологія Fast Ethernet під час роботи на кручений парі дозволяє за рахунок процедури автопереговорів двом портам вибирати найбільш ефективний режим роботи - швидкість 10 Мбіт/с або 100 Мбіт/с, а також напівдуплексний або повнодуплексний режим.

Технологія Gigabit Ethernet

Технологія Gigabit Ethernet додає новий, 1000 Мбіт/с, ступінь у ієрархії швидкостей сімейства Ethernet. Цей ступінь дозволяє ефективно будувати великі локальні мережі, у яких потужні сервери та магістралі нижніх рівнів мережі працюють на швидкості 100 Мбіт/с, а магістраль Gigabit Ethernet поєднує їх, забезпечуючи досить великий запас пропускної спроможності.

Розробники технології Gigabit Ethernet зберегли велику міру наступності з технологіями Ethernet та Fast Ethernet. Gigabit Ethernet використовує ті ж формати кадрів, що й попередні версії Ethernet, працює в повнодуплексному і напівдуплексному режимах, підтримуючи на середовищі той же метод доступу CSMA/CD з мінімальними змінами.

Для забезпечення прийнятного максимального діаметра мережі 200 м у напівдуплексному режимі розробники технології пішли на збільшення мінімального розміру кадру в 8 разів (з 64 до 512 байт). Дозволяється також передавати кілька кадрів поспіль, не звільняючи середовище, на інтервалі 8096 байт, тоді кадри не обов'язково доповнюватимуть до 512 байт. Інші параметри методу доступу та максимального розміру кадру залишилися незмінними.

Влітку 1998 року було прийнято стандарт 802.3z, який визначає використання як фізичного середовища трьох типів кабелю:

‑ багатомодового оптоволоконного (відстань до 500 м),

‑ одномодового оптоволоконного (відстань до 5000 м),

- подвійного коаксіального (twinax), за яким дані передаються одночасно по двох мідних екранованих провідників на відстань до 25 м.

Для розробки варіанта Gigabit Ethernet на UTP категорії 5 була створена спеціальна група 802.3ab, яка вже розробила проект стандарту для роботи за 4-ма парами UTP категорії 5. Прийняття цього стандарту очікується найближчим часом.

Простота установки.

Добре відома та найпоширеніша мережева технологія.

Невисока вартість мережевих карток.

Можливість реалізації з використанням різних типів кабелю та схем прокладання кабельної системи.

Недоліки мережі Ethernet

Зниження реальної швидкості передачі у сильно завантаженої мережі, до її повної зупинки, через конфлікти серед передачі даних.

Проблеми пошуку несправностей: при обриві кабелю відмовляє весь сегмент ЛОМ, і локалізувати несправний вузол або ділянку мережі досить складно.

Коротка характеристика Fast Ethernet.

Fast Ethernet (Швидкий Ethernet) - високошвидкісна технологія, запропонована фірмою 3Com для реалізації мережі Ethernet зі швидкістю передачі даних 100 Мбіт/с, що зберегла максимально особливості 10-мегабітного Ethernet (Ethernet-10) і реалізована у вигляді стандарту 802.3u (точніше доповнення до стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 до 30). Метод доступу - такий, як у Ethernet-10 - CSMA/CD рівня МАС, що дозволяє використовувати колишнє програмне забезпечення та засоби управління мережами Ethernet.

Всі відмінності Fast Ethernet від Ethernet-10 зосереджено фізично. Використовуються 3 варіанти кабельних систем:

багатомодовий ВОК (використовується 2 волокна);

Структура мережі- ієрархічна деревоподібна, побудована на концентраторах (як 10Base-T та 10Base-F), оскільки не використовується коаксіальний кабель.

Діаметр мережі Fast Ethernet скорочено до 200 метрів, що пояснюється зменшенням часу передачі кадру мінімальної довжини у 10 разів за рахунок збільшення швидкості передачі у 10 разів у порівнянні з Ethernet-10. Тим не менш, можлива побудова великих мереж на основі технології Fast Ethernet, завдяки широкому поширенню недорогих високошвидкісних технологій, а також бурхливому розвитку ЛОМ на основі комутаторів. При використанні комутаторів протокол Fast Ethernet може працювати у повнодуплексному режимі, у якому немає обмежень на загальну довжину мережі, а залишаються лише обмеження на довжину фізичних сегментів, що з'єднують сусідні пристрої (адаптер – комутатор або комутатор – комутатор).

Стандарт IEEE 802.3u визначає три специфікації фізичного рівня Fast Ethernet, несумісних один з одним:

100Base-ТX - передача даних по двох неекранованих парах категорії 5 (2 пари UTP категорії 5 або STP Type 1);

100Base-Т4- передача даних по чотирьох неекранованих парах категорій 3, 4, 5 (4 пари UTP категорії 3, 4 або 5);

100Base-FX- передача даних із двох волокон багатомодового ВОК.

Чому дорівнює час передачі кадру мінімальної (максимальної) довжини (разом із преамбулою) у бітових інтервалах для мережі Ethernet 10Мбіт/с?

? 84 / 1538

Що таке ПДВ (PVV)?

PDV - час, за який сигнал колізії встигає поширитися від найдальшого вузла мережі - час подвійного обороту (Path Delay Value)

PVV – скорочення міжкадрового інтервалу (Path Variability Value)

Чому одно обмеження на PDV (PVV)?

PDV - не більше 575 бітових інтервалу

PVV-при проходженні послідовності кадрів через всі повторювачі має бути не більше, ніж 49 бітових інтервалів

Скільки бітових інтервалів становить достатній запас надійності для PDV? 4

Коли потрібно розраховувати максимальну кількість повторювачів та максимальну довжину мережі? Чому не можна просто застосувати правила «5-4-3» або «4 хаби»?

Коли різні типи середовищ передачі

Перерахуйте основні умови коректної роботи мережі Ethernet, що складається із сегментів різної фізичної природи.

у станцій не більше 1024

довжини всіх відгалужень не більше стандарту

PDVне більше 575

PVV-при проходженні послідовності кадрів через всі повторювачі має бути не більше, ніж 49 бітових інтервалів

Що розуміють під базою сегмента під час розрахунку PDV?

Затримки, які вносяться повторювачами

Де у гіршому випадку відбувається зіткнення кадрів: у правому, лівому чи проміжному сегменті?

У правому – приймаючому

У якому випадку необхідно розраховувати PDV двічі? Чому?

Якщо різна довжина сегментів у віддалених краях мережі, т.к. вони мають різні величини базової затримки.

Коротка характеристика ЛОМ Token Ring.

Token Ring (Маркерне кільце) - мережна технологія, в якій станції можуть передавати дані тільки тоді, коли вони володіють маркером, що безперервно циркулює по кільцю.

