Повторювачі і габи Ethernet.

Повторювачі Ethernet.

Повторювач (repeater) - це пристрій, який отримує електричний або оптичний сигнал із кабеля через один інтерфейс, регенерує його і висилає в кабель через другий інтерфейс. Завданням повторювача є пересилання будь-якого вхідного сигналу до всіх інших портів без модифікації або непотрібної затримки. Це означає також пересилання сигналів колізій, фрагментів, глушіння, шумів. Повторювачі можуть мати два або більше портів. Прикладом багатопортового повторювача є габ у мережі Ethernet. Порти повторювача не мусять бути ідентичними. Вони можуть передавати сигнали від входу для провідного кабеля до входу для оптоволоконного кабеля, але це можливе тільки в межах тієї самої топології. Наприклад, можна переслати сигнал від 10Base-T до 10Base-F, але не можна побудувати повторювач для мереж різних типів, наприклад, для Ethernet і TokenRing; пристрої, які можуть здійснювати такі сполучення, називають мостами. Всередині повторювача є два або більше трансіверів (відповідно до кількості портів) та логічні елементи, які з'єднують трансівери між собою. Оскільки повторювачі містять тільки трансівери, які не аналізують жодної інформації про регенеровані сигнали, тому їх відносять до пристроїв Рівня 1 (Фізичного рівня) моделі OSI.

Спеціальний вид повторювачів називають розгалужувачами (Fan-Out або Delni), їх виробляла фірма DEC. Ці повторювачі не мають трансіверів (PHY), а тільки з'єднувачі AUI на вхідному та вихідних портах.

Повторювачі забезпечують такі функції:

· підсилення сигналу від порта, який прийняв його, до всіх інших портів;

· ресинхронізацію сигналу від приймального порта до всіх інших портів;

· вставку преамбули.

Повторювачі з’єднують разом мережеві сегменти, регенеруючи сигнали від одного сегмента і висилаючи їх до інших сегментів. Це дозволяє збільшити дозволені відстані між вузлами мережі, викликані обмеженнями кабельної системи, зокрема, загасанням в кабелях. Однак кількість і типи повторювачів в одній області колізій обмежене правилами Ethernet. В загальному ці обмеження пов’язані з вимогами синхронізації. Час поширення сигналу з одного кінця мережі до іншого скінченний. Стандарт Ethernet вимагає, щоб цей час не був більшим від певної частки сумарного часу, за який сигнал досягає віддаленого кінця мережі. Якщо діаметр мережі (максимальна відстань між двома станціями) занадто великий, то ця вимога не виконується і мережа не може правильно функціонувати. Проблему синхронізації не можна легковажити. Коли вимоги стандарту Ethernet не дотримані, то втрачаються рамки, характеристики мережі погіршуються, програми застосуваннь виконуються повільно і можуть містити помилки. Специфікації IEEE 802.3 описують правила для максимальної кількості повторювачів, які можуть бути застосовані в даній мережі. Ця кількість обмежена внаслідок того, що повторювачі вносять додаткові затримки при передаванні сигналів і звужують часову щілину між рамками. Це “правило повторювачів” буде детально обговорене нижче при розгляді конкретних стандартів Ethernet.

Порти повторювачів немають власних фізичних або логічних адрес, тобто повторювачі у цьому відношенні діють подібно до загальної шини мережі Ethernet, дотримуючись протоколу CSMA/CD, і сегменти, під'єднані до портів повторювача, утворюють одну область колізій. Трафік, генерований одним сегментом, передається через повторювач до інших сегментів. Це спричиняє зростання сумарного трафіку, так що коли мережеві сегменти дуже завантажені, то застосування повторювачів не рекомендується.Індивідуальні учасники спільної області колізій можуть використовувати тільки частину наявної ширини смуги мережі. Використання повторювачів не дає ані збільшення ширини смуги, ані збільшення швидкості передачі даних.

Повторювач також здійснює нагляд за дотриманням основних характеристик, необхідних для нормального функціонування Ethernet, у всіх під’єднаних до нього сегментах мережі. Коли ці умови не дотримані в окремому сегменті, наприклад, якщо стався обрив у кабельній системі, то всі сегменти Ethernet можуть стати непрацездатними. Повторювачі обмежують вплив несправного сегменту кабельної системи шляхом сегментування мережі, від’єднання несправного сегменту, так що інші сегменти можуть нормально працювати. Для мережі з фізичною топологією “точка-точка” загалом потрібно від’єднати тільки один комп’ютер, тоді як в мережі з топологією “шина” вимагається від’єднання всіх комп’ютерів, які під’єднані до несправного сегмента.

Слід відзначити, що порт повторювача Ethernet звичайно не використовує карту мережевого інтерфейсу. Він сполучений із середовищем тільки через обладнання AUI, MAU та MDI, оскільки оперує із сигналами Ethernet на рівні кодів індивідуальних бітів, а не на рівні рамок. З другого боку, габ-повторювач може бути оснащений картою мережевого інтерфейсу Ethernet для сполучення з іншим габом поза даним сегментом мережі. Це дозволяє виробнику обладнання забезпечити інтерфейс управління в габі, який може взаємодіяти з віддаленою станцією управління з використанням протоколу SNMP. Віддалене управління дозволяє адміністратору мережі дистанційно здійснювати нагляд за рівнями трафіку та рівнем помилок на портах габа, вимикати порти при виникненні проблем в мережі та інше.

Габи Ethernet.

Рис. 4.12. Структурна схема габа - багатопортового повторювача.

Виготівники мережевого обладнання впровадили пристрої, які забезпечують багато портів Ethernet. Ці пристрої відомі як габи, які у своєму найпростішому варіанті є звичайними багатопортовими повторювачами (рис. 4.12). Всі порти габа-повторювача виглядають як один сегмент Ethernet, тобто внутрішня шина габа заміняє зовнішню шину, властиву фізичній топології мереж 10Base-5 або 10Base-2. Крім того, габи можна об’єднувати або каскадувати (з використанням ієрархічної схеми), що збільшує кількість портів на сегмент.

Новітні габи - це значно складніші пристрої, які мають ряд властивостей, подібних до комутаторів або мостів, що значно покращує їх можливості при адмініструванні мережею. Зокрема, наявність внутрішніх комутаторів у габі дозволяє розділити порти габа на декілька груп, кожна з який відноситься до окремої області колізій. Передавання рамок між цими групами портів може супроводжуватися їх буферизацією, фільтрацією, контролем правильності рамок та відкиданням пошкоджених пакетів тощо. Це суттєво покращує експлуатаційні характеристики мережі за рахунок зменшення трафіку в окремих сегментах, більш ефективного використання наявної ширини смуги. Габ може мати адресований порт подібно до станції, що дозволяє застосовувати дистанційне управління габом з використанням відповідного протоколу високого рівня (наприклад, SNMP).