Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Fast Ethernet как развитие классического Ethernet'аСодержание книги
Поиск на нашем сайте Осенью 1995 г. комитет IEEE 802.3 принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u, который является дополнением к существующему стандарту 802.3. Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались теми же. Все отличия техно- логии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Обеспе- чить скорость передачи 100 Мбит/с сложнее, чем 10 Мбит/с. Коаксиальный кабель не применяется. На небольших расстояниях витая пара категории 5 позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коак- сиальный кабель, но сеть дешевле и удобней в эксплуатации.
В Fast Ethernet меняется как количество проводников, так и методы коди- рования. В Fast Ethernet детально определены подуровни физического уровня, зависящие и не зависящие от физической среды. Официальный стандарт 802.3u установил для разных сред передачи три различных спецификации физического уровня Fast Ethernet: • 100Base-TX – для двух пар кабеля (прием/передача) UTP (Unshielded Twisted Pair – неэкранированная витая пара) категории 5 или STP (Shielded
Twisted Pair – экранированная витая пара) Type 1 (используемые коды – 4В/5В и MLT-3); • 100Base-T4 – для четырех пар кабеля UTP категории 3, 4 или 5; •
Для передачи данных используется метод кодирования 4B/5B: 4-битовый код представляется 5-битовым кодом. Коды 4B/5B построены так, что гаранти- руют не более трех нулей подряд при любом сочетании бит в исходной инфор- мации. За счет достаточно частой смены знака передаваемых бит обеспечивает- ся синхронизация приемника с передатчиком. Избыточный бит вынуждает пе- редавать биты кода 4B/5B со скоростью 125 Мб/c. Спецификация 100Base-T4 была разработана для того, чтобы можно было использовать имеющуюся проводку (в частности, телефонную) на витой паре категории 3. Вместо кодирования 4B/5В в этом методе используется кодирование 8B/6T. Каждые 8 бит кодируются 6 троичными сигналами. Группа из 6 троич- ных цифр (посылок) передается на одну из трех передающих витых пар незави- симо и последовательно. Четвертая пара используется для прослушивания не- сущей частоты в целях обнаружения коллизии. Скорость передачи данных по каждой из трех передающих пар равна 33.3 Мб/c, поэтому общая скорость про- токола 100Base-T4 составляет 100 Мб/c. В то же время из-за принятого способа кодирования скорость изменения сигнала на каждой паре равна всего 25 Мбод, что и позволяет использовать витую пару категории 3.
Формат кадров технологии Fast Ethernet (рис. 3.7) почти не отличается от формата кадров технологий 10-мегабитного Ethernet.
Байты … 1 7 1 6 6 2 ≥1500 4 ≤448 …
Рис. 3.7. Формат кадра Fast (Giga) Ethernet Отличие проявляется в использовании перед началом кадра комбинации символов Start Delimiter (пара символов J (11000) и К (10001) кода 4В/5В (при- меняемого в l00Base-FX/TX), а после завершения кадра символа Т (End Delimit- er). Данные служебные поля нужны для отделения кадра от постоянной запол- няющей последовательности символов Idle (не используемой в сети Ethernet 10 Мбит/с, в которой общая среда должна в паузах «молчать»). Сети Fast Ethernet имеют иерархическую древовидную структуру, по- строенную на концентраторах. Основным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняет- ся уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз.
Протокол Gigabit Ethernet Стандарт IEEE 802.3z (1998 г.). Применяется та же стратегия, что и в сети Fast Ethernet: сохранены протокол CSMA/CD и формат кадра. Изменен носитель. Спецификация IEEE 802.3z включает варианты: • 1000 BASE-LX. Длинноволновый вариант: оптоволоконный многомо- довый кабель ∅ 62,5 μкм или 50 μкм длиной до 550 м или одномодовый кабель ∅ 10 μкм длиной до 5 км; дуплексные линии; • 1000 BASE-SX. Коротковолновый вариант: оптоволоконный одномо- довый кабель ∅ 62,5 μкм длиной до 275 м или ∅50 μкм длиной до 550 м; дуп- лексные линии; • 1000 BASE-CX. Специализированные экранированные кабели из витых пар протяженностью не более 25 м (медные перемычки). Каждая линия состоит из отдельной витой пары, по которой данные передаются в обе стороны; • 1000 BASE-T. Используются 4 неэкранированные витые пары катего- рии 5 для связи с устройствами до 100 м. 25 м – неприемлемо малая длина. Применяют пакетную передачу кадров – аппаратное решение «расширение носителя» до 512 байт, что увеличивает мак- симальную длину сегмента до 200 м.
• кодовые слова не должны иметь более 4-х одинаковых битов подряд; • в кодовых словах не должно быть более 6 нулей или 6 единиц. Почему так? Во-первых, достаточное количество изменений в потоке данных обеспе- чивает синхронизацию приемника с передатчиком;
Предусмотрен контроль потока – посылка специального служебного кад- ра, сообщающего о том, что передающей стороне необходимо приостановиться. Непрекращающийся рост трафика способствовал появлению 10- гигабитной сети Ethernet (стандарт IEEE 802.3 ac). Вначале 10-гигабитную сеть Ethernet использовали в качестве ЛС. По ме- ре увеличения спроса на широкополосную связь технология 10-гигабитной сети Ethernet распространяется на серверные фермы, магистрали и ЛС, охватываю- щие комплексы зданий. Эта технология позволяет создавать региональные се- ти, соединяющие удаленные ЛС.
Стандарт Token Ring Стандарт Token Ring был принят комитетом IEEE 802.5 в 1985 году. Передающая среда – сегменты экранированной или неэкранированной витой пары, или оптоволокна, сопрягаемые в кольцо – общий разделяемый ре- сурс. Право на доступ к кольцу передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном. В любой момент времени толь- ко одна станция в сети обладает правом доступа. Доступ передается цикличе- ски по логическому кольцу. Это детерминированный алгоритм доступа. На рис. 3.8 доступ к среде иллюстрируется временной диаграммой, на ри- сунке показана передача пакета А в кольце от станции 1 к станции 3. Получив маркер, станция анализирует его, при необходимости модифи- цирует и при отсутствии у нее данных для передачи транслирует к следующей станции. Станция, имеющая данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, затем выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой.
Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями – 4 Мб/с и 16 Мб/с. Сети Token Ring, работющие со скоростью 16 Мб/с, имеют некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мб/с (алгоритмом раннего освобождения маркера). Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается.
4 Номера станций
t 2 t 3 t 4 Копирование пакета А в буфер станции 3. Отметка t 5 t 6 Передача отмеченного t 7 Изъятие пакета А t 8 Маркер получает t 9 Передача пакета В маркер в пакете о получении (*) пакета станции 1 из кольца станция 2 Рис. 3.8. Принцип маркерного доступа Для различных видов сообщений передаваемым данным могут назначать- ся различные приоритеты. Каждая станция имеет механизмы обнаружения и устранения неисправ- ностей сети, возникающих в результате ошибок передачи или переходных яв- лений (например, при подключении и отключении станции). Одна из станций обозначается как активный монитор, что означает до- полнительную ответственность по управлению кольцом. Активный монитор выбирается, когда кольцо инициализируется. В Token Ring существует три различных формата кадров: маpкеpа, кадpа данных, пpеpывающей последовательности. Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной в один байт. • Поля начального и конечного ограничителей – в начале и в конце мар- кера. • Поле контроля доступа. Разделяется на четыре элемента данных:
Кадр данных состоит из нескольких групп полей: последовательность начала кадра; адрес получателя; адрес отправителя; данные; последователь- ность контроля кадра; последовательность конца кадра. Кадр данных может пе- реносить данные либо для управления кольцом (данные MAC-уровня), либо пользовательские данные (LLC-уровня).
Прерывающая последовательность состоит из двух байтов, содержа- щих начальный ограничитель и конечный ограничитель. Прерывающая после- довательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.
В конфигурации выделяют станции двух типов: • станции, подключаемые к кольцу через концентратор. Обычно такими станциями являются компьютеры с установленными в них сетевыми адаптера- ми. Концентраторы Token Ring делятся на активные и пассивные. Активные концентраторы поддерживают большие расстояния до станции, чем пассивные. • станции сети, соединенные в кольцо непосредственными связями, называются магистральными (trunk cable). Обычно связи такого рода исполь- зуются для соединения концентраторов друг с другом для образования общего кольца. Порты концентраторов, предназначенные для такого соединения, назы- ваются портами Ring-In и Ring-Out. Кроме экранированной витой пары существуют сетевые адаптеры и кон- центраторы Token Ring, поддерживающие неэкранированную витую пару и оптоволокно. Максимальное количество станций в одном кольце – 250. Максимальная длина кольца Token Ring составляет 4000 м. Ограничения на максимальную длину кольца и количество станций в кольце в технологии Token Ring не являются такими жесткими, как в технологии Ethernet. Здесь эти ограничения во многом связаны со временем оборота маркера по кольцу. Одна- ко сети Token Ring можно настраивать, что позволяет построить сеть Token Ring с большим количеством станций и с большей длиной кольца.
3.6. Технология Fiber Distributed Data Interface – первая технология локаль- ных сетей, которая использовала в качестве среды передачи данных оптоволо- конный кабель (1986÷1988 гг). Тогда же появилось первое оборудование – се- тевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт. FDDI остается наиболее отработанной высокоскоростной технологией. Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой следующие цели: • повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с; • повысить отказоустойчивость сети после отказов различного рода; • максимально эффективно использовать пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые об- разуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Узлы должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы се-
ти данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru – «сквозным» или «транзит- ным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.
Первичное кольцо Рис. 3.9. Реконфигурация колец FDDI при отказе Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сете- вых адаптеров FDDI. Данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному – по часовой. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее эле- ментов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связан- ных сетей. Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда пе- редачи данных. Метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного (или токенного) кольца – Token ring. В сети FDDI у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbour) и последующий сосед (downstream neighbour), определяемые ее фи- зическими связями и направлением передачи информации. Если станция захватила токен и передает свои собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети. Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном, по контроль- ной сумме), передает его поле данных для последующей обработки протоколу, лежащего выше FDDI уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции. В передаваемом в сеть кадре станция назначе- ния отмечает три признака: распознавания адреса, копирования кадра и от- сутствия или наличия в нем ошибок.
Технология Fibre Channel Сеть представляет собой набор точек доступа с программной структурой протоколов, обеспечивающей обмен данными. Элементами сети Fibre Channel являются конечные элементы, называемые узлами (N – nodes), и набор комму- никационных элементов, называемый каркасом (F – fabric (рис. 3.10)).
Интерфейс Fibre Channel разработан для объединения лучших качеств обеих технологий – простоты и скорости каналов ввода-вывода и гибкости и взаимосвязанности сетевых технологий. Канал ввода-вывода – прямая двухто- чечная линия связи, аппаратно реализованная, высокая скорость ПД на корот- кие расстояния. Рис. 3.10. Сеть Fibre Cannel Элементы соединены двухточечными линиями между портами индивиду- альных узлов и коммутаторов. Взаимодействие состоит из передачи кадров по двунаправленным двухточечным линиям между портами.
Архитектура протоколов FCh включает 5 уровней. FCh-0. Физический носитель – оптоволоконный кабель, ПД на большие расстояния; коаксиальный кабель для высоких скоростей на короткие расстоя- ния; экранированная витая пара для низких скоростей и коротких расстояний. Скорости ПД от 100 Мбит/с до 3,2 Гбит/с. Расстояния от 33 м до 10 км. FCh-1. Протокол ПД. Определяет схему кодирования сигнала (NRZI – потенциальный код с инверсией при единице). FCh-2. Кадровый протокол. Имеет дело с определением форматов кадров, управлением потоком, контролем ошибок, группированием кадров в логиче- ские объекты, называемые последовательностями и обменами.
FCh-3. Общие службы. Сюда относят групповую рассылку. FCh-4. Отображение. Определяет отображение на протоколы Fibre Chan- nel различных канальных и сетевых протоколов, включая IEEE802, ATM, IP и интерфейс SCSI (Small Computer Systems Interface – интерфейс малых компью- терных систем).
высокопроизводительных рабочих станций
Присоединение локальных и глобальных сетей к магистрали
Соединение мэйнфреймов друг с другом
Коммутирующий каркас Fibre Channel
Глобальная сеть АТМ
Кластеризация дисковых ферм Рис. 3.11. Пять вариантов применения сети Fibre Channel Fibre Channel все чаще применяется в качестве опорной инфокоммуника- ционной сети.
Виртуальные локальные сети Виртуальной сетью называется группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети. Это означает, что передача кадров между разными вирту- альными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна, независимо от типа адреса – уникального, группового или широковещательно- го. В то же время внутри виртуальной сети кадры передаются по технологии
коммутации, то есть только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра. Виртуальная сеть образует домен широковещательного трафика (broadcast domain). Назначение технологии виртуальных сетей состоит в облегчении процес- са создания независимых сетей, которые затем должны связываться с помощью протоколов сетевого уровня.
LAN3 I LAN1
S1, S2 - коммутаторы LAN4 M J S1 S2 N K O
L E F G H LAN2 Рис. 3.12. Четыре физические LAN объединены в две VLAN При использовании технологии VLAN решаются две задачи: • повышение производительности в каждой из виртуальных сетей, так как коммутатор передает кадры в такой сети только узлу назначения; • изоляция сетей друг от друга для управления правами доступа пользо- вателей и создания защитных барьеров на пути широковещательных штормов. Приписывание отдельного порта к любому из внутренних сегментов про- изводится программным путем. Программное приписывание порта сегменту часто называют статической или конфигурационной коммутацией.
Поэтому для устранения необходимости физической перекоммутации уз- лов стали применять коммутаторы и конфигурационную коммутацию. Чтобы VLAN функционировали корректно, необходимо наличие конфи- гурационных таблиц. Существует несколько способов построения виртуальных сетей: • группировка портов; • группировка МАС-адресов; • использование меток в дополнительном поле кадра – частные протоко- лы и спецификации IEEE 802.1 Q/p.
VLAN на базе портов. Используется механизм группирования портов коммутатора. При этом каждый порт приписывается той или иной виртуальной сети. Кадр, пришедший от порта, принадлежащего одной виртуальной сети, ни- когда не будет передан порту, который не принадлежит этой виртуальной сети. В некоторых коммутаторах один порт можно приписать нескольким виртуаль- ным сетям. Достоинство: простота настройки (достаточно каждому порту, находя- щемуся в одной VLAN, присвоить один и тот же идентификатор VLAN ID). Возможность изменения логической топологии сети без физического переме- щения.
VLAN на основе меток в дополнительном поле кадра (стандарт IEEE 802.1Q). Стандарт IEEE 802.1Q определяет изменения в структуре кадра Ethernet, позволяющие передавать информацию о VLAN по сети. К кадру Ethernet добавлены два байта. Эти 16 бит содержат информацию по принадлежности кадра Ethernet к локальной сети и о его приоритете. Тремя битами кодируется до восьми уровней приоритета, 12 бит позволяют различать трафик большого числа (до 4096) LAN, а один бит зарезервирован для обозна- чения кадров сетей других типов (Token Ring, FDDI), передаваемых по маги- страли Ethernet (рис. 3.13). Добавление двух байтов к максимальному размеру кадра Ethernet ведет к возникновению проблем в работе многих коммутаторов, обрабатывающих кад- ры Ethernet аппаратно. Чтобы избежать их, группы по стандартизации предло- жили сократить на два байта максимальный размер полезной нагрузки в кадре. 802.3
Рис. 3.13. Форматы кадров Ethernet (802.3) и стандарта IEEE 802.1Q Так как максимальный размер кадра Ethernet остался неизменным, то па- кеты всех VLAN могут обрабатываться традиционными коммутаторами и маршрутизаторами внутренней части сети. Назначение технологии виртуальных сетей состоит в облегчении процес- са создания независимых сетей, которые затем должны связываться с помощью протоколов сетевого уровня. Отметим, технологии виртуальных сетей широко используется при по- строении корпоративных сетей.
Контрольные вопросы 1. Чем отличается физическая топология локальной сети от логической? 2. Каковы функции МАС-уровня? Уровня LLC? 3. Как пакет сетевого уровня передается через сеть Ethernet? 4. В чем состоят функции преамбулы и начального ограничителя кадра в стандарте Ethernet? 5.
6. Из каких соображений выбирается длина кабельной системы в техно- логии Ethernet? Длина сегментов сети? 7. Что такое домен коллизий? Почему коллизия возникает и где? 8. Из каких соображений выбрана максимальная длина физического сегмента в стандартах Ethernet? 9. Если один вариант технологии Ethernet имеет более высокую скорость передачи данных, чем другой, то какой из них поддерживает большую макси- мальную длину сети и почему? 10.
11. Имеет ли место случайность во времени доступа в технологии Token Ring и если да, то в чем она проявляется? 12. Чем отличаются режимы работы сети Token Ring на скорости 4 Мб/с и 16 Мб/с? 13. Чем обеспечивается повышенная отказоустойчивость технологии FDDI? 14. Чем отличается доступ к среде передачи в технологии Ethernet от тех- нологии Fibre Channel? 15. Какова цель создания виртуальных локальных сетей?
4. Глобальные компьютерные сети «покрывают» территории государства или нескольких государств, к примеру, всемирная сеть Internet. В таких объединенных сетях для управления обменом сообщениями меж- ду пользователями применяются различные протоколы. Поскольку в Internet доминирует TCP/IP, а сеть Internet широкого поль- зования, то рассмотрим особенности стека протоколов TCP/IP, а в Приложении 1 приведем краткие характеристики архитектур сетей X. 25, ISDN, Frame Relay, ATM. Функциональную организацию глобальной сети удобно представить, ис- пользуя соответствующую функциональную модель.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Последнее изменение этой страницы: 2021-01-14; просмотров: 375; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 216.73.217.89 (0.016 с.) |