Максимальна кількість станцій в одному кільці – 256.

Максимальна відстань між станціями залежить від типу середовища (лінії зв'язку) і становить:

До 8 кілець (MSAU) можуть бути з'єднані мостами.

Максимальна довжина мережі залежить від конфігурації.

Призначення технології Token Ring.

Мережа Token Ring запропонована фірмою IBM у 1985 році (перший варіант з'явився у 1980 році). Призначенням Token Ring було об'єднання у мережу всіх типів ЕОМ, що випускаються фірмою (від ПК до великих ЕОМ).

Яким міжнародним стандартом визначено мережеву технологію Token Ring?

Token Ring є міжнародним стандартом IEEE 802.5.

Яка пропускна здатність забезпечується в ЛОМ Token Ring?

Існує два варіанти цієї технології, що забезпечують швидкість передачі даних 4 та 16 Мбіт/с відповідно.

Що таке пристрій множинного доступу MSAU?

Концентратор MSAU є автономним блоком з 8-ма роз'ємами для підключення комп'ютерів за допомогою адаптерних кабелів і двома крайніми роз'ємами для підключення до інших концентраторів за допомогою магістральних кабелів.

Декілька MSAU можуть конструктивно об'єднуватися в групу (кластер/cluster), всередині якого абоненти з'єднані в кільце, що дозволяє збільшити кількість абонентів, підключених до одного центру.

Кожен адаптер з'єднується з MSAU за допомогою двох різноспрямованих ліній зв'язку.

Намалювати структуру та описати функціонування ЛОМ Token Ring на основі одного (декілька) MSAU.

Одного – див. вище

Кілька – (продеолжение)…Такими двома різноспрямованими лініями зв'язку, які входять у магістральний кабель, може бути пов'язані MSAU в кільце (рис.3.3), на відміну однонаправленого магістрального кабелю, як показано на рис.3.2.

Кожен вузол ЛВС приймає кадр від сусіднього вузла, відновлює рівні сигналів до номінальних та передає кадр наступному вузлу.

Переданий кадр може містити дані або бути маркером, що є спеціальним службовим 3-байтовим кадром. Вузол, який володіє маркером, має право на передачу даних.

Коли РС необхідно передати кадр, її адаптер чекає надходження маркера, а потім перетворює його на кадр, що містить дані, сформовані за протоколом відповідного рівня, і передає його в мережу. Пакет передається по мережі від адаптера до адаптера, поки не досягне адресата, який встановить у ньому певні біти для підтвердження того, що кадр отримано адресатом, і ретранслює його в мережу. Пакет продовжує рух по мережі до повернення у вузол-відправник, у якому перевіряється правильність передачі. Якщо кадр було передано адресату без помилок, вузол передає маркер наступному вузлу. Таким чином, у ЛОМ з передачею маркера неможливі зіткнення кадрів.

У чому відмінність фізичної топології ЛОМ Token Ring від логічної?

Фізична топологія Token Ring може бути реалізована двома способами:

1) "зірка" (рис.3.1);

Логічна топологія у всіх способах - "кільце". Пакет передається від вузла до вузла по кільцю, доки він не повернеться у вузол, де він був породжений.

Намалювати можливі варіанти структури ЛОМ Token Ring.

1) "зірка" (рис.3.1);

2) "розширене кільце" (рис.3.2).

Короткий опис функціональної організації ЛОМ Token Ring.Див №93

Поняття та функції активного монітора в ЛОМ Token Ring.

При ініціалізації ЛОМ Token Ring одна з робочих станцій призначається як активного монітора , на який покладаються додаткові контрольні функції в кільці:

тимчасовий контроль у логічному кільці з метою виявлення ситуацій, пов'язаних із втратою маркера;

формування нового маркера після виявлення втрати маркера;

формування діагностичних кадрів за певних обставин.

При виході активного монітора з ладу, призначається новий активний монітор з багатьох інших РС.

Який режим (спосіб) передачі маркера використовується в ЛОМ Token Ring зі швидкістю 16 Мбіт/с?

Для збільшення продуктивності мережі Token Ring зі швидкістю 16 Мбіт/с використовується так званий режим ранньої передачі маркера (Early Token Release - ETR), у якому РС передає маркер наступної РС відразу після передачі кадру. У цьому наступної РС з'являється можливість передавати свої кадри, не очікуючи завершення передачі вихідної РС.

Перерахувати типи кадрів, що використовуються в ЛОМ Token Ring.

маркер; кадр даних; послідовність завершення.

Намалювати та пояснити формат маркера (кадра даних, послідовності завершення) ЛОМ Token Ring.

Формат маркеру

КО - кінцевий обмежувач - [J | K | 1 | J | K | 1 | ПК ГО ]

Формат кадру даних

СПК – стартова послідовність кадру

АЛЕ - початковий обмежувач - [J | K | 0 | J | K | 0 | 0 | 0 ]

УД - управління доступом - [P|P|P|T|M|R|R|R]

КК - управління кадром

АН - адреса призначення

АІ - адреса джерела

Дані - поле даних

КС – контрольна сума

ПКК – ознака кінця кадру

КО - кінцевий обмежувач

СК – статус кадру

Формат послідовності завершення

Структура поля "Керування доступом" у кадрі ЛОМ Token Ring.

УД- управління доступом(Access Control) - має таку структуру: [ P | P | P | T | M | R | R | R ] де PPP - біти пріоритету;

мережевий адаптер має можливість привласнювати пріоритети маркеру та кадрам даних шляхом запису в полі бітів пріоритету рівня пріоритету у вигляді чисел від 0 до 7 (7 – найвищий пріоритет); РС має право передачі повідомлення лише у тому випадку, коли її власний пріоритет не нижчий за пріоритет маркера, який вона отримала; T- біт маркера: 0 для маркера та 1 для кадру даних; M- біт монітора:1, якщо кадр переданий активним монітором і 0 - інакше; отримання активним монітором кадру з бітом монітора, рівним 1 означає, що повідомлення або маркер обійшло ЛВС не знайшовши адресата; RRR- біти резервування застосовуються разом із бітами пріоритету; РС може резервувати подальше використання мережі, помістивши значення свого пріоритету в біти резервування, якщо її пріоритет вищий за поточне значення поля резервування;

після цього, коли передавальний вузол, отримавши кадр даних, що повернувся, формує новий маркер, він встановлює його пріоритет рівним значенню поля резервування у отриманого перед цим кадру; таким чином маркер буде переданий вузлу, що встановив у полі резервування найвищий пріоритет;

Призначення бітів пріоритету (біта маркера, біт монітора, бітів резервування) поля "керування доступом" у маркері ЛОМ Token Ring. Див. вище

У чому відмінність кадрів рівня MAC від кадрів рівня LLC?

