Каковы основные достоинства сети fast ethernet

Обновлено: 03.07.2024

Создание технологии Fast Ethernet было обусловлено необходимостью увеличения скорости передачи данных до 100 Мбит/с. Технология Fast Ethernet выиграла в конкурентной борьбе с другими новыми высокоскоростными технологиями, поскольку обеспечила преемственность и согласованность с широко распространенными сетями Ethernet . То есть в существующей сети Ethernet можно постепенно отдельные сегменты переводить на технологию Fast Ethernet . При этом вся сеть остается работоспособной, в старых сегментах сети Ethernet скорость передачи данных будет 10 Мбит/с, в новых ( Fast Ethernet ) – 100 Мбит/с, между старыми и новыми сегментами – 10 Мбит/с.

Преемственность и согласованность с сетями Ethernet обусловили ряд принципов построения новых сетей Fast Ethernet ( стандарт 802.3u ). Так, в технологии Fast Ethernet сохранился принцип использования общей разделяемой среды . Поскольку скорость передачи по сравнению с Ethernet увеличилась на порядок, то на порядок уменьшилось и время двойного оборота PDV . Поэтому, чтобы не потерять кадры при возникновении коллизий , диаметр сети уменьшился также на порядок – до 200 м. Однако при использовании коммутаторов в полнодуплексном режиме возникновение коллизий исключено, поэтому существуют ограничения только на длину физических сегментов , которые соединяют два соседних устройства: сетевой адаптер с коммутатором или два соседних коммутатора .

В сетях передачи данных передатчик и приемник могут иметь несколько отличающиеся тактовые частоты . Это обусловлено различными причинами. Например, в технологии PDH узлы сети имеют разные тактовые генераторы . В сетях SDH тактовый генератор – единый, однако каналы передачи информации могут иметь различную задержку. Поэтому передаваемые по линии связи данные должны отвечать принципу самосинхронизации, т. е. тактовый генератор приемника должен подстраивать свою частоту под частоту передатчика, используя принимаемые биты данных. Для этого кодированный сигнал должен иметь достаточно частые изменения состояния: 0 и 1.

Спектр сигналов при использовании манчестерского кодирования значительно шире спектра потенциальных избыточных кодов. Поэтому, несмотря на то что применяемый в Ethernet манчестерский код обладает очень хорошими свойствами самосинхронизации, разработчики технологии Fast Ethernet и других технологий отказались от него. На уровне логического кодирования в Fast Ethernet используются избыточные коды 4B/5B или 8B/6T, а на физическом уровне – коды NRZI или MLT-3.

На рис. 5.1 приведены временные диаграммы информационных сигналов с использованием различных кодов.

Потенциальный код без возврата к нулю ( NRZ – Non-Return to Zero) является наиболее простым, нулю соответствует низкий уровень сигнала, единице – высокий ( рис. 5.1а). Однако при длинных последовательностях нулей или единиц его свойства самосинхронизации очень плохие, поскольку нет переходов сигнала из одного состояния в другое. Поэтому данный код в сетях телекоммуникаций применяется редко.

Модифицированный потенциальный код ( NRZI – Non-Return to Zero Inverted ) изменяет свое состояние на противоположное при передаче нуля и не меняет – при передаче единицы ( рис. 5.1b). Его свойства самосинхронизации несколько лучше, чем кода NRZ , поэтому он применяется в технологии Fast Ethernet спецификации 100 Base-FX.

Существенно лучшими свойствами самосинхронизации характеризуются биполярные коды: AMI – Alternate Mark Inversion ( рис. 5.1c) и MLT -3 – Multi Level Transmission ( рис. 5.1d). Нулевые биты кода AMI представлены нулевым уровнем сигнала, а единичные биты – чередующимися значениями +V, -V. При передаче нулевого бита кода MLT -3 значение сигнала не изменяется, оставаясь таким, каким оно было к этому моменту. При передаче единичных бит данных значение сигнала изменяется в следующей последовательности: +V, 0, -V, 0, +V и т. д. Сигналы кода MLT -3 характеризуются более узкой полосой частот по сравнению с кодом NRZI , модификацией которого он является. Код MLT -3 используется в технологии Fast Ethernet спецификации 100 Base-ТX.

Манчестерский код ( рис. 5.1е) обладает наилучшими свойствами самосинхронизации. Однако у него более широкая полоса частот по сравнению с потенциальным кодом NRZI и особенно по сравнению с биполярными кодами AMI и MLT -3.

