Ethernet или token ring

Обновлено: 06.07.2024

В первую очередь при создании сети необходимо выбрать
протокол связи между компьютерами. Это самое важное решение, которое вам
предстоит принять. Протокол связи определяет скорость работы сети, метод
подключения к физическому носителю, типы кабелей, которые можно использовать, сетевые
адаптеры, которые необходимо приобрести, драйверы, устанавливаемые на рабочие
станции. Организация IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)
разработала набор стандартов и физических характеристик для маркерных и
коллизионных сетей. Эти стандарты называются IEEE 802.3 (Ethernet) и IEEE 802.5
(Token Ring).
Замечание
Не ошибитесь с названиями протоколов. Иногда на протоколы
Ethernet и Token Ring ссылаются по названиям стандартов IEEE. Способы передачи
пакетов в Ethernet и IEEE 802.3 несколько отличаются. Если точно следовать терминологии,
продукты Token Ring 16Mbps компании IBM являются расширенным стандартом IEEE 802.5.
Кроме того, существует более старый протокол ARCnet, который сейчас почти не
используется. На сегодняшний день наиболее распространенными являются протоколы
Ethernet и Token Ring, однако вам может встретиться еще несколько протоколов,
описание которых приведено в табл. 2.
Таблица 2. Данные об основных типах сетевых протоколов

Максимальное количество станций

RG-62 коаксиальный UTP/Type 1 STR

Практически не используется; применялся для замены IBM 3270

На сегмент: 10BaseT – 2, 10Base2 – 30, 10Base5 – 100, 10BaseFL – 2

UTP Cat 3 (10BaseT), Thicknet (коаксиальный; 10Base5), Thinnet (RG-58 коаксиальный;
10Base2), волоконно-оптический (10BaseF)

В настоящее время вытесняется Fast Ethernet; можно подключать к Fast Ethernet с
помощью двухскоростных устройств

Можно подключать к Ethernet с помощью двухскоростных концентраторов, переключателей
и маршрутизаторов

Для подключения к другим типам сетей Ethernet нужно оборудование, поддерживающее
все скорости передачи

72 (UTP), 250-260 (Type 1 STR)

UTP, Type 1 STR, волоконно-оптический

Необходимо довольно дорогое оборудование; в основном используется в мэйнфреймах IBM

Несколько лет назад было нелегко выбрать между Ethernet и
Token Ring. Сейчас Ethernet стал самым распространенным протоколом уровня
передачи данных в мире, однако первые версии Ethernet (“толстый” Ethernet
10Base5 и “тонкий” Ethernet 10Base2) работали с трудным в установке коаксиальным
кабелем. Кроме того, Ethernet становилась довольно дорогой при достижении
некоторого количества компьютеров в одной сети. Это связано техническими ограничениями,
выражаемыми правилом 5-4-3.
Версия Token Ring, работающая на скорости 16 Мбит/с, была
значительно быстрее версий Ethernet 10Base и позволяла иметь гораздо больше
рабочих станций в одном сегменте. Однако популярность и низкая цена,
возможность использования простых в установке кабелей на базе витой пары,
скорость 100 или даже 1 000 Мбит/с для Gigabit Ethernet, возможность
использования концентраторов и переключателей для преодоления ограничений
классической Ethernet сделали Fast Ethernet лучшим выбором для рабочих групп и
серьезным соперником Token Ring в области больших сетей. Правильно
спроектированная и смонтированная сеть Fast Ethernet впоследствии может быть
обновлена до Gigabit Ethernet.

Различные реализации - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet – обеспечивают пропускную способность соответственно 10, 100 и 1000 Мбит/с.

Основной недостаток сетей Ethernet обусловлен методом доступа к среде передачи: при наличии в сети большого количества одновременно передающих станций растет количество коллизий, а пропускная способность сети падает. В экстремальных случаях скорость передачи в сети может упасть до нуля. Но даже в сети, где средняя нагрузка не превышает максимально допустимую рекомендованную (30-40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70-80% от номинальной. В некоторой степени этот недостаток может быть устранен применением коммутаторов (switch) вместо концентраторов (hub). При этом трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров.

Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обратная совместимость, которая позволяет использовать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

Эта технология настолько распространена и разнообразна, что заслуживает отдельного обзора.