КК- управління кадром(Frame Control - FC) визначає тип кадру (MAC або LLC) та контрольний код MAC; однобайтове поле містить дві області:

Де FF- Формат (тип) кадру: 00 - для кадру типу MAC; 01 - для кадру рівня LLC; (значення 10 та 11 зарезервовані); 00 - Невикористовувані резервні розряди; CCCC- код УДС-кадра MAC (поле фізичного управління), що визначає якого типу (визначених стандартом IEEE 802.5) керуючих кадрів рівня MAC він належить;

У якому полі кадру даних вказується приналежність типу MAC (LLC)?У полі КК (див. вище)

Довжина поля даних у кадрах ЛОМ Token Ring.

спеціального обмеження на довжину поля даних немає, хоча практично воно виникає через обмеження на допустимий час заняття мережі окремою робочою станцією і становить 4096 байт і може досягати 18 Кбайт для мережі зі швидкістю передачі 16 Мбіт/с.

Яку додаткову інформацію і для чого містить кінцевий роздільник кадру ЛОМ Token Ring?

КО - кінцевий обмежувач, що містить, крім унікальної послідовності електричних імпульсів, ще дві області завдовжки 1 біт кожна:

біт проміжного кадру (Intermediate Frame), що приймає значення:

1, якщо даний кадр є частиною багатопакетної передачі

0 якщо кадр є останнім або єдиним;

біт виявленої помилки (Error-detected), який встановлюється в 0 в момент створення кадру в джерелі і може бути змінено значення 1 у разі виявлення помилки при проходженні через вузли мережі; після цього кадр ретранслюється без контролю шибок у наступних вузлах до досягнення вузла джерела, який у цьому випадку зробить повторну спробу передачі кадру;

Як функціонує мережа Token Ring, якщо біт виявленої помилки в кінцевому роздільнику кадру має значення 1?

після цього кадр ретранслюється без контролю шибок у наступних вузлах до досягнення вузла джерела, який у цьому випадку зробить повторну спробу передачі кадру;

Структура поля "статус пакета" кадру даних ЛОМ Token Ring.

СК- (Стан) статус кадру(Frame Status - FS) - однобайтове поле, що містить 4 резервні біти (R) і два внутрішні поля:

біт (індикатор) розпізнавання адреси (A);

біт (індикатор) копіювання пакета (С): [ ACRRACRR]

Оскільки контрольна сума не охоплює поле СП, то кожне однобітне поле в байті задубльовано для гарантії достовірності даних.

Передавальний вузол встановлює 0 біти Аі З.

Приймальний вузол після отримання кадру встановлює біт Ав 1.

Якщо після копіювання кадру в буфер приймального вузла не виявлено помилок у кадрі, то біт Зтакож встановлюється у 1.

Таким чином, ознакою успішної передачі кадру є повернення до джерела з бітами: А=1 і З=1.

А = 0означає, що станції-адресата більше немає в мережі або РС вийшла з ладу (вимкнена).

А = 1і З=0означає, що відбулася помилка на шляху кадру від джерела до адресата (при цьому також буде встановлений 1 біт виявлення помилки в кінцевому роздільнику).

А = 1, С = 1і біт виявлення помилки = 1 означає, що помилка сталася на зворотному шляху кадру від адресата до джерела, після того, як кадр був успішно прийнятий вузлом-адресатом.

Про що свідчить значення "біта розпізнавання адреси" ("біта копіювання пакета в буфер"), що дорівнює 1 (0)?- Див. вище

Максимальна кількість станцій в одному кільці ЛОМ Token Ring дорівнює...?-256

Чому дорівнює максимальна відстань між станціями в ЛОМ Token Ring?

Максимальна відстань між станціями залежить від типу середовища.

(Лінії зв'язку) і становить:

100 метрів – для крученої пари (UTP категорії 4);

150 метрів – для крученої пари (IBM тип 1);

3000 метрів – для оптоволоконного багатомодового кабелю.

Переваги та недоліки Token Ring.

Переваги Token Ring:

відсутність конфліктів у середовищі передачі;

забезпечується гарантований час доступу для всіх користувачів мережі;

мережа Token Ring добре функціонує і при великих навантаженнях, аж до навантаження 100%, на відміну від Ethernet, в якій при навантаженні 30% і більше істотно зростає час доступу; це дуже важливо для мереж реального часу;

більший допустимий розмір даних в одному кадрі (до 18 Кбайт), в порівнянні з Ethernet, забезпечує більш ефективне функціонування мережі при передачі великих обсягів даних;

Реальна швидкість передачі даних у мережі Token Ring може виявитися вищою, ніж у звичайному Ethernet (реальна швидкість залежить від особливостей апаратури використовуваних адаптерів і швидкодії комп'ютерів мережі).

Недоліки Token Ring:

більш висока вартість мережі Token Ring порівняно з Ethernet, оскільки:

дорожче адаптери через складніший протокол Token Ring;

додаткові витрати на придбання концентраторів MSAU;

менші розміри мережі Token Ring, порівняно з Ethernet;

необхідність контролю над цілісністю маркера.

В яких ЛОМ відсутні конфлікти в середовищі передачі даних (забезпечується гарантований час доступу всім користувачам мережі)?

У ЛВС з маркерним доступом

Коротка характеристика ЛОМ FDDI.

Максимальна кількість станцій у кільці – 500.

Максимальна довжина мережі – 100 км.

Середовище передачі - оптоволоконний кабель (можливе застосування кручений пари).

Максимальна відстань між станціями залежить від типу передавального середовища та становить:

2 км – для оптоволоконного багатомодового кабелю.

50 (40?) км - для оптоволоконного одномодового кабелю;

100 м - для крученої пари (UTP категорії 5);

100 м - для крученої пари (IBM тип 1).

Метод доступу – маркерний.

Швидкість передачі даних – 100 Мбіт/с (200 Мбіт/с для дуплексного режиму передачі).

Обмеження на загальну довжину мережі обумовлено обмеженням часу повного проходження сигналу кільцем для забезпечення гранично допустимого часу доступу. Максимальна відстань між абонентами визначається загасанням сигналів у кабелі.

Що означає абревіатура FDDI?

FDDI (Fiber Distributed Data Interface – оптоволоконний інтерфейс розподілу даних) – одна з перших високошвидкісних технологій ЛОМ.

Призначення технології FDDI.

Стандарт FDDI орієнтований високу швидкість передачі даних - 100 Мбіт/с. Цей стандарт замислювався так, щоб максимально відповідати стандарту IEEE 802.5 Token Ring. Невеликі відмінності від цього стандарту визначаються необхідністю забезпечення більшої швидкості передачі на великі відстані.

FDDI-технологія передбачає використання оптичного волокна як середовище передачі, що забезпечує:

високу надійність;

гнучкість реконфігурації;

високу швидкість передачі даних – 100 Мбіт/с;

великі відстані між станціями (для багатомодового волокна – 2 км; для одномодового при використанні лазерних діодів – до 40 км; максимальна довжина всієї мережі – 200 км).

Яка пропускна здатність забезпечується у ЛОМ FDDI?

Ethernet , що складається з сегментів різних типів, виникає багато питань, пов'язаних насамперед із максимально допустимим розміром (діаметром) мережі та максимально можливим числом різних елементів. Мережа буде працездатною лише в тому випадку, якщо затримка розповсюдженнясигналу у ній не перевищить граничної величини. Це визначається вибраним методом управління обміном CSMA/CD , заснованому на виявленні та вирішенні колізій.

Насамперед, слід зазначити, що для отримання складних конфігурацій Ethernet із окремих сегментів застосовуються проміжні пристрої двох основних типів:

• Репітерні концентратори (хаби) є набір репітерів і ніяк логічно не поділяють сегменти, підключені до них;
• Комутатори передають інформацію між сегментами, але не передають конфлікти із сегмента на сегмент.

При використанні більш складних комутаторів конфлікти в окремих сегментах вирішуються на місці, у самих сегментах, але не поширюються через мережу, як у разі застосування більш простих репітерних концентраторів. Це важливо для вибору топології мережі Ethernet , оскільки використовуваний у ній спосіб доступу CSMA/CD передбачає наявність конфліктів та його вирішення, причому загальна довжина мережі якраз і визначається розміром зони конфлікту, області колізії (collision domain). Таким чином, застосування репітерного концентратора не поділяє зону конфлікту, у той час як кожен комутуючий концентратор ділить зону конфлікту на частини. У разі застосування комутатора оцінювати працездатність треба для кожного сегмента мережі окремо, а за умови використання репітерних концентраторів – для мережі в цілому.

Насправді репітерні концентратори застосовуються набагато частіше, оскільки вони й простіше і дешевші. Тому надалі йтиметься саме про них.

При виборі та оцінці конфігурації Ethernet використовуються дві основні моделі.

Правила моделі 1

Перша модель формулює набір правил, яких необхідно дотримуватися проектувальнику мережі при з'єднанні окремих комп'ютерів та сегментів:

1. Репітер або концентратор, підключений до сегмента, знижує на одиницю максимально допустиму кількість абонентів, що підключаються до сегмента.
2. Повний шлях між двома будь-якими абонентами повинен включати не більше п'яти сегментів, чотирьох концентраторів (репітерів) і двох трансіверів (MAU).
3. Якщо шлях між абонентами складається з п'яти сегментів і чотирьох концентраторів (репітерів), кількість сегментів, до яких підключені абоненти, не повинна перевищувати трьох, а інші сегменти повинні просто зв'язувати між собою концентратори (репітери). Це вже згадуване "правило 5-4-3".
4. Якщо шлях між абонентами складається з чотирьох сегментів та трьох концентраторів (репітерів), то повинні виконуватись такі умови:
   • максимальна довжина оптоволоконного кабелю сегмента 10BASE-FL, що з'єднує між собою концентратори (репітери), не повинна перевищувати 1000 метрів;
   • максимальна довжина оптоволоконного кабелю сегмента 10BASE-FL, що з'єднує концентратори (репітери) з комп'ютерами, не повинна перевищувати 400 метрів;
   • до всіх сегментів можуть бути підключені комп'ютери.

За виконання перелічених правил можна бути впевненим, що мережа буде працездатною. Жодних додаткових розрахунків у цьому випадку не потрібно. Вважається, що дотримання цих правил гарантує допустиму величину затримки сигналу мережі.

При організації взаємодії вузлів у локальних мережах основна роль приділяється протоколу канального рівня. Однак для того, щоб канальний рівень міг впоратися з цим завданням, структура локальних мереж повинна бути цілком визначеною, так, наприклад, найбільш популярний протокол канального рівня - Ethernet - розрахований на паралельне підключення всіх вузлів мережі до загальної шини - відрізку коаксіального кабелю. Подібний підхід, який полягає у використанні простих структур кабельних з'єднань між комп'ютерами локальної мережі, відповідав основної мети, яку ставили перед собою розробники перших локальних мереж у другій половині 70-х років. Ця мета полягала у знаходженні простого та дешевого рішення для об'єднання кількох десятків комп'ютерів, що знаходяться в межах однієї будівлі у обчислювальну мережу.

У розвиток технології Ethernet створені високошвидкісні варіанти: IEEE802.3u/Fast Ethernet та IEEE802.3z/Gigabit Ethernet.

Технологія Fast Ethernetє еволюційним розвитком класичної технології Ethernet. Її основними перевагами є:

1) збільшення пропускної спроможності сегментів мережі до 100 Мб/с;

2) збереження методу випадкового доступу до Ethernet;

3) збереження зіркоподібної топології мереж та підтримка традиційних середовищ передачі даних - крученої пари та оптоволоконного кабелю.

Зазначені властивості дозволяють здійснювати поступовий перехід від мереж 10Base-T - найбільш популярного на сьогоднішній день варіанта Ethernet - до швидкісних мереж, що зберігають значну наступність з добре знайомою технологією: Fast Ethernet не вимагає докорінного перенавчання персоналу та заміни обладнання у всіх вузлах мережі. Офіційний стандарт 100Base-T (802.3u) встановив три різні специфікації для фізичного рівня (у термінах семирівневої моделі OSI) для підтримки наступних типів кабельних систем:

1) 100Base-TX для двопарного кабелю на неекранованій кручений парі UTP Category 5, або екранованої кручений парі STP Type 1;

2) 100Base-T4 для чотирипарного кабелю на неекранованій кручений парі UTP Category 3, 4 або 5;

3) 100Base-FX для багатомодового оптоволоконного кабелю.

Gigabit Ethernet 1000Base-T, заснована на кручений парі і волоконно - оптичному кабелі. Оскільки технологія Gigabit Ethernet сумісна з 10 Mbps та 100 Mbps Ethernet, можливий легкий перехід на цю технологію без інвестування великих коштів у програмне забезпечення, кабельну структуру та навчання персоналу.

Технологія Gigabit Ethernet - це розширення IEEE 802.3 Ethernet, що використовує таку ж структуру пакетів, формат та підтримку протоколу CSMA/CD, повного дуплексу, контролю потоку та інше, але при цьому надаючи теоретично десятикратне збільшення продуктивності. CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection - множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій) - технологія множинного доступу до загального середовища в локальній комп'ютерній мережі з контролем колізій. CSMA/CD відноситься до децентралізованих випадкових методів. Він використовується як у звичайних мережах типу Ethernet, так і високошвидкісних мережах (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). Також називають мережевий протокол, у якому використовується схема CSMA/CD. Протокол CSMA/CD працює на канальному рівні моделі OSI.

Gigabit Ethernet – забезпечує швидкість передачі 1000 Мбіт/с. Існують такі модифікації стандарту:

1) 1000BASE-SX - застосовується оптоволоконний кабель із довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм.

2) 1000BASE-LX – використовується оптоволоконний кабель з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм.

Цілі роботи

Мета даної роботи - вивчення принципів технологій Ethernet і Fast Ethernet та практичне освоєння методик оцінки працездатності мережі, побудованої на базі технології Fast Ethernet.

Теоретичні відомості

Технологія Ethernet. Специфікація мережі Ethernet була запропонована фірмами DEC, Intel і Xerox (DIX) в 1980 р., і трохи пізніше на її основі з'явився стандарт IEEE 802.3.

Перші версії Ethernet vl.O та Ethernet v2.0 як середовище передачі використовували тільки коаксіальний кабель. Стандарт IEEE 802.3 дозволяє як середовище передачі використовувати також виту пару і оптоволокно. У 1995 р. був прийнятий стандарт IEEE 802.3u (Fast Ethernet) зі швидкістю 100 Мбіт / с, а в 1997 р. - IEEE 802.3z (Gigabit Ether 1000 Мбіт/с). У Восени 1999 р. прийнято стандарт IEEE 802.3ab - Gigabit Ethernet на кручений У парі категорії 5.

В позначеннях Ethernet (10BASE2, 100BASE-TX та ін) перший елемент позначає швидкість передачі даних в Мбіт/с; другий елемент BASE означає, що використовується пряма (немодульована) передача; третій елемент позначає округлене значення довжини кабелю в сотнях метрів (10BASE2 - 185 м, 10BASE5 - 500 м) або тип середовища передачі (T, ТХ, Т2, В Т4 - кручена пара; FX, FL, FB, SX і LX - оптоволокно; СХ - твінаксіальний кабель для Gigabit Ethernet).

В основі Ethernet лежить метод множинного доступу до середовища передачі з прослуховуванням несучою та виявленням колізій - CSMA/CD

• (Carrier Sense with Multiple Access and Collision Detection), реалізований адаптерами кожного вузла мережі на апаратному чи мікропрограмному рівні:
• всі адаптери мають пристрій доступу до середовища (MAU) - трансівер, підключений до загального (розділеного) середовища передачі даних;
• кожен адаптер вузла перед передачею інформації прослуховує до лінії відсутності сигналу (несучої);
• потім адаптер формує кадр (frame), що починається з синхронізуючої преамбули, за якою слідує потік двійкових даних в само-синхронізується (манчестерському) коді;
• інші вузли приймають посланий сигнал, синхронізуються по преамбулі і декодують його в послідовність біт;
• закінчення передачі кадру визначається виявленням приймачемВ відсутності несучої;
• у разі виявлення колізії(зіткнення двох сигналів від різних вузлів) передавальні вузли припиняють передачу кадру, після чого через випадковий проміжок часу (кожен через свій) здійснюють повторну спробу передачі після звільнення лінії; при черговій невдачі робиться наступна спроба (і так до 16 разів), причому інтервал затримки збільшується;
• колізія виявляється приймачем по нестандартній довжині кадру, яка може бути менше 64 байт, крім преамбули;
• між кадрами повинен забезпечуватися тимчасовий зазор ( міжкадровий або міжпакетний проміжок, IPG - inter-packet gap)тривалістю 9,6 мкс - вузол не має права почати передачу раніше, ніж через інтервал IPG, після визначення моменту пропадання несучої.

Визначення 1. Домен колізій- група вузлів, пов'язаних загальним середовищем (кабелями та повторювачами) передачі.

Протяжність домену колізій обмежується часом поширення сигналу між найбільш віддаленими один від одного вузлами.

Визначення 2. Діаметр домену колізій- відстань між двома найбільш віддаленими один від одного кінцевими пристроями.

Визначення 3. Бітовий інтервал- час, необхідне передачі одного біта.

Битовий інтервал Ethernet (при швидкості 10 Мбіт/с) становить 0,1 мкс.

Технологія "Fast Ethernet". У технології Fast Ethernet величина бітового інтервалу становить 0,01 мкс, що дає десятикратне збільшення швидкості передачі. При цьому формат кадру, обсяг переносимих кадром даних і механізм доступу до каналу передачі даних залишилися без зміни в порівнянні з Ethernet.

Fast Ethernet використовується середовище передачі даних для роботи на швидкості 100 Мбіт/с, яка в специфікації IEEE 802.3u має позначення «100BASE-T4» і «100BASE-TX» (вита пара); "100BASE-FX" та "100BASE-SX" (оптоволокно).

Правила побудови мережі

Перша модель мережі – Fast Ethernet. Модель є, власне, набір правил побудови мережі (табл. Л.1):

• - Довжина кожного сегмента витої пари повинна бути менше 100 м;
• - Довжина кожного оптоволоконного сегмента повинна бути менше 412 м;
• - якщо використовуються кабелі МП (Media Independent Interface), то кожен з них має бути меншим за 0,5 м;
• - затримки, що вносяться кабелем МП, не враховуються при оцінці тимчасових параметрів мережі, так як вони є складовою затримок, що Вносяться кінцевими пристроями (терміналами) і повторювачами.

Таблиця Л. 1

Гранично допустимий діаметр домену колізій у Fast Ethernet

Стандартом визначено два класи повторювачів:

• повторювачі класу I виконують перетворення вхідних сигналів у цифровий вигляд, а при передачі знову перекодують цифрові дані у фізичні сигнали; перетворення сигналів у повторювачі вимагає деякого часу, тому в домені колізій допускається тільки один повторювач класу I;
• повторювачі класу II негайно передають отримані сигнали без будь-якого перетворення, тому до них можна підключати тільки сегменти, що використовують однакові способи кодування даних; можна використовувати не більше двох повторювачів класу ІІ в одному домені колізій.

Друга модель мережі – Fast Ethernet. Друга модель містить послідовність розрахунків часових параметрів мережі за напівдуплексного режиму обміну даними. Діаметр домену колізій та кількість сегментів у ньому обмежені часом подвійного обороту, необхідним для правильної роботи механізму виявлення та дозволу колізій (табл. Л.2).

Таблиця Л2

Тимчасова затримка компонентів мережі Fast Ethernet

Час подвійного обороту розраховується для найгіршого (у сенсі раї-простору сигналу) шляху між двома вузлами домену колізій. Розрахунок виконується шляхом підсумовування тимчасових затримок у сегментах, повторювачах та терміналах.

Для обчислення часу подвійного обороту необхідно помножити довжину сегмента величину питомої часу подвійного обороту відповідного сегмента. Визначивши часи подвійного обороту для всіх сегментів найгіршого шляху, до них потрібно додати затримку, що вноситься парою кінцевих вузлів і повторювачами. Для обліку непередбачених затримок до отриманого результату рекомендується додати ще 4 бітові інтервали (бі) і порівняти результат з числом 512. Якщо отриманий результат не перевищує 512 бі, то мережа вважається працездатною.

Приклад розрахунку конфігурації мережі Fast Ethernet. На рис. Л.28 наведено приклад однієї з гранично допустимих конфігурацій мережі Fast Ethernet.

Мал. Л.28.Приклад допустимої конфігурації Fast Ethernet

Діаметр домену колізій обчислюється як сума довжин сегментів А (100 м), В (5 м) і С (100 м) і дорівнює 205 м. Довжина сегмента, що з'єднує повторювачі, може бути більше 5 м, якщо при цьому діаметр домену колізій не перевищує допустима для цієї конфігурації межа. Комутатор (switching hub), що входить до складу мережі (див. рис. Л.28), вважається кінцевим пристроєм, так як колізії через нього не поширюються. не враховується при розрахунку діаметра домену колізій мережі Fast Ethernet. Мережа відповідає правилам першої моделі.

Перевіримо тепер її за другою моделлю. Найгірші шляхи в домені колізій: від DTE1 до DTE2 та від DTE1 до комутатора (switching hub). Обидва шляхи складаються з трьох сегментів на кручений парі, з'єднаних двома повторювачами класу II. Два сегменти мають гранично допустиму довжину 100 м. Довжина сегмента, що з'єднує повторювачі, дорівнює 5 м.

Припустимо, що всі три сегменти, що розглядаються, є сегментами 100BASE-TX і в них використовується кручена пара категорії 5. У табл. Л.З наведені величини часу подвійного обороту для розглянутих шляхів (див. рис. Л.28). Склавши числа з другого стовпця цієї таблиці, отримаємо 511,96 бі - це буде час подвійного обороту для найгіршого шляху.

Таблиця Л.З

Час подвійного обороту мережі Fast Ethernet

Слід зазначити, що в цьому випадку немає страхового запасу в 4 бі, тому що в цьому прикладі використовуються найгірші значення затримок (див. табл. Л.2). Реальні часові характеристики компонентів FastВ Ethernet можуть відрізнятися на краще.

Завдання для виконання

Потрібно оцінити працездатність 100-мегабітної мережі Fast Ethernet відповідно до першої та другої моделей. Конфігурації мережі наведені в табл. Л.4. Топологія мережі представлена ​​на рис. Л.29-Л.ЗО.

Таблиця Л.4

Варіанти завдань

	Сегмент 1	Сегмент 2	Сегмент 3	Сегмент 4	Сегмент 5	Сегмент 6
	100BASETX, 100 м	100BASETX, 95 м	100BASETX, 80 м		100BASETX, 100 м	100BASETX, 100 м

	Сегмент 1	Сегмент 2	Сегмент 3	Сегмент 4	Сегмент 5	Сегмент 6
	ЮОВАБЕ-ТХ, 15 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 5 м	ЮОВАЕ-ТХ, 5 м	100В АБЕ-ЕХ, 400 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 10 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 4 м
	ЮОВАБЕ-ТХ, 60 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 95 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 10 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 10 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 90 м	ЮОВАБЕ-ТХ, 95 м

Мал. Л.29.Топологія мережі 1

Мал. Л.30.Топологія мережі 2

Відзначимо головні особливості розвитку мереж Ethernet та перехід до мереж Fast Ethernet (стандарт IEEE 802.3u):

• - десятикратне збільшення пропускної спроможності;
• - Збереження методу випадкового доступу CSMA/CD;
• - Збереження формату кадру;
• - Підтримка традиційних середовищ передачі даних.

Зазначені властивості, а також підтримка двох швидкостей та автовизначення 10/100 Мбіт/с, що вбудовується в мережеві карти та комутатори Fast Ethernet, дозволяють здійснювати плавний перехід від мереж Ethernet до більш швидкісних мереж Fast Ethernet, забезпечуючи вигідну наступність у порівнянні з іншими технологіями. Ще один додатковий фактор успішного завоювання ринку – низька вартість обладнання Fast Ethernet.

Архітектура стандарту Fast Ethernet

Структура рівнів Fast Ethernet (включаючи MII інтерфейс та трансівер Fast Ethernet) зображено на рис. 13. Ще на стадії розробки стандарту 100Base-T комітет IEEE 802.3u визначив, що немає універсальної схеми кодування сигналу, яка була б ідеальною для всіх трьох фізичних інтерфейсів (ТХ, FX, T4). Якщо порівнювати зі стандартом Ethernet, то там функцію кодування (манчестерський код) виконує рівень фізичної сигналізації PLS (рис. 5), який знаходиться вище за середній інтерфейс AUI. У стандарті Fast Ethernet функції кодування виконує рівень кодування PCS, розміщений нижче середонезалежного інтерфейсу МII. В результаті цього, кожен трансівер повинен використовувати свій власний набір схем кодування, що найкраще підходить для відповідного фізичного інтерфейсу, наприклад набір 4В/5В і NRZI для інтерфейсу 100Base-FX.

МII інтерфейс та трансівери Fast Ethernet.Інтерфейс MII (medium independent interface) у стандарті Fast Ethernet є аналогом інтерфейсу AUI у стандарті Ethernet. MII інтерфейс забезпечує зв'язок між підрівнями узгодження та фізичного кодування. Основне його призначення – спростити використання різних типів середовища. МII інтерфейс передбачає подальше підключення трансівера Fast Ethernet. Для зв'язку використовується 40-контактний роз'єм. Максимальна відстань по ІІІ інтерфейсному кабелю не повинна перевищувати 0,5 м.

Якщо пристрій має стандартні фізичні інтерфейси (наприклад, RJ-45), структура підрівень фізичного рівня може бути прихована всередині мікросхеми з великою інтеграцією логіки. Крім того, припустимі відхилення в протоколах проміжних підрівнів в єдиному пристрої, що ставлять головною метою зростання швидкодії.

