Поясніть чим відрізняються між собою методи доступу до середовища передачі даних в технологіях Ethernet, Token Ring та fddi.

Ethernet

Ethernet (езернет, від лат. aether — етер) — базова технологія локальних обчислювальних (комп'ютерних) мереж з комутацією пакетів, що використовує протокол CSMA/CD (множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій). Цей протокол дозволяє в кожний момент часу лише один сеанс передачі в логічному сегменті мережі. При появі двох і більше сеансів передачі одночасно виникає колізія, яка фіксується станцією, що ініціює передачу. Станція аварійно зупиняє процес і очікує закінчення поточного сеансу передачі, а потім знову намагається повторити передачу.

 

Ethernet-мережі функціонують на швидкостях 10Мбіт/с, Fast Ethernet — на швидкостях 100Мбіт/с, Gigabit Ethernet — на швидкостях 1000Мбіт/с, 10 Gigabit Ethernet — на швидкостях 10Гбіт/с. В кінці листопада 2006 року було прийняте рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт/с (100 Gigabit Ethernet).

[ред.]

Технологія

 

З самого початку Ethernet базувався на ідеї зв’язку комп’ютерів через єдиний коаксіальний кабель, який виконував роль транзитного середовища. Використовуваний метод був дещо схожим на методи радіопередач (хоча й з суттєвими відмінностями, наприклад, те, що в кабелі значно легше виявити колізію, ніж в радіоефірі). Загальний мережний кабель, через який велася передача, був дещо подібним на ефір, і з цієї аналогії походить назва Ethernet (англ. net — «мережа»).

 

З плином часу з відносно простої початкової специфікації Ethernet розвинувся у складну мережну технологію, яка зараз використовується у більшості комп’ютерних систем. Щоб зменшити ціну та полегшити управління та виявлення помилок в мережі, коаксіальний кабель згодом був замінений зв’язками типу «точка-точка», що з’єднувалися між собою концентраторами/комутаторами (хабами/світчами). Своїм комерційним успіхом технологія Ethernet завдячує появі стандарту з використанням кабелю типу «вита пара» в якості транзитного середовища.

 

На фізичному рівні станції Ethernet спілкуються між собою за допомогою передачі одна одній пакетів — невеликих блоків даних, які відправляються та доставляються індивідуально. Кожна Ethernet-станція має свою власну 48-бітну MAC-адресу, яка використовується як кінцевий пункт або джерело для кожного пакету. Мережні картки, як правило, не сприймають пакетів, що адресовані іншим Ethernet-станціям. Унікальна МАС-адреса є записаною в контролер кожної мережної карти.

 

Незважаючи на серйозні зміни від 10-Мбітного товстого коаксіалу до 1-Гбітного оптоволоконного зв'язку типу «точка-точка», різні варіанти Ethernet на найнижчому рівні є майже однаковими з точки зору програміста і можуть бути легко з’єднані між собою за допомогою дешевого обладнання. Це є можливим, оскільки формат кадру лишається незмінним, незважаючи на різні процедури доступу до мережі.

[ред.]

Формат кадру

 

Існує декілька форматів Ethernet-кадру.

Первинний Version I (більше не застосовується).

Ethernet Version 2 або Ethernet-кадр II, ще званий DIX (абревіатура перших букв фірм-розробників DEC, Intel, Xerox) - найпоширена і використовується до сьогодні. Часто використовується безпосередньо протоколом інтернет.

 

Найпоширеніший формат кадру Ethernet II

Novell - внутрішня модифікація IEEE 802.3 без LLC (Logical link control).

Кадр IEEE 802.2 LLC.

Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.

Деякі мережеві карти Ethernet, що випускались компанією Hewlett-Packard використовували при роботі кадр формату IEEE 802.12, відповідно стандарту 100VG-AnyLAN.

 

Як доповнення Ethernet-кадр може містити тег IEEE 802.1Q для ідентифікації VLAN, до якої він адресований, і IEEE 802.1p для вказання пріоритету.

 

Різні типи кадру мають різний формат і значення MTU.

 

Token-ring

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії. Видається за доцільне, щоб цю статтю було приєднано до Token ring, але, можливо, варто це додатково обговорити

 

 

Token ring - технологія локальної обчислювальної мережі (LAN) кільця з «маркерним доступом» - протокол локальної мережі, який знаходиться на канальному рівні (DLL) моделі OSI. Він використовує спеціальний трибайтовий фрейм, названий маркером, який переміщається навколо кільця. Володіння маркером надає право власникові передавати інформацію на носії. Кадри кільцевої мережі з маркерним доступом переміщуються в циклі.Зміст [сховати]

1 Опис

2 Передача маркера

3 Сфера застосування

4 Історія

5 Модифікації Token Ring

6 Примітка

7 Посилання

 

[ред.]