Недостатком кодов AMI и MLT -3 является плохая самосинхронизация при передаче длинной последовательности нулей. Для устранения этого недостатка используется либо избыточный код 4В/5В, либо специальное устройство – скремблер . В случае применения избыточного кода 4В/5В (таблица 5.1) из 32 кодовых комбинаций для кодирования символа используются только 16 комбинаций, содержащих чередующиеся значения нулей и единиц. В последовательности передаваемых бит число нулей не может быть больше трех. Остальные кодовые комбинации считаются запрещенными.

Спектр потенциального избыточного кода 4B/5B уже спектра манчестерского кода , поэтому избыточный код применяется в новых высокоскоростных технологиях, например, в Fast Ethernet .

Другим способом исключения в передаваемых данных длинных последовательностей нулей является скрэмблирование. Результирующий код вычисляется на основании исходного кода по определенному алгоритму . Например, в качестве такого алгоритма может быть использовано следующее соотношение:

$B_</p> <p> =A_ \oplus B_ \oplus B_$
,

$\oplus$

где – символ сложения по модулю 2,

B_i – значение двоичного кода на выходе скремблера на i-ом такте,

A_i – значение двоичного кода на входе скремблера на i-ом такте,

B_i-3 – значение двоичного кода на выходе скремблера на 3 такта ранее текущего i-го такта,

B_i-5 – значение двоичного кода на выходе скремблера на 5 тактов ранее текущего i-го такта.

Временные параметры Fast Ethernet , указанные в битовых интервалах, остались неизменными по сравнению с технологией Ethernet , но сам битовый интервал уменьшился на порядок и стал равен 0,01 мкс. Технология Fast Ethernet ориентирована на использование в качестве физической среды:

витой пары 5-й категории (спецификация 100Base-TX );
витой пары 3-й категории ( 100Base-T4 );
многомодового волоконно-оптического кабеля ( 100Base-FX ).

Поскольку технология Fast Ethernet должна, во-первых, обеспечивать согласованность с сетями Ethernet , а во-вторых, работать с разной физической средой, физический уровень семиуровневой модели усложнен по сравнению с Ethernet и включает три подуровня:

подуровень согласования (reconciliation sublayer );
подуровень независимого от среды интерфейса (Media Independent Interface, MII);
устройство физического уровня ( Physical Layer Device, PHY ).

Подуровень согласования необходим, чтобы МАС-уровень, который был связан в Ethernet с физическим уровнем интерфейсом AUI , мог работать с новым интерфейсом MII. Кроме того, устройство физического уровня также разделено на три подуровня:

подуровень логического кодирования данных, на котором используются избыточные коды 4B/5B или 8B/6T;
подуровень физического присоединения в зависимости от физической среды формирует сигналы в соответствие с кодами NRZI или MLT -3;
подуровень автопереговоров, позволяющий определить режим работы (полудуплексный или полнодуплексный), скорость передачи данных (10 Мбит/с или 100 Мбит/c) и тип среды передачи в зависимости от спецификации.

В спецификации 100Base-ТX для соединения сетевого адаптера и коммутатора (или коммутаторов между собой) применяются две витых пары UTP 5-й категории или STP Type 1. Максимальная длина сегмента – 100 м. Логическое кодирование – 4В/5В, физическое кодирование – MLT -3. В данной спецификации используется функция автопереговоров для возможности соединения с сетью Ethernet или с устройствами спецификации 100Base-Т4.

Спецификация 100Base-Т4 была создана для того, чтобы задействовать в новой технологии Fast Ethernet уже существующие во многих зданиях витые пары UTP 3-й категории. Полоса пропускания витой пары UTP 3-й категории составляет 16 МГц. Для того чтобы пропустить трафик со скоростью 100 Мбит/с, в данной спецификации используется три витых пары ( рис. 5.2). Четвертая витая пара работает при прослушивании несущей для определения занятости среды.

Рис. 5.2. Четыре витых пары спецификации 100Base-Т4

Таким образом, по каждой витой паре необходимо передавать данные со скоростью 33,3 Мбит/с, что также превышает возможности UTP 3-й категории. Поэтому в этой спецификации используется метод кодирования 8В/6Т, обладающий более узким спектром сигналов по сравнению с 4В/5В. Каждые 8 бит информации кодируются шестью троичными цифрами (триадами). Указанные меры позволили передавать данные со скоростью 100 Мбит/с по трем витым парам UTP 3-й категории.

Витые пары являются самой распространенной средой передачи данных в локальных сетях. Поэтому для них определено 5 режимов обмена данными, которые могут быть реализованы устройствами совместимых технологий Ethernet и Fast Ethernet :

10Base -T – 2 пары UTP 3-й категории;
10Base -T full duplex – 2 пары UTP 3-й категории;
100Base-TX – 2 пары UTP 5-й категории;
100Base-T4 – 4 пары UTP 3-й категории;
100Base-TX full duplex – 2 пары UTP 5-й категории.

Fast Ethernet спецификация 100Base-FX предусматривает работу по двум волокнам оптического многомодового кабеля 62,5/125 мкм в полудуплексном или полнодуплексном режиме. Максимальная длина сегмента в полудуплексном режиме составляет 412 м, а в полнодуплексном – 2000 м. Метод логического кодирования – 4В/5В, физического кодирования – NRZI .

В Ethernet -совместимых технологиях скорость передачи возрастала с 10 Mбит/с до 100 Mбит/с в Fast Ethernet , затем до 1000 Mбит/с в Gigabit Ethernet и, наконец, до 10000 Mбит/с в 10 Gigabit Ethernet . При этом требование преемственности и совместимости было одним из основных, что позволило этим технологиям победить в конкурентной борьбе. Требование совместимости было удовлетворено за счет реализации процесса автопереговоров ( Auto-Negotiation ) о скорости обмена данными. Этот процесс определяет, как два узла связи автоматически договариваются о режиме и скорости обмена данными.

В процессе обмена информацией о допустимой скорости и режиме работы оба коммутатора согласовывают и устанавливают связь с максимальной скоростью, общей для обоих коммутаторов .

Таким образом, до начала обмена данными два устройства должны в процессе автопереговоров установить, в каком режиме они будут работать. Устройство, которое инициирует начало обмена данными, посылает адресату сведения о своем наиболее приоритетном режиме. Низшим приоритетом обладает спецификация 10Base -T. Если адресат поддерживает предложенную технологию, то он подтверждает данный режим, и автопереговоры на этом завершаются. Если адресат не поддерживает предложенную технологию, то он указывает свой режим, в котором и будет производиться обмен данными .

Узлы спецификации 10Base -T не воспринимают запросы узлов с высокоприоритетными спецификациями 100Base-TX и другими. Поэтому, если узел технологии Fast Ethernet не получает ответ на свой запрос , то он устанавливает для себя низкоприоритетный режим 10Base -T.

Автопереговоры были первоначально определены для UTP - реализаций Ethernet , но были расширены для работы с волоконнооптическими линиями.

Для обеспечения совместимости и преемственности формат кадра Fast Ethernet спецификаций 100Base-FX , 100Base-TX в основном совпадает с форматом Ethernet (табл. 5.2).

Основное отличие заключается в том, что в технологии Ethernet признаком свободного состояния среды служило отсутствие несущей, а в технологии Fast Ethernet признаком свободного состояния служит передача по физической среде специального символа Idle . Начало кадра протокола Fast Ethernet отделяется от символов Idle парой символов J и K (11000 и 10001) кода 4В/5В, а конец – символом Т.

Таким образом, технология Fast Ethernet обладает достаточно высокой скоростью 100 Мбит/с и является совместимой с существующей широко распространенной технологией Ethernet . Ограничения диаметра сети до 200 м снимаются при использовании коммутаторов . Технология характеризуется разнообразием используемой физической среды ( оптоволокно , UTP категории 5, UTP категории 3). Перечисленные свойства предопределили широкое распространение технологии Fast Ethernet , которая практически вытеснила технологию Ethernet .

Сетевые технологии никогда не отличались простотой в своем понимании. Тем не менее, это интересно знать. Fast Ethernet - это технология, модифицированная от Ethernet, сосредоточенная в рамках физического уровня (касающиеся кабелей и других физических реализаций). Их описания содержатся в определенных спецификациях.

Что такое спецификации?

Спецификации стандартов носят сокращенное название в виде аббревиатуры IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Они как раз и вносят стандарты в физические компоненты сети. В рамках статьи будут постоянно упоминаться спецификации класса IEEE 802. Именно они определяют принцип физического доступа адаптера к каналу связи и технологию передачи данных.

Вам будет интересно: ONYX BOOX Euclid: читать, работать, учиться

Второй уровень сетевой модели OSI стандарт IEEE 802 подразделяет на два подуровня:

LLC (Logical Link Control) - на этом подуровне происходит управление логическими связями;
MAC (Media Access Control) - на этом подуровне осуществляется управление доступом к устройствам.

Класс спецификаций IEEE 802 включает двенадцать стандартов. Рассмотрим только интересующие нас 802.2 и 802.3.

Стандарты IEEE 802.2 и IEEE 802.3

IEEE 802.2 обеспечивает интерфейс на канальном уровне между типами доступа к среде и сетевым уровнем.

Вам будет интересно: Извещение Почты России: форма бланка, образец заполнения

IEEE 802.3 стандартизирует физические реализации для соответствующего уровня, а также управление доступом к устройствам, использующим шинную топологию и множественный доступ с выделением несущей и обнаружением коллизий.

История развития

Идея создания технологии зародилась в 1992 году среди участников альянса, который впоследствии был назван Fast Ethernet Alliance (FEA). Целью была стандартизация указанной новой технологии, способной объединить все последние наработки в сфере кабельной передачи данных. Они успешно выполнили задачу в 1995 году - был принят стандарт-дополнение (к IEEE 802.3) IEEE 802.3u.

Отличия и общее в сравнении с технологией Ethernet:

Метод с выделением несущей CSMA/CD, используемый в Ethernet, сохранен в технологии Fast Ethernet.
Формат кадра по-прежнему соответствует стандарту IEEE 802.3.
Звездообразная топология сетей сохранилась.
В качестве сред передачи данных используются традиционные витая пара и волоконно-оптический кабель.

"Физика" для быстрого Ethernet

Рассмотрим варианты реализации Fast Ethernet.

100BASE-TX - при такой реализации передача данных осуществляется со скоростью не более 100 Мбит/с. Используется кабель, состоящий из двух витых пар 5 категории. 100 Мбит/с передаются в одной витой паре, но дуплексно (то есть в двух направлениях). В этом случае можно организовать канал связи длиной до 100 метров (2 канала связи по стандартному кабелю).
100BASE-T4 - используется кабель из 4 витых пар третьей категории. Скорость стандартная - до 100 Мбит/с.
100BASE-FX - здесь уже в качестве физической среды канала связи используется волоконно-оптическая жила. Передача связи происходит за счет излучения по двум жилам на длине волны 1310 нм. Направление приема обозначается RX, передачи - TX. Средняя длина сегмента сети - 400 м (режим полудуплекс, гарантированно обнаружение коллизий. Длина линии передачи может составлять более 2 км, при условии использования одномодового волокна.
100BASE-SX - бюджетная альтернатива 100BASE-FX. Рабочее расстояние - до 300 м. Удешевление связано с другой рабочей длиной волны - 850 нм, и с использованием альтернативных оптических компонентов (вместо оптических лазеров - светодиоды). Привлекательный вариант для тех, кому не требуется передача данных на длинные расстояния.
100BASE-BX - использование одного одномодового волокна в паре с мультиплексором, разбивающим сигнал на приемные и передающие волны.
100BASE-LX - передача данных осуществляется на стандартной для технологии скорости 100 Мбит/с. Используется одномодовое оптическое волокно и длина волны 1310 нм. В режиме полнодуплексной передачи можно добиться увеличения длины сегмента канала связи до 15 км.

Здесь рассмотрены основные варианты реализации. В настоящее время существуют еще некоторые модификации.

Адаптеры для Fast Ethernet

Вообще, сетевые адаптеры или NIC (Network Interface Card) – это тип сетевого оборудования, обеспечивающего корректную работу по передаче и приему информации на физическом и канальном уровне.

Рассмотрим основные функции сетевых адаптеров и на примере самого популярного поставщика Realtek разберем особенности определенной модели.

Функции fast ethernet adapter:

Развязка с витой парой.
Непосредственно прием и передача данных.
Согласование скорости на входе в адаптер со скоростями обмена по сети (буферизация).
Разделение данных на блоки для передачи (или соединение их на приеме), оформление их в кадр определенного формата.
Способность распознавать и исправлять ошибки, которые получились в ходе коллизий при передаче.

Сетевые адаптеры могут различаться по нескольким параметрам. Например, используемая шина. Она может быть различной разрядности и типа. Нам интересна шина PCI Fast Ethernet. Она соответствует по разрядности и скорости рассматриваемой технологии.

Realtek

Кстати, тип используемой технологии передачи данных также определяет вид сетевого адаптера. Самый популярный поставщик адаптеров - компания Realtek.

Изучим основные характеристики на примере модели RTL8139 810X fast ethernet. Этот адаптер является высокоинтегрированным одночиповым контроллером, причем достаточно экономичным. Поддерживает универсальную комбинацию приложений. Оснащен интерфейсом общего доступа шины PCI, обеспечивает максимальную безопасность сети и простоту управления.

Характеристики этого Realtek Fast Ethernet адаптера:

Однокристалльный контроллер для локальной шины PCI.
Поддерживает согласование скоростей 10 Мбит/с и 100 Мбит/с.
Поддерживает многофункциональные возможности PCI.
Совместимость с PCI Revision 2.2.
Обеспечивает передачу основных данных шины PCI и передачу данных пространства памяти PCI или пространства ввода/вывода операционных регистров RTL8139 810X.
Поддерживает режим обратной связи.
Возможность работы и в полудуплексном, и в дуплексном режиме.
Включает в себя программируемый размер пакета PCI и раннее пороговое значение Tx/Rx.
Поддерживает тактовую частоту PCI 16,75 МГц-40 МГц.
Совместим со стандартами PC99 и PC2001.
Поддержка светодиодных выводов для различных показателей активности сети.
Поддерживает автоматическое обнаружение вспомогательной мощности и устанавливает соответствующие возможности регистров управления питанием в пространстве конфигурации PCI.

В заключение

Так как Fast Ethernet - это улучшенная технология Ethernet, то замена производится там, где ранее использовался Ethernet, но возникла необходимость увеличения пропускной способности. Основная сфера применения этой технологии сегодня - это сети офисных отделов и групп. Однако замена Ethernet на Fast Ethernet невозможна там, где подключены старые персональные компьютеры с шиной ISA.

В эру информационных технологий сложно представить себе жизнь без интернета. Выбор способа подключения и поиск подходящего интернет-провайдера – одно из первых заданий при переезде на другую квартиру или обустройстве нового офиса. Среди всех доступных способов подключения к сети, наиболее затребованным является Ethernet – предоставление выделенной линии, не требующей модема. Первоначально в качестве передающего элемента использовали коаксиальный кабель, но развитие технологии не стоит на месте. Сегодня телекоммуникационные компании, в частности лидер украинского рынка интернет-услуг UOS , предоставляют доступ к сети на базе оптоволокна.

Главные достоинства Ethernet

Популярность технологии Ethernet объясняется множеством выгод, которые этот способ подключения предоставляет своим пользователям. К его главным преимуществам следует отнести:

1) Скорость. Безусловно, это первое, что нас интересует при выборе интернет-провайдера. Использование оптоволоконного кабеля позволяет технологии соответствовать требованиям современного образа жизни и обеспечивать высокую скорость передачи данных. К примеру, компания «Украинские оптические системы» предлагает своим абонентам скоростной интернет до 1000 Мбит/с, причем это еще не предел, ведь анонсировано, что уже к 2020 году скорость доступа сможет достичь 1 терабита в секунду. С трудом верится, что в момент изобретения Ethernet-технологии передача данных происходила со скоростью всего лишь 2,944 Мбит/с.

2) Постоянный доступ. Для подключения к сети не требуется каждый раз «дозваниваться» до провайдера, как это происходит при коммутируемом доступе с помощью технологии Dial-up. Эта особенность гарантирует стабильную работу интернета без перебоев.

3) Безопасность. Каждому абоненту присваивается отдельный реальный IP-адрес, что гарантирует безопасность и анонимность в сети.

4) Простота и доступность. Подключение выделенной линии происходит в очень быстрые сроки, в частности, представители компании «Украинские оптические системы» заверяют, что для того чтобы начать пользоваться преимуществами скоростного интернета понадобится меньше двух дней.

5)Резервирование гарантированной скорости. Очень важно, что при создании собственной локальной сети общая скорость не делится на несколько устройств, а каждый отдельный компьютер получает одинаково быстрый доступ к интернету скорость. Это преимущество является причиной, почему крупные компании и предприятия малого и среднего бизнеса останавливают свой выбор именно на технологии Ethernet.

Для работы интернета вам не понадобятся дорогостоящие модемы и другие дополнительные устройства и тем более можно забыть о временах, когда для подключения требовалась свободная телефонная линия. Поэтому без преувеличения можно сказать, что технология Ethernet – это перспективный и надежный способ подключения к всемирной сети, который идеально подходит как для частного пользования, так и для бизнес-сферы.

Хорошо известная и наиболее распространенная сетевая технология.

Невысокая стоимость сетевых карт.

Возможность реализации с использованием различных типов кабеля и схем прокладки кабельной системы.

Недостатки сети Ethernet

Снижение реальной скорости передачи данных в сильно загруженной сети, вплоть до ее полной остановки, из-за конфликтов в среде передачи данных.

Трудности поиска неисправностей: при обрыве кабеля отказывает весь сегмент ЛВС, и локализовать неисправный узел или участок сети достаточно сложно.

Краткая характеристика Fast Ethernet.

Fast Ethernet (Быстрый Ethernet) - высокоскоростная технология, предложенная фирмой 3Com для реализации сети Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с, сохранившая в максимальной степени особенности 10-мегабитного Ethernet (Ethernet-10) и реализованная в виде стандарта 802.3u (точнее дополнения к стандарту 802.3 в виде глав с 21 по 30). Метод доступа - такой же, как в Ethernet-10 - CSMA/CD уровня МАС, что позволяет использовать прежнее программное обеспечение и средства управления сетями Ethernet.

Все отличия Fast Ethernet от Ethernet-10 сосредоточены на физическом уровне. Используются 3 варианта кабельных систем:

многомодовый ВОК (используется 2 волокна);

витая пара категории 5 (используется 2 пары);

витая пара категории 3 (используется 4 пары).

Структура сети - иерархическая древовидная, построенная на концентраторах (как 10Base-T и 10Base-F), поскольку не используется коаксиальный кабель.

Диаметр сети Fast Ethernet сокращен до 200 метров, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с Ethernet-10. Тем не менее, возможно построение крупных сетей на основе технологии Fast Ethernet, благодаря широкому распространению недорогих высокоскоростных технологий, а также бурному развитию ЛВС на основе коммутаторов. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (адаптер - коммутатор или коммутатор - коммутатор).

Стандарт IEEE 802.3u определяет 3 спецификации физического уровня Fast Ethernet, несовместимых друг с другом:

100Base-ТX - передача данных по двум неэкранированным парам категории 5 (2 пары UTP категории 5 или STP Type 1);

100Base-Т4 - передача данных по четырем неэкранированным парам категорий 3, 4, 5 (4 пары UTP категории 3, 4 или 5);

100Base-FX - передача данных по двум волокнам многомодового ВОК.

Чему равно время передачи кадра минимальной (максимальной) длины (вместе с преамбулой) в битовых интервалах для сети Ethernet 10Мбит/с?

Что такое PDV (PVV)?

PDV - время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться от самого дальнего узла сети – время двойного оборота (Path Delay Value)

PVV - сокращение межкадрового интервала (Path Variability Value)

Чему равно ограничение на PDV (PVV)?

PDV- не более575 битовых интервала

PVV- при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала

Сколько битовых интервалов составляет достаточный запас надежности для PDV? 4

Когда необходимо рассчитывать максимальное количество повторителей и максимальную длину сети? Почему нельзя просто применить правила «5-4-3» или «4-х хабов»?

Когда разные типы сред передачи

Перечислите основные условия корректной работы сети Ethernet, состоящей из сегментов различной физической природы.

кол-во станций не больше 1024

длины всех ответвлений не больше стандарта

PDVне больше 575

Что понимают под базой сегмента при расчете PDV?

Задержки, вносимые повторителями

Где в худшем случае происходит столкновение кадров: в правом, левом или промежуточном сегменте?

В правом – принимающем

В каком случае необходимо выполнять расчет PDV дважды? Почему?

Если различная длина сегментов на удаленных краях сети, т.к. они имеют разные величины базовой задержки.

Краткая характеристика ЛВС Token Ring.

Token Ring (маркерное кольцо) - сетевая технология, в которой станции могут передавать данные только тогда, когда они владеют маркером, непрерывно циркулирующим по кольцу.

Максимальное число станций в одном кольце - 256.

Максимальное расстояние между станциями зависит от типа передающей среды (линии связи) и составляет:

100 метров - для витой пары (UTP категории 4);

150 метров - для витой пары (IBM тип 1);

3000 метров - для оптоволоконного многомодового кабеля.

До 8 колец (MSAU) могут быть соединены мостами.

Максимальная протяженность сети зависит от конфигурации.

Назначение сетевой технологии Token Ring.

Сеть Token Ring предложена фирмой IBM в 1985 году (первый вариант появился в 1980 году). Назначением Token Ring было объединение в сеть всех типов ЭВМ, выпускаемых фирмой (от ПК до больших ЭВМ).

Каким международным стандартом определена сетевая технология Token Ring?

Token Ring является в настоящее время международным стандартом IEEE 802.5.

Какая пропускная способность обеспечивается в ЛВС Token Ring?

Существует два варианта этой технологии, обеспечивающие скорость передачи данных 4 и 16 Мбит/с соответственно.

Что представляет собой устройство множественного доступа MSAU?

Несколько MSAU могут конструктивно объединяться в группу (кластер/cluster), внутри которого абоненты соединены в кольцо, что позволяет увеличить количество абонентов, подключенных к одному центру.