Фізичні інтерфейси Fast Ethernet

Стандартом Fast Ethernet IEEE 802.3u встановлені три типи фізичного інтерфейсу (рис. 14, табл. 6 Основні характеристики фізичних інтерфейсів стандарту Fast Ethernet IEEE 802.3u): 100Base-FX, 100Base-TX та 100Base-T4.

100Base-FX.Стандарт цього волоконно-оптичного інтерфейсу повністю ідентичний стандарту FDDI PMD. Основним оптичним розніманням стандарту 100Base-FX є Duplex SC. Інтерфейс припускає дуплексний канал зв'язку.

• * - відстань досягається лише при дуплексному режимі зв'язку.
• 100Base-TX. Стандарт цього фізичного інтерфейсу передбачає використання неекранованої кручений пари категорії не нижче 5. Він повністю ідентичний стандарту FDDI UTP PMD. Фізичний порт RJ-45, як і стандарті 10Base-T, може бути двох типів: MDI (мережеві карти, робочі станції) і MDI-X (повторювачі Fast Ethernet, комутатори). Порт MDI у кількості може бути на повторювачі Fast Ethernet.

Для передачі мідним кабелем використовуються пари 1 і 3. Пари 2 і 4 - вільні. Порт RJ-45 на мережній карті та на комутаторі може підтримувати, поряд з режимом 100Base-TX, та режим 10Base-T, або функцію автовизначення швидкості. Більшість сучасних мережевих карт і комутаторів підтримують цю функцію портами RJ-45 і, крім цього, можуть працювати в дуплексному режимі.

100Base-T4.Цей тип інтерфейсу дозволяє забезпечити напівдуплексний канал зв'язку по кручений парі UTP сat. 3 та вище. Саме можливість переходу підприємства зі стандарту Ethernet на стандарт Fast Ethernet без радикальної заміни існуючої кабельної системи на основі UTP сat.3 слід вважати основною перевагою цього стандарту.

На відміну від стандарту 100Base-TX, де для передачі використовується тільки дві кручені пари кабелю, у стандарті 100Base-T4 використовуються всі чотири пари. Причому при зв'язку робочої станції та повторювача за допомогою прямого кабелю дані від робочої станції до повторювача йдуть по витих парах 1, 3 і 4, а у зворотному напрямку - по парах 2, 3 і 4, Пари 1 і 2 використовуються для виявлення колізій подібно до стандарту Ethernet . Інші дві пари 3 і 4 поперемінно, залежно від команд, можуть пропускати сигнал або в одному або іншому напрямку. Передача сигналу паралельно за трьома витими парами еквівалентна інверсному мультиплексування, розглянутому в розділі 5. Бітова швидкість для одного каналу становить 33,33 Мбіт/с.

Символьне кодування 8В/6Т. Якби використовувалося манчестерське кодування, то бітова швидкість розрахунку одну кручену пару була б 33,33 Мбіт/с, що перевищувало б встановлену межу 30 МГц для таких кабелів. Ефективне зменшення частоти модуляції досягається, якщо замість прямого (двохрівневого) бінарного коду використовувати трирівневий (ternary) код. Цей код відомий як 8В/6Т; це означає, що перш, ніж відбувається передача, кожен набір з 8 бінарних бітів (символ) спочатку перетворюється відповідно до певних правил 6 потрійних (трирівневих) символів.

Інтерфейс 100Base-T4 має один істотний недолік - важливу неможливість підтримки дуплексного режиму передачі. І якщо при будівництві невеликих мереж Fast Ethernet з використанням повторювачів 100Base-TX не має переваг перед 100Base-T4 (існує колізійний домен, смуга пропускання якого не більше 100 Мбіт/с), то при будівництві мереж з використанням комутаторів нестача інтерфейсу 100В очевидним та дуже серйозним. Тому цей інтерфейс не набув такого великого поширення, як 100Base-TX і 100Base-FX.

Типи пристроїв Fast Ethernet

Основні категорії пристроїв, що застосовуються в Fast Ethernet, такі ж як і Ethernet: трансівери; конвертери; мережеві карти (для встановлення на робочі станції/файл сервери); повторювачі; комутатори.

Трансівер- двопортовий пристрій, що охоплює рівні PCS, РМА, PMD і AUTONEG, і має, з одного боку, МII інтерфейс, з іншого - один із середовищних фізичних інтерфейсів (100Base-FX, 100Base-TX або 100Base-T4). Трансівери використовуються порівняно рідко, як і використовуються мережеві карти, повторювачі, комутатори з інтерфейсом МII.

Мережева карта.Найбільшого поширення набули сьогодні мережеві карти з інтерфейсом 100Base-TX на шину PCI. Необов'язковими, але дуже бажаними, функціями порту RJ-45 є автоконфігурування 100/10 Мбіт/с та підтримка дуплексного режиму. Більшість сучасних карт підтримують ці функції. Випускаються також мережеві карти з оптичним інтерфейсом 100Base-FX (виробники IMC, Adaptec, Transition Networks та ін.) – основним стандартним оптичним є роз'єм SC (допускається ST) на багатомодове ОВ.

Конвертер(media converter) - двопортовий пристрій, обидва порти якого представляють інтерфейси середньозалежні. Конвертери, на відміну повторювачів, можуть працювати у дуплексному режимі крім випадку, коли є порт 100Base-T4. Поширені конвертери 100Base-TX/100Base-FX. З огляду на загальних тенденцій зростання широкосмугових протяжних мереж з допомогою одномодових ВОК споживання оптичних прийомопередавачів на одномодовое ОВ різко зросла останні десятиліття. Конвертерні шасі, що об'єднують кілька окремих модулів 100Base-TX/100Base-FX, дозволяють підключати безліч волоконно-оптичних сегментів, що сходяться в центральному вузлі, до комутатора, оснащеного дуплексними портами RJ-45 (100Base-TX).

Повторювач.За параметром максимальних тимчасових затримок при ретрансляції кадрів повторювачі Fast Ethernet поділяються на два класи:

• - Клас I. Затримка на подвійному пробігу RTD має перевищувати 130 ВТ. Через менш жорсткі вимоги, повторювачі цього класу можуть мати порти Т4 і TX/FX, а також об'єднуватися в стек.
• - клас II. До повторювачів цього класу пред'являються жорсткіші вимоги щодо затримки на подвійному пробігу: RTD

Комутатор- важливий пристрій корпоративних мереж. Більшість сучасних комутаторів Fast Ethernet підтримують автоконфігурування 100/10 Мбіт/с портами RJ-45 і можуть забезпечувати дуплексний канал зв'язку по всіх портах (за винятком 100Base-T4). Комутатори можуть мати спеціальні додаткові слоти для встановлення uplink модуля. Як інтерфейси у таких модулів можуть виступати оптичні порти типу Fast Ethernet 100Base-FX, FDDI, ATM (155 Мбіт/с), Gigabit Ethernet та ін.

Великими виробниками комутаторів Fast Ethernet є компанії: 3Com, Bay Networks, Cabletron, DEC, Intel, NBase, Cisco та ін.

Ethernet, але й до апаратури інших менш популярних мереж.

Адаптери Ethernet та Fast Ethernet

Характеристики адаптерів

Мережеві адаптери (NIC, Network Interface Card) Ethernet і Fast Ethernet можуть сполучатися з комп'ютером через один із стандартних інтерфейсів:

• шина ISA (Industry Standard Architecture);
• шина PCI (Peripheral Component Interconnect);
• шина PC Card (вона ж PCMCIA);

Адаптери, розраховані на системну шину (магістраль) ISA, ще недавно були основним типом адаптерів. Кількість компаній, що випускали такі адаптери, було велике, саме тому пристрої даного типу були найдешевшими. Адаптери для ISA випускаються 8- та 16-розрядними. 8-розрядні адаптери дешевші, а 16-розрядні – швидше. Правда, обмін інформацією по шині ISA не може бути надто швидким (у межі – 16 Мбайт/с, реально – не більше 8 Мбайт/с, а для 8-розрядних адаптерів – до 2 Мбайт/с). Тому адаптери Fast Ethernet, які вимагають ефективної роботи великих швидкостей обміну, цієї системної шини мало випускаються. Шина ISA відходить у минуле.

Шина PCI зараз практично витіснила шину ISA і стає основною шиною розширення для комп'ютерів. Вона забезпечує обмін 32- та 64-розрядними даними і відрізняється високою пропускною здатністю (теоретично до 264 Мбайт/с), що цілком задовольняє вимогам не тільки Fast Ethernet, але й швидшої Gigabit Ethernet. Важливо ще й те, що шина PCI застосовується не тільки на комп'ютерах IBM PC, але і на комп'ютерах PowerMac. Крім того, підтримує режим автоматичного конфігурування обладнання Plug-and-Play. Мабуть, у найближчому майбутньому на шину PCI буде орієнтована більшість мережевих адаптерів. Нестача PCI у порівнянні з шиною ISA в тому, що кількість її слотів розширення в комп'ютері, як правило, невелика (зазвичай 3 слоти). Але саме мережеві адаптерипідключаються до PCI насамперед.

Шина PC Card (стара назва PCMCIA) застосовується поки що тільки в портативних комп'ютерах класу Notebook. У цих комп'ютерах внутрішня шина PCI зазвичай не виводиться назовні. Інтерфейс PC Card передбачає просте підключення до комп'ютера мініатюрних плат розширення, причому швидкість обміну із цими платами досить висока. Проте все більше портативних комп'ютерів оснащується вбудованими мережними адаптерами, оскільки можливість доступу до мережі стає невід'ємною частиною стандартного набору функцій. Ці вбудовані адаптери знову ж таки підключені до внутрішньої шини PCI комп'ютера.

При виборі мережевого адаптера, орієнтованого на ту чи іншу шину, необхідно, перш за все, переконатися, що вільні слоти розширення даної шини є в комп'ютері, що входить до мережі. Слід також оцінити трудомісткість установки адаптера і перспективи випуску плат даного типу. Останнє може знадобитися у разі виходу з ладу.

Зрештою, зустрічаються ще мережеві адаптери, що підключаються до комп'ютера через паралельний (принтерний) порт LPT. Головне достоїнство такого підходу у тому, що з підключення адаптерів не потрібно розкривати корпус комп'ютера. Крім того, в цьому випадку адаптери не займають системних ресурсів комп'ютера, таких як канали переривань та ПДП, а також адреси пам'яті та пристроїв введення/виводу. Однак швидкість обміну інформацією між ними та комп'ютером у цьому випадку значно нижча, ніж при використанні системної шини. До того ж вони вимагають більше процесорного часу на обмін із мережею, уповільнюючи цим роботу комп'ютера.

Останнім часом все більше зустрічається комп'ютерів, в яких мережеві адаптеривбудовані у системну плату. Переваги такого підходу очевидні: користувач не повинен купувати адаптер мережі і встановлювати його в комп'ютер. Достатньо лише підключити мережний кабель до зовнішнього гнізда комп'ютера. Однак недолік полягає в тому, що користувач не може вибрати адаптер із кращими характеристиками.

До інших найважливіших характеристик мережевих адаптерівможна віднести:

• спосіб конфігурування адаптера;
• розмір встановленої на платі буферної пам'яті та режими обміну з нею;
• можливість встановлення на плату мікросхеми постійної пам'яті для віддаленого завантаження (BootROM).
• можливість підключення адаптера до різних типів середовища передачі (кручена пара, тонкий і товстий коаксіальний кабель, оптоволоконний кабель);
• використовується адаптером швидкість передачі через мережу та наявність функції її перемикання;
• можливість застосування адаптером повнодуплексного режиму обміну;
• сумісність адаптера (точніше драйвера адаптера) з використовуваними мережними програмними засобами.

Конфігурування адаптера користувачем застосовувалося переважно адаптерів, розрахованих на шину ISA. Конфігурація передбачає налаштування на використання системних ресурсів комп'ютера (адреси вводу/виводу, каналів переривань та прямого доступу до пам'яті, адрес буферної пам'яті та пам'яті віддаленого завантаження). Конфігурування може здійснюватися шляхом встановлення в потрібне положення перемикачів (джамперів) або за допомогою DOS-програми конфігурування ( Jumperless , Software configuration), що додається до адаптера. Під час запуску такої програми користувачеві пропонується встановити конфігурацію апаратури за допомогою простого меню: вибрати параметри адаптера. Ця ж програма дозволяє зробити самотестуванняадаптера. Вибрані параметри зберігаються в незалежній пам'яті адаптера . У будь-якому випадку при виборі параметрів необхідно уникати конфліктів з системними пристроямикомп'ютера та з іншими платами розширення.

Конфігурація адаптера може виконуватися і автоматично в режимі Plug-and-Play, коли живлення комп'ютера увімкнено. Сучасні адаптери зазвичай підтримують цей режим, тому їх легко може встановити користувач.

У найпростіших адаптерах обмін із внутрішньою буферною пам'яттю адаптера (Adapter RAM) здійснюється через адресний простір пристроїв вводу/виводу. У цьому випадку не потрібно конфігурувати адреси пам'яті. Базова адреса буферної пам'яті, що працює в режимі пам'яті, необхідно задавати. Він приписується до верхньої пам'яті комп'ютера (