Опис

 

Станції на локальній обчислювальній мережі (LAN) Token ring логічно організовані в кільцевій топології з даними, переданими послідовно від однієї кільцевої станції до іншої з керуючим маркером, циркулюючим навколо кільцевого доступу управління. Цей механізм передачі маркера спільно використаний ARCNET, маркерною шиною, і FDDI, і має теоретичні переваги перед стохастичним CSMA / CD Ethernet.

[ред.]

Передача маркера

 

Token Ring і IEEE 802.5 є головними прикладами мереж з передачею маркера. Мережі з передачею маркера переміщують вздовж мережі невеликий блок даних, званий маркером. Володіння цим маркером гарантує право передачі. Якщо вузол, який приймає маркер, не має інформації для відправки, він просто переправляє маркер до наступної кінцевої станції. Кожна станція може утримувати маркер протягом певного максимального часу (за замовчуванням - 10 мс).

 

Дана технологія пропонує варіант вирішення проблеми колізій, що виникає при роботі локальної мережі. У технології Ethernet, такі колізії виникають при одночасній передачі інформації кількома робочими станціями, які перебувають в межах одного сегмента, тобто використовують загальний фізичний канал даних.

 

Якщо у станції, що володіє маркером, є інформації для передачі, вона захоплює маркер, змінює у нього один біт (в результаті чого маркер перетворюється в послідовність «початок блоку даних»), доповнює інформацією, яку він хоче передати і відсилає цю інформацію до наступної станції кільцевої мережі. Коли інформаційний блок циркулює по кільцю, маркер в мережі відсутній (якщо тільки кільце не забезпечує «раннього звільнення маркера» - early token release), тому інші станції, які бажають передати інформацію, змушені чекати. Отже, в мережах Token Ring не може бути колізій. Якщо забезпечується раннє вивільнення маркера, то новий маркер може бути випущений після завершення передачі блоку даних.

 

Інформаційний блок циркулює по кільцю, поки не досягне передбачуваної станції призначення, яка копіює інформацію для подальшої обробки. Інформаційний блок продовжує циркулювати по кільцю, він остаточно видаляється після досягнення станції, що відіслали цей блок. Станція відправлення може перевірити повернувшийся блок, щоб переконатися, що він був переглянутий і потім скопійований станцією призначення.

[ред.]

Сфера застосування

 

На відміну від мереж CSMA / CD (наприклад, Ethernet) мережі з передачею маркера є детерміністичними мережами. Це означає, що можна обчислити максимальний час, який пройде, перш ніж будь-яка кінцева станція зможе передавати. Ця характеристика, а також деякі характеристики надійності, роблять мережу Token Ring ідеальною для застосувань, де затримка повинна бути передбачена і важлива стійкість функціонування мережі. Прикладами таких застосувань є середа автоматизованих станцій на заводах. Застосовується як більш дешева технологія, набула поширення скрізь, де є відповідальні програми, для яких важлива не стільки швидкість, скільки надійна доставка інформації. В даний час Ethernet по надійності не поступається Token Ring і істотно вище за продуктивністю.

[ред.]

Історія

 

Спочатку технологія була розроблена компанією IBM в 1984 році. У 1985 комітет IEEE 802 на основі цієї технології прийняв стандарт IEEE 802.5. Останнім часом навіть у продукції IBM домінують технології сімейства Ethernet, незважаючи на те, що раніше протягом довгого часу компанія використовувала Token Ring як основну технологію для побудови локальних мереж [1].

 

В основному, технології схожі, але є незначні відмінності. Token ring від IBM описує топологію «зірка», коли всі комп'ютери приєднані до одного центрального пристрою (англ. multistation access unit (MSAU)), в той час, як IEEE 802.5 не загострює уваги на топології. У таблиці 1 показані відмінності між технологіями.

[ред.]

Модифікації Token Ring

 

Існують 2 модифікації за швидкостями передачі: 4 Мб / с і 16 Мб / с. У Token Ring 16 Мб / с використовується технологія раннього звільнення маркера. Суть цієї технології полягає в тому, що станція, «захопила» маркер, після закінчення передачі даних генерує вільний маркер і запускає його в мережу. Спроби запровадити 100 Мб / с технологію не увінчалися комерційним успіхом. В даний час технологія Token Ring не підтримується.

Таблиця 1 IBM token ring IEEE 802.5

Швидкість передачі даних 4,16 Мбит/с 4,16 Мбит/с

Кількість станцій в сегменті 260 (екранована вита пара)

72 (неекранована вита пара) 250

Топологія Кільце Не спеціалізовано

Кабель Вита пара Не спеціалізовано

 

FDDI

Fiber Distributed Data Interface, FDDI (укр. розподілений волоконний інтерфейс даних) — специфікація, що описує високошвидкісні мережі з методом доступу із передачею маркера на основі оптоволокна.

 

Забезпечує зв'язок між мережами різних типів, може використовуватись в MAN, але має обмеження на довжину кільця (не більше 100 км). Виступає в ролі магістральної мережі, до якої можуть підключатись інші менш продуктивні мережі. Має суттєву відмінність від традиційної технології з передачею маркера. Так, певний комп'ютер може захопити маркер на певний проміжок часу і звільнити його одразу після завершення передачі. Тому в даних мережах можлива циркуляція декількох кадрів одночасно. Вибір оптоволокна як середовища передачі визначив такі переваги нової мережі, як висока перешкодозахищеність, максимальна таємність передачі інформації й прекрасна гальванічна розв'язка абонентів. Висока швидкість передачі, що у випадку оптоволоконого кабелю досягається набагато простіше, дозволяє вирішувати багато завдань, недоступних менш швидкісним мережам, наприклад, передачу зображень у реальному масштабі часу. Крім того, оптоволоконий кабель легко вирішує проблему передачі даних на відстань декількох кілометрів без ретрансляції, що дозволяє будувати більші за розмірами мережі, що охоплюють навіть цілі міста й мають при цьому всі переваги локальних мереж (зокрема, низький рівень помилок). Все це визначило популярність мережі FDDI, хоча вона поширена ще не так широко, як Ethernet й Token-Ring. Також для FDDI часто застосовують топологію подвійного кільця. Трафік в такій мережі складається із двох потоків, протилежних за напрямком, по двох кільцях. У разі виходу з ладу одного з них, мережа автоматично переконфігуровується. Одне кільце вважається основним, ним передається інформація в звичайному стані; друге — додатковим, ним дані передаються у разі обриву на першому кільці. Стандарт FDDI для досягнення високої гнучкості мережі передбачає включення в кільце абонентів двох типів:

Абоненти (станції) класу А (абоненти подвійного підключення, DAS - Dual-Attachment Stations) підключаються до обох (внутрішнього і зовнішнього) кілець мережі. При цьому реалізується можливість обміну зі швидкістю до 200 Мбіт/с або резервування кабелю мережі (при ушкодженні основного кабелю використовується резервний). Апаратура цього класу застосовується в найкритичніших з погляду швидкодії частинах мережі.

Абоненти (станції) класу В (абоненти одинарного підключення, SAS - Single-Attachment Stations) підключаються тільки до одного (зовнішнього) кільця мережі. Вони більш прості й дешеві, у порівнянні з адаптерами класу А, але не мають їхніх можливостей. У мережу вони можуть включатися тільки через концентратор або обхідний комутатор, що відключає їх у випадку аварії.

 

FDDI визначає чотири типи портів абонентів:

Порт A призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до первинного (зовнішнього) кільця, а вихід - до вторинного (внутрішнього) кільця.

Порт B призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до вторинного (внутрішнього) кільця, а вихід - до первинного (зовнішнього) кільця. Порт A звичайно з'єднується з портом B, а порт В - з портом A.

Порт M (Master) призначений для концентраторів і з'єднує два концентратори між собою або концентратор з абонентом при одному кільці. Порт M як правило з'єднується з портом S.

Порт S (Slave) призначений тільки для пристроїв одинарного підключення (концентраторів й абонентів). Порт S звичайно з'єднується з портом M.

 

Обмеження: для двох кілець загальна довжина кабелю не повинна перевищувати 200 км; число вузлів - 500 на кільце. Через кожні 2 км встановлюються ретранслятори (repeater). Комп'ютери можуть підключатись як до обох кілець (станції класу А, беруть участь у конфігурації мережі) так і до одного (станції класу В, не беруть участі у конфігурації мережі). В мережах FDDI комп'ютери можуть мати з'єднання «точка-точка» із концентратором, що означає реалізацію топології «зірка-кільце». Усі комп'ютери в мережі FDDI відповідають за моніторинг передачі маркера. Існує також модифікація даної технології — CDDI, яка реалізується на мідному кабелі.

 

Стандарт був розроблений в 1986 році Національним Американським Інститутом Стандартів (ANSI) і отримав номер ANSI X3T9.5.