Лекція №9
ЛОКАЛЬНА МЕРЕЖА ETHERNET
9.1. Загальна характеристика та історія створення
9.2. Мережа Ethernet швидкості 10 Мбіт/с
9.3. Мережа Fast Ethernet
9.4. Мережа Gigabit Ethernet
9.4. Мережа Gigabit Ethernet
9.5. Мережа lOGigabit Ethernet
9.6. Тенденції розвитку архітектури Ethernet
9.1. Загальна характеристика та історія створення
JIM Ethernet найпростіше можна визначити як шинну мережу з МДКН/ВК (див. Розділ 5). Вона проста, дешева, надійна та ефективна, має високу швидкість передавання даних і завдяки цьому стала найпоширенішою. Деякі комп'ютери, наприклад IBM PS/1, а також потужні робочі станції Apollo (Hewlett-Packard), Sun та інші вже мають адаптер Ethernet у стандартному конфігуруванні. У деяких розробках адаптер Ethernet починають інтегрувати з материнською платою.
Перший лабораторний варіант Ethernet розробила фірма Xerox (відділення в Пало-Альто) ще 1975 р. У 1980 p. Xerox, DEC та Intel опублікували специфікацію Ethernet, яка охоплювала фізичний та канальний (МАС) рівні протоколу. Сьогодні мережа Ethernet схарактеризована в стандартах ІЕЕЕ-802.3 та ЕСМ А-82. Завдяки простоті, дешевості, здатності до масштабування Ethernet є лідером серед інших типів локальних мереж. Ця технологія продемонструвала значний потенціал розвитку та стала основою для технологій комутованого Ethernet, Fast Ethernet та Gigabit Ethernet (див. параграфи 14.3-14.5).
9.2. Мережа Ethernet швидкості 10 Мбіт/с
Топологічна структура, параметри та вартість реалізації мережі Ethernet залежать від типу кабельного з'єднання та технічного вирішення. Різні типи мережі за технічними вирі-шеннями маркують так:
NNNNBase-XX.
Перші цифри (NNNN) характеризують швидкість передавання, Мбіт/с, символи XX -максимальну довжину сегмента в сотнях метрів або середовище передавання, Base - baseband -відображає наявність цифрового передавання. Мережа Ethernet звичайно складається з одного або кількох шинних сегментів, сполучених за допомогою повторювачів (repeaters) або концентраторів (hubs, linkbuilders).
10Base-5 - товстий Ethernet (Thick Ethernet)
Максимальна довжина одного сегмента (без підсилення сигналу) - 500 м. Кабель RG6 коштує дорого, однак має високу механічну стійкість. Для приєднання до мережі потрібні адаптери з AUI-роз'єднувачами та блоки трансиверів (приймача та передавача), які монтують безпосередньо на кабелі з проколюванням ізоляції (рис. 14.1). На кінцях кабелю встановлюють узгоджувальні індуктивності - термінатори. Кабель RG-6 важко прокладати, однак він ліпше захищений від завад порівняно з тонким Ethernet'oM, та сьогодні його поступово витісняють волоконно-оптичні кабелі. Історично товстий Ethernet був першим варіантом мережі.
10Base-2 -тонкий Ethernet (Thin Ethernet, Cheapernet)
Максимальна довжина одного сегмента становить 185 м. Мережа має шинну багатосегментну топологію. Для приєднання станції до мережі використовують BNC Т-з'єднувач (рис. 14.2). У мережі застосовують дешевий кабель RG-58C/U. Цей кабель погано захищений від завад, контакти його приєднання до станцій ненадійні та незахищені від дій користувача. Порушення контакту спричинює розривання мережі. Сьогодні деякі фірми пропонують модифікацію цього методу, яка значно враховує його недоліки. Цю модифікацію називають EAD-техно-логією. У ній тонкий кабель з'єднує спеціальні гнізда-розетки, заховані в стіні. Користувач приєднує свою станцію до мережі за допомогою вилки. Кабелі приєднання можна відмикати від розетки без порушення мережі.
10Base-T - Ethernet на скрученій парі (Twisted Pair Ethernet)
Топологія з'єднань - розподілена зірка (рис. 14.3). Максимальна віддаленість станції до концентратора- 100-160 м. Кабель дешевий та простий для прокладання. Цей тип кабелю використовують в інших засобах зв'язку та мережах (Token Ring, Arcnet, RS232C, ISDN, телефон). Обмеження на відстань до концентратора, якщо концентраторів є достатня кількість, не
має важливого значення. Як концентратори можна використати багато різних пристроїв. Мережа на скрученій парі проста в обслуговуванні, експлуатації та діагностуванні пошкоджень.
Стандарт lOBase-T має декілька нових характеристик, пов'язаних з використанням концентраторів та можливістю їхньої інтелектуалізації. Наприклад, ним передбачено контроль за часом безперервного передавання даних з концентратора. Якщо концентратор передає довше визначеного часу, то передавання на деякий період припиняється. Реалізована також схема інтелектуального фільтрування, яка дає змогу виділяти сигнал даних Ethernet з загального набору сигналів (телефон, ISDN та ін.). Як відомо, під час передавання скрученою парою сигнал спотворюється. Тому розроблено спеціальний метод попереднього коригування, в якому сигнал спеціально спотворюють до початку передавання, щоб компенсувати його зміни під час передавання.
10Base-F - волоконно-оптичний Ethernet (optical fiber Ethernet)
Мережа побудована на волоконно-оптичному кабелі, що забезпечує повну гальванічну ізоляцію. Максимальна відстань передавання - до 2 км. Кабель легкий, має менші габарити, ніж товстий Ethernet, однак дорожчий від нього. Забезпечує тільки двоиунктове сполучення (point-to-point connection), тому його використовують, як звичайно, тільки для магістральних ліній як доповнення до Ethernet на скрученій парі (див. рис. 14.3). Для приєднання волоконно-оптичного кабелю потрібні волоконно-оптичні Ethernet-роз'єднувачі та волоконно-оптичні трансивери. Поширенню мереж на волоконно-оптичних кабелях перешкоджає низька механічна стійкість кабелю.
Стандарти волоконно-оптичного Ethernet. Перший оптичний стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter - Repeater Link) затверджено 1987 p. Він визначав двопунктове передавання між двома повторювачами на відстань до 1 км, швидкість 10 Мбіт/с, вікно передавання 850 мкм. Пізніше ухвалено стандарт lOBase-F, розроблений на базі FOIRL. Цей стандарт мав три варіанти:
lOBase-FL (Fiber Link). Як і FOIRL, працює в двопунктових сполученнях. Відстань передавання досягає 2 км. Дозволено сполучувати не тільки повторювачі, а й комп'ютери. На кожному кінці сполучення є трансивер;
lOBase-FB (Fiber Backbone). Сполучення двох повторювачів на відстань до 2 км;
lOBase-FP (Fiber Passive). Специфікує пасивну зіркову топологію. В центрі мережі розміщений пасивний концентратор (hub), який дає змогу передавати на відстань до 500 м і обслуговує до 33 комп'ютерів. Технологія не підтримує дуплексного передавання.
Дуплексний Ethernet
Наприкінці 1993 p. фірма Kalpana запровадила дуплексну технологію Ethernet. Ця мережа складається з двох каналів, що мають швидкість передавання 10 Мбіт/с. Один з них використовують