Token Ring

В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Token Ring является сетью с передачей маркера. Кабельная топология – звезда или кольцо, но в логически данные всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу. При этом способе организации передачи информации по сети циркулирует небольшой блок данных – маркер. Каждая станция принимает маркер и может удерживать его в течении определенного времени. Если станции нет необходимости передавать информацию, она просто передает маркер следующей станции. Если станция начинает передачу, она модифицирует маркер, который преобразовывается в последовательность "начало блока данных", после которого следует собственно передаваемая информация. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, таким образом остальные станции не имеют возможности передачи и коллизии невозможны в принципе. При прохождении станции назначения информация принимается, но продолжает передаваться, пока не достигнет станции-отправителя, где удаляется окончательно. Для обработки возможных ошибок, в результате которых маркер может быть утерян, в сети присутствует станция с особыми полномочиями, которая может удалять информацию, отправитель которой не может удалить ее самостоятельно, а также восстанавливать маркер. Поскольку для Token Ring всегда можно заранее рассчитать максимальную задержку доступа к среде для передачи информации, она может применяться в различных автоматизированных системах управления, производящих обработку информации и управление процессами в реальном времени. Для сохранения работоспособности сети при возникновении неисправностей предусмотрены специальные алгоритмы, позволяющие в ряде случаев изолировать неисправные участки путем автоматической реконфигурации. Скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует также реализация 16 Мбит/с, разработанная в результате развития технологии Token Ring.

ARCnet

Attached Resourse Computing Network (ARCnet) – сетевая архитектура, разработанная компанией Datapoint в середине 70-х годов (наверное, пора уточнять - XX века :-).

В качестве стандарта IEEE ARCnet принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4. Сеть с передачей маркера. Топология - звезда или шина. В качестве среды передачи ARCnet может использовать коаксиальный кабель, витую пару и оптоволоконный кабель. На местной почве, естественно, были популярны варианты на коаксиале и витой паре. Закрепить свои позиции этому недорогому стандарту помешало малое быстродействие - всего-то 2,5 Мбит/с. В начале 90-х Datapoint разработала ARCNETPLUS, со скоростью передачи до 20 Мбит/с, обратно совместимый с ARCnet. Но время было упущено – чересчур медленный ARCnet к тому времени мало где выжил, а в спину новому ARCNETPLUS уже дышал Fast Ethernet. Но есть место для применения ARCnet и в современной сети. Допустимая длина коаксиального кабеля при топологии "звезда" – 610 м. Чем не вариант для соединения локальных сетей в двух рядом стоящих зданиях? Что называется – "дешевле не бывает". Проблемы две - найти старинные сетевые адаптеры и "прикрутить" старые драйвера к современной операционной системе :-).

Технология Fiber Distributed Data Interface (FDDI) была разработана в 1980 году комитетом ANSI. Была первой технологией локальных сетей, использовавшей в качестве среды передачи оптоволоконный кабель. Причинами, вызвавшими его разработку, были возрастающие требования к пропускной способности и надежности сетей. Этот стандарт оговаривает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с. При этом сеть может охватывать очень большие расстояния – до 100 км по периметру кольца. FDDI, также как и Token Ring, является сетью с передачей маркера. В FDDI разделяются 2 вида трафика – синхронный и асинхронный. Полоса пропускания, выделяемая для синхронного трафика, может выделяться станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Это очень ценное свойство при передаче чувствительной к задержкам информации - как правило, это передача голоса и видео. Полоса пропускания, выделяемая под асинхронный трафик, может распределяться между станциями с помощью восьмиуровневой системы приоритетов. Применение двух оптоволоконных колец позволяет существенно повысить надежность сети. В обычном режиме передача данных происходит по основному кольцу, вторичное кольцо не задействуется. При возникновении неисправности в основном кольце вторичное кольцо объединяется с основным, вновь образуя замкнутое кольцо. При множественных неисправностях сеть распадается на отдельные кольца.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество – большие допустимые расстояния.

Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT, МККТТ) начинали разработку стандартов ATM (Asynchronous Transfer Mode – Асинхронный Режим Передачи) как набора рекомендаций для сети B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). При этом изначально преследовалась цель повышения эффективности использования телекоммуникационных соединений, возможность применения в локальных сетях не рассматривалась. Так как ATM, с одной стороны, весьма специфична и непохожа на другие технологии, а с другой стороны, получила достаточно широкое распространение (особенно за рубежом :-), она заслуживает отдельного, весьма обширного обзора. Сейчас попытаюсь отметить только основные черты.

В технологии ATM используются небольшие, фиксированной длины пакеты, называемые ячейками (cells). Размер ячейки - 53 байта (5 байт заголовок + 48 байт данные).

В отличии от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, АТМ – технология с установлением соединения. Т.е. перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал отправитель-получатель, который не может использоваться другими станциями. (В традиционных технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом.) Несколько виртуальных каналов АТМ могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале.

Для обеспечения взаимодействия устройств в ATM используются коммутаторы. При установлении соединения в таблицу коммутации заносятся номер порта и идентификатор соединения, который присутствует в заголовке каждой ячейки. В последствии коммутатор обрабатывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах соединения в их заголовках.

Технология ATM предоставляет возможность регламентировать для каждого соединения минимально достаточную пропускную способность, максимальную задержку и максимальную потерю данных, а также содержит методы для обеспечения управления трафиком и механизмы обеспечения определенного качества обслуживания. Это позволяет совмещать в одной сети несколько типов трафика в одной сети. Обычно выделяют 3 разновидности трафика – видео, голос, данные.

Технология АТМ отличается широкими возможностями масштабирования. В рамках применения АТМ в локальных сетях интерес представляют варианты со скоростью передачи 25 (витая пара класса 3 и выше) и 155 Мбит/с (витая пара класса 5, оптоволокно), 622 Мбит/с (оптоволокно). Существующие стандарты АТМ предусматривают скорости передачи вплоть до 2,4 Гбит/с.

Использование АТМ на практике, прежде всего, привлекательно возможностью использовать одну сеть для всех необходимых видов трафика, причем технология АТМ не ограничивается уровнем локальных сетей – те же самые принципы функционирования и у WAN сегментов сетей ATM. В качестве недостатка можно указать стоимость оборудования, существенно большую, чем у Fast Ethernet, например. Кроме того, сама организация сетей АТМ несколько сложнее и в ряде случаев требует существенной реорганизации существующей сети.

Token Ring определяется как локальная сеть, которая обладает свойствами для передачи узла только тогда, когда у него есть определенные части подряд, которые приходят от других последовательных узлов по очереди. Ethernet определяется как система, используемая для подключения различных компьютеров к локальной сети, и имеет различные протоколы, обеспечивающие бесперебойную передачу информации.

Содержание: Разница между Token Ring и Ethernet

Сравнительная таблица
Что такое Token Ring?
Что такое Ethernet?
Ключевые отличия
Видео Объяснение

Сравнительная таблица

Основа отличия	Token Ring	Ethernet
Определение	Локальная сеть, которая имеет свойства для передачи узла только тогда, когда у него есть определенные части подряд, которые приходят от других последовательных узлов по очереди.	Система, используемая для подключения различных компьютеров к локальной сети, имеет разные протоколы, обеспечивающие бесперебойную передачу информации.
За работой	детерминистический	Недетерминированные
Задержки	Задержка начала происходить всякий раз, когда нагрузка становится низкой.	Поток остается неизменным, даже если нагрузка становится меньше или больше.
Тип	Система передачи токенов, которая имеет только одну рабочую станцию для вызова в одно мгновение.	Топология множественного доступа / обнаружения коллизий (CSMA / CD).

Что такое Token Ring?

Token Ring определяется как локальная сеть, которая обладает свойствами для передачи узла только тогда, когда у него есть определенные части подряд, которые приходят от других последовательных узлов по очереди. Система Token Ring - это окрестность (LAN), в которой все ПК связаны в топологию кольца или звезды и передают по крайней мере один связный токен от хоста. Информация может храниться только на хосте, который содержит токен, и токены сбрасываются при подтверждении получения информации. Системы Token Ring предотвращают сбои пакетов данных в сетевой части, поскольку информация должна отправляться держателем токена, а некоторые доступные токены контролируются.

Вокруг круга проходит токен, представляющий собой необычный дизайн. Чтобы передать что-то конкретное, ПК получает токен, добавляет к нему и затем дает ему возможность продолжать путешествовать по системе. Дополнительно соблюдайте прохождение токена. Представленный IBM в 1984 году, он был официально утвержден в соответствии с конвенцией IEEE 802.5 и был по-настоящему привлекательным, особенно на профессиональных рабочих местах, но постепенно скрывался следующими формами Ethernet.

Станции в локальной сети Token Ring интеллектуально отсортированы в кольцевой топологии, причем информация передается последовательно, начиная с одной кольцевой станции, затем на следующую, с управляющим токеном, проходящим вокруг кольца, контролирующего доступ. Сравнительные системы передачи токенов используются ARCNET, транспортом токенов, 100VG-AnyLAN (802.12) и FDDI, и они имеют гипотетические благоприятные условия по сравнению с CSMA / CD необработанного Ethernet.

Что такое Ethernet?

Ethernet определяется как система, используемая для подключения различных компьютеров к локальной сети, и имеет различные протоколы, обеспечивающие бесперебойную передачу информации и отсутствие одновременной передачи. В момент первой отправки в 1980-х годах Ethernet поддерживал максимально возможную скорость передачи данных 10 мегабит в секунду (Мбит / с).

Ethernet является наиболее распространенным изменением соседства (LAN). Ethernet - это соглашение об уровне соединения в стеке TCP / IP, показывающее, как организованные гаджеты могут организовать информацию для передачи другим системным устройствам в аналогичном фрагменте системы, и как вывести эту информацию в сетевую ассоциацию. Это касается как Уровня 1 (физический уровень), так и Уровня 2 (уровень интерфейса данных) на шоу соглашения об устройстве OSI.

Сетевые архитектуры. Fiber Distributed Data Interface. Характеристики. Структура колец. Уровень LLC. Технические условия FDDI. Physical Media Dependent (PMD), Physical Layer Protocol (PHY), Media Access Control (MAC), Station Management (SMT). Сравнение FDDI, Ethernet и Token Ring.

Сетевые архитектуры. Fiber Distributed Data Interface.
Стандарт "Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным" (FDDI) - ANSI X3Т9 в сер. 1980гг.
Сходства с Token Ring (топология, тип доступа, характеристики надежности (beaconing), формат кадра). Оптоволокно и не только. SDDI (STP). Многомодовое (l=1300нм, 2км) и одномодовое.

Распределенная реализация тактирования и восстановления после отказов

Подключение. SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual AS), SAC (Single Attachment Concentrator), DAC (Dual AC). Dual homing. Коды 4B/5B и их прием с помощью эластичного буфера. Действия концентратора при присоединении станции.

Подключение.
SAS (Single Attachment Station) - конечная станция с одиночным подключением,
DAS (Dual AS) - конечная станция с двойным подключением,
SAC (Single Attachment Concentrator) - концентратор с одиночным подключением,
DAC (Dual AC) - концентратор с двойным подключением.
Dual homing - подключение двумя входами к первичному кольцу: один из портов - запасной.
Когда новая станция включается в сеть FDDI, то инициализация кольца и расчет номинального времени оборота токена по кольцу.
Коды 4B/5B и их прием с помощью эластичного буфера.
Кроме 16 комбинаций данных:
Символы состояния линии: Quiet (молчание) - 00000; Idle (простой) - 11111; Halt (останов) - 00100.
Символы ограничителей начала и конца кадра: StartDelimeter 1 - 11000, SD2 - 10001 (JK символы); ED - 01101.
Символы логического нуля и логической единицы: Reset (логический нуль) - 00111; Set (лог. единица) - 11001 - признаков распознавания адреса, ошибки и копирования кадра.
Синхронизация (в Token Ring функции синхронизатора сети - акт. монитор). Здесь есть восстанавливающий и локальный (для передачи, 125 Мгц +0.005%) такт. генераторы. Эластичный буфер - при транслировании.
Действия концентратора при присоединении станции (управляется SMT).
Процедура установления физического соединения - длительная, много этапов. Конфигурирование внутреннего пути - порт включается во внутренний путь, по кот. идут маркеры и пакеты.

Типы и структура кадров. Поддерживаемые типы трафика.

Типы и структура кадров.
Пакет управление/данные:

Инициализация кольца Claim Token. Управление доступом к кольцу.

Действия станций:
захват токена, передача кадра, трансляция кадра (проверка FCS и установка ошибки если true), получение (признак копирования нужен в случае, если буфер переполнен), удаление кадра из кольца.
Инициализация кольца Claim Token.
(Убедиться в работоспособности кольца и рассчитать макс. время оборота токена). Наблюдается при: включении/выключении станции; утере токена; длительном отсутствии пакетов сквозь какую-нибудь станцию; по команде SMT.
Для этой процедуры каждая станция знает свое требуемое время оборота по кольцу. Оно должно быть 4-165мс и может назначаться админом. ZZZZ=0011 и в данных - требуемое время, DA=SA. Станция, получившая Claim Token, генерит пакет останова сети и запускает таймер. Если время превысит 165мс до завершения процедуры - начинается поиск неисправности в кольце. Если станция получает клейм кадр с меньшим временем, то она перестает генерить свой запрос. Если станция получит свой клейм, то она выиграла состязание. При равных значениях преимущество для станции с большим MAC адресом. Первый оборот токена - служебный.
Управление доступом к кольцу.
Каждая станция при прохождении через нее токена самостоятельно решает, может она его захватить или нет, а если да, то на какое время. Если у станции имеются для передачи синхронные кадры, то она всегда может захватить токен на фиксированное время, выделенное ей администратором. Если же у станции имеются для передачи асинхронные кадры, то условия захвата определяются следующим образом:
Есть время текущего оборота TRT и счетчик опозданий Late_Ct. . (асинхр. кадры) Станция может захватывать токен только в том случае, когда он прибывает вовремя, т.е. Late_Ct=0. Она может вести передачу в течение Max_T-TRT.
В стандарте FDDI определены еще два механизма управления доступом к кольцу.
1. В токене можно задавать уровень приоритета токена, а для каждого уровня приоритета задается свое время удержания THT.
2. Определена особая форма токена - сдерживающий токен (restricted token), с помощью которого две станции могут монопольно некоторое время обмениваться данными по кольцу.
Если таймер TRT истечет при значении Late_Ct, равном 1, то такое событие считается потерей токена и порождает выполнение процесса реинициализации кольца Claim Token.

Управление в сетях FDDI с помощью спецификации SMT. Beacon, Trace процедуры. Причины популярности FDDI.

Читайте также: