Конфігурації мереж Fast Еthernet

1 Тема роботи: Вивчення питань конфігурації мереж Fast Еthernet.

2 Мета  роботи: придбання знань про особливості мережі  Fast Еthernet, а також  практичних навичок у виборі конфігурації мережі Fast Еthernet.

3 Опис робочого місця: На кожному робочому місці повинно бути наступне обладнання:

- комп’ютер.

Теоретичний матеріал

Мережа Fast Ethernet - це складова частина стандарту IEEE 802.3.  Вона є швидшою версією стандарту Ethernet, що використовує метод доступу CSMA/CD (Carrier - Sense Multiple Access/Collision Detection), - метод  доступу з контролем тієї, що несе і виявленням колізій (зіткнень) і що працює на швидкості передачі 100Мбіт/с. У Fast Ethernet збережений формат кадру прийнятий в класичній версії Ethernet.

Основна топологія мережі Fast Ethernet - "пасивна зірка". Fast  Ethernet вимагає обов'язкового застосування концентраторів. Концентратори  можуть об'єднуватися між собою зв'язними сегментами, що дозволяє будувати  складні конфігурації.

Стандарт визначає три типи середовища передачі для Fast Ethernet:

- 100BASE - T4 (передача йде із швидкістю 100 Mбіт/с в основній смузі частот по чотирьох витих парах електричних дротів);

- 100BASE - TX (передача йде із швидкістю 100 Mбіт/с в основній  смузі частот по двох витих парах електричних дротів);

- 100BASE - F4 (передача йде із швидкістю 100 Mбіт/с в основній смузі частот по двох оптоволоконних кабелях).

Для приєднання мережевого адаптера до мережевого кабелю в мережі Fast Ethernet іноді використовуються спеціальні трансивери, орієнтовані на якийсь один тип кабелю. В цьому випадку вживаний мережевий адаптер  не залежить від типу середовища передачі, що підвищує гнучкість системи. Трансивер при цьому підключається до адаптера трансиверним кабелем завдовжки 0,5 м, оснащеним 40-контактним роз'ємом. Проте набагато частіше мережевий адаптер орієнтується виготівником на якійсь один незмінний тип передачі, і трансивер при цьому вже не вимагається, оскільки мережевий кабель підключається безпосередньо до адаптера. Адаптер в даному випадку оснащений відповідним кабелю роз'ємом.

Стандарт визначає два типи (класу) репітерів (концентраторів) для Fast Ethernet:

- репітери Класу I характеризуються тим, що вони перетворюють сигнали, що приходять по сегментах, в цифрову форму, перш ніж передавати їх в  інші сегменти. Тому до них можна під'єднувати сегменти різних типів: 100BASE - TX, 100BASE - T4 і 100BASE - FX. Але процес перетворень вимагає тимчасової затримки, тому можна використовувати тільки один репітер Класу I в межах однієї зони конфлікту;

- репітери Класу II безпосередньо повторюють сигнали, що приходять на них, і передають їх в інші сегменти без перетворення. Тому до них можна підключати тільки сегменти одного типу (наприклад, 100BASE - TX) або сегменти, що використовують одну систему сигналів (наприклад, 100BASE - TX і 100BASE - FX). Затримка в репітерах Класу II менша, ніж в репітерах Класу I, тому можна застосовувати два такі репітери в межах однієї зони конфлікту.

Адаптери, необхідні для організації мережі 100BaseT, носять назву адаптерів Ethernet 10/100 Мбіт/с. Вони  здатні самостійно відрізняти швидкість 10 Мбіт/с від 100 Мбіт/с.

У мережах Fast Ethernet будь-яке джерело кадрів даних для мережі: мережевий адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управління мережею та ін. відносять до певної категорії устаткування, яка називається, - DTE (Data Terminal Equipment). Кожен кадр, який виробляє такий пристрій для сегменту, що розділяється, - це новий кадр. Так, якщо  міст (комутатор) передають через свій вихідний порт кадр, який поступив свого часу від підключеного до нього мережевого адаптера, то для сегменту мережі, до якого підключений цей вихідний порт, цей кадр є новим.

Порт повторювача не являється DTE, оскільки він просто побітно повторює на виході, те, що отримує на вході, тобто повторює кадр, що вже з'явився в сегменті. У минулій лабораторній роботі ми визначили чотири основних правила коректної конфігурації Ethernet 802.3:

- кількість вузлів не більше 1024;

- максимальна довжина  кабелю  в  сегменті  визначена  відповідною специфікацією;

- час подвійного обороту сигналу (Path Delay Value, PDV) між двома найвіддаленішими один від одного станстанціями мережі не більше 575 бітових інтервалу;

- скорочення міжкадрового інтервалу IPG (Path Variability Value,  PVV) при проходженні послідовності кадрів через усі повторювачі  має бути  не більше, ніж 49 бітових інтервали.

Для мережі Fast Ethernet, яка зберегла протоколи MAC рівня Ethernet, виконання умови - PDV мережі не більше 512 бітові інтервали.

Умова - PVV не більше, ніж 49 бітових інтервали виконується завжди, оскільки в мережах Fast Ethernet використовується невелика кількість повторювачів, які вносять затримки поширення до мережі.

Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:

- обмеження на максимальні довжини сегментів, які сполучають пристрої- джерела кадрів (з'єднання DTE - DTE);

- обмеження на максимальні довжини сегментів, що сполучають пристрої-джерела кадрів (DTE) з портом повторювача;

- обмеження на загальний максимальний діаметр мережі;

- обмеження на максимальне число повторювачів і максимальну довжину сегменту, що сполучає повторювачі.

У типовій конфігурації мережі Fast Ethernet декілька пристроїв-джерел кадрів (DTE) підключається до портів повторювача, утворюючи мережу топології зірка.

Найголовніше як для розрахунку конфігурації мереж класичного Ethernet, так і мереж Fast Ethernet визначати виконання критерію  розпізнавання колізій. Усі інші правила і обмеження (1024 вузли 2500 м, 5-4-3, 5 метрів між повторювачами класу II, і тому подібне) допомагають підібрати оптимальну конфігурацію мережі, але вони не є строгими  критеріями.

 

Апаратура 100BASE – TX

Схема об'єднання комп'ютерів в мережу 100BASE - TX практично нічим не відрізняється від схеми 10BASE - T.

Для приєднання неекранованих кабелів, що містять дві виті пари (хвилевий опір 100 Ом) використовуються 8-контактні роз'єми типу RJ - 45 категорій 5. Довжина кабелю не може перевищувати 100 метрів. Також використовується топологія типу "пасивна зірка" з концентратором в центрі. Тільки мережеві адаптери мають бути Fast Ethernet, концентратор  розрахований на підключення сегментів 100BASE - TX, і кабель має бути категорії 5. Між адаптерами і мережевими кабелями можуть включатися трансивери.

Гранична довжина 100 м в Fast Ethernet визначається заданими тимчасовими співвідношеннями обміну (обмеження на подвійний час проходження). Стандарт рекомендує обмежуватися завдовжки сегменту в 90 м, щоб мати 10% запас.

З восьми контактів роз'єму використовується тільки 4 контакти: два для передачі і два для прийому. Стандарт передбачає також можливість застосування екранованого мережевого кабелю з двома витими парами (хвилевий опір - 150 Ом). В цьому випадку застосовується 9-контактний роз'єм D -типа.

 

Апаратура 100BASE - T4

Основна відмінність апаратури 100BASE - T4 від 100BASE - TX полягає в тому, що  сполучні кабелі в ній використовують неекрановані кабелі, що містять чотири виті пари (кабелі категорії 3, 4 або 5).

Схема об'єднання комп'ютерів в мережу нічим не відрізняється від 100BASE - TX. Довжина кабелів не може перевищувати 100 м (стандарт  рекомендує обмежуватися 90 м для 10 % запасу). Між адаптерами і кабелями у разі потреби можуть включатися трансивери.

Для підключення мережевого кабелю до адаптера (трансиверу) використовуються 8-контактні роз'єми типу RJ - 45, відповідної категорії. Обмін даними йде по одній передавальній витій парі, по одній  приймальній витій парі і по двох двонаправлених витих парах з використанням  диференціальних сигналів.

 

Апаратура 100BASE – FX

Апаратура 100BASE - FX дуже близька до апаратури 10BASE - FL.

Точно так тут використовується топологія типу "пасивна зірка" з підключенням комп'ютерів до концентратора за допомогою двох різноспрямованих оптоволоконних кабелів. Між мережевими адаптерами і кабелями можливе включення трансиверів. Оптоволоконні кабелі підключаються до адаптера (трансиверу) за допомогою роз'ємів типу SC, ST.

Максимальна довжина кабелю між комп'ютером і концентратором складає 412 метри, причому це обмеження визначається тимчасовими  співвідношеннями.