Каждый адаптер соединяется с MSAU с помощью двух разнонаправленных линий связи.

Нарисовать структуру и описать функционирование ЛВС Token Ring на основе одного (нескольких) MSAU.

Одного – см. выше

Несколько – (продеолжение)…Такими же двумя разнонаправленными линиями связи, входящими в магистральный кабель, могут быть связаны MSAU в кольцо (рис.3.3), в отличие от однонаправленного магистрального кабеля, как это показано на рис.3.2.

Каждый узел ЛВС принимает кадр от соседнего узла, восстанавливает уровни сигналов до номинальных и передает кадр следующему узлу.

Передаваемый кадр может содержать данные или являться маркером, представляющим собой специальный служебный 3-х байтовый кадр. Узел, владеющий маркером, имеет право на передачу данных.

Когда РС необходимо передать кадр, ее адаптер дожидается поступления маркера, а затем преобразует его в кадр, содержащий данные, сформированные по протоколу соответствующего уровня, и передает его в сеть. Пакет передается по сети от адаптера к адаптеру, пока не достигнет адресата, который установит в нем определенные биты для подтверждения того, что кадр получен адресатом, и ретранслирует его далее в сеть. Пакет продолжает движение по сети до возвращения в узел-отправитель, в котором проверяется правильность передачи. Если кадр был передан адресату без ошибок, узел передает маркер следующему узлу. Таким образом, в ЛВС с передачей маркера невозможны столкновения кадров.

В чем отличие физической топологии ЛВС Token Ring от логической?

Физическая топология Token Ring может быть реализована двумя способами:

2) "расширенное кольцо" (рис.3.2).

Логическая топология во всех способах - "кольцо". Пакет передается от узла к узлу по кольцу до тех пор, пока он не вернется в узел, где он был порожден.

Нарисовать возможные варианты структуры ЛВС Token Ring.

2) "расширенное кольцо" (рис.3.2).

Краткое описание функциональной организации ЛВС Token Ring. См. №93

Понятие и функции активного монитора в ЛВС Token Ring.

При инициализации ЛВС Token Ring одна из рабочих станций назначается в качестве активного монитора, на который возлагаются дополнительные контрольные функции в кольце:

временной контроль в логическом кольце с целью выявления ситуаций, связанных с потерей маркера;

формирование нового маркера после обнаружения потери маркера;

формирование диагностических кадров при определенных обстоятельствах.

При выходе активного монитора из строя, назначается новый активный монитор из множества других РС.

Какой режим (способ) передачи маркера используется в ЛВС Token Ring со скоростью 16 Мбит/с?

Для увеличения производительности сети в Token Ring со скоростью 16 Мбит/с используется так называемый режим ранней передачи маркера (Early Token Release - ETR), при котором РС передает маркер следующей РС сразу после передачи своего кадра. При этом у следующей РС появляется возможность передавать свои кадры, не ожидая завершения передачи исходной РС.

Перечислить типы кадров, используемых в ЛВС Token Ring.

маркер; кадр данных; последовательность завершения.

Нарисовать и пояснить формат маркера (кадра данных, последовательности завершения) ЛВС Token Ring.

Формат маркера

НО - начальный ограничитель - [ J|K| 0 |J|K| 0 | 0 | 0 ]

УД - управление доступом - [ P|P|P|T|M|R|R|R]

КО - конечный ограничитель - [ J | K | 1 | J | K | 1 | ПК | ОО ]

Формат кадра данных

СПК - стартовая последовательность кадра

НО - начальный ограничитель - [ J|K| 0 |J|K| 0 | 0 | 0 ]

УД - управление доступом - [ P|P|P|T|M|R|R|R]

УК - управление кадром [FF 00 CCCC]

АН - адрес назначения

АИ - адрес источника

Данные - поле данных

КС - контрольная сумма

ПКК - признак конца кадра

КО - конечный ограничитель

СК - статус кадра [ACRRACRR]

Формат последовательности завершения

Структура поля "управление доступом" в кадре ЛВС Token Ring.

УД - управление доступом (Access Control) - имеет следующую структуру: [ P | P | P | T | M | R | R | R ], где PPP - биты приоритета;

после этого, когда передающий узел, получив вернувшийся кадр данных, формирует новый маркер, он устанавливает его приоритет равным значению поля резервирования у полученного перед этим кадра; таким образом маркер будет передан узлу, установившему в поле резервирования наивысший приоритет;

Назначение битов приоритета (бита маркера, бит монитора, битов резервирования) поля "управление доступом" в маркере ЛВС Token Ring. См выше

В чем отличие кадров уровня MAC от кадров уровня LLC?

УК - управление кадром (Frame Control - FC) определяет тип кадра (MAC или LLC) и контрольный код MAC; однобайтовое поле содержит две области:

[FF 00 CCCC], где FF - формат (тип) кадра: 00 - для кадра типа MAC; 01 - для кадра уровня LLC; (значения 10 и 11 зарезервированы); 00 - неиспользуемые резервные разряды; CCCC - код УДС-кадра MAC (поле физического управления), определяющий к какому типу (определенных стандартом IEEE 802.5) управляющих кадров уровня MAC он принадлежит;

В каком поле кадра данных указывается принадлежность к типу MAC (LLC)? В поле УК (см.выше)

Длина поля данных в кадрах ЛВС Token Ring.

специального ограничения на длину поля данных нет, хотя практически оно возникает из-за ограничений на допустимое время занятия сети отдельной рабочей станцией и составляет 4096 байт и может достигать 18 Кбайт для сети со скоростью передачи 16 Мбит/с.

Какую дополнительную информацию и для чего содержит концевой разделитель кадра ЛВС Token Ring?

КО - конечный ограничитель, содержащий, кроме уникальной последовательности электрических импульсов, еще две области длиной 1 бит каждая:

бит промежуточного кадра (Intermediate Frame), принимающий значения:

1, если данный кадр является частью многопакетной передачи,

0, если кадр является последним или единственным;

бит обнаруженной ошибки (Error-detected), который устанвливается в 0 в момент создания кадра в источнике и может быть изменен на значение 1 в случае обнаружения ошибки при прохождении через узлы сети; после этого кадр ретранслируется без контроля шибок в последующих узлах до достижения узла источника, который в этом случае предпримет повторную попытку передачи кадра;

Как функционирует сеть Token Ring, если "бит обнаруженной ошибки" в концевом разделителе кадра имеет значение "1"?

после этого кадр ретранслируется без контроля шибок в последующих узлах до достижения узла источника, который в этом случае предпримет повторную попытку передачи кадра;

Структура поля "статус пакета" кадра данных ЛВС Token Ring.

СК - (состояние) статус кадра (Frame Status - FS) - однобайтовое поле, содержащее 4 резервных бита (R) и два внутренних поля:

бит (индикатор) распознавания адреса (A);

бит (индикатор) копирования пакета (С): [AC RR AC RR]

Так как контрольная сумма не охватывает поле СП, то каждое однобитное поле в байте задублировано для гарантии достоверности данных.

Передающий узел устанавливает в 0 биты А и С.

Приемный узел после получения кадра устанавливает бит А в 1.

Если после копирования кадра в буфер приемного узла не обнаружено ошибок в кадре, то бит С также устанавливается в 1.

Таким образом, признаком успешной передачи кадра является возвращение кадра к источнику с битами: А=1 и С=1.

А=0 означает, что станции-адресата больше нет в сети или РС вышла из строя (выключена).

А=1 и С=0 означает, что произошла ошибка на пути кадра от источника к адресату (при этом также будет установлен в 1 бит обнаружения ошибки в концевом разделителе).

А=1, С=1 и бит обнаружения ошибки = 1 означает, что ошибка произошла на обратном пути кадра от адресата к источнику, после того как кадр был успешно принят узлом-адресатом.

О чем свидетельствует значение "бита распознавания адреса" ("бита копирования пакета в буфер"), равное 1 (0)? - См выше

Максимальное число станций в одном кольце ЛВС Token Ring равно . - 256

Чему равно максимальное расстояние между станциями в ЛВС Token Ring?

Максимальное расстояние между станциями зависит от типа передающей среды

(линии связи) и составляет:

100 метров - для витой пары (UTP категории 4);

150 метров - для витой пары (IBM тип 1);

3000 метров - для оптоволоконного многомодового кабеля.

Достоинства и недостатки Token Ring.

Достоинства Token Ring:

отсутствие конфликтов в среде передачи данных;

обеспечивается гарантированное время доступа всем пользователям сети;

сеть Token Ring хорошо функционирует и при больших нагрузках, вплоть до нагрузки 100%, в отличие от Ethernet, в которой уже при нагрузке 30% и более существенно возрастает время доступа; это крайне важно для сетей реального времени;

больший допустимый размер передаваемых данных в одном кадре (до 18 Кбайт), по сравнению с Ethernet, обеспечивает более эффективное функционирование сети при передаче больших объемов данных;

реальная скорость передачи данных в сети Token Ring может оказаться выше, чем в обычном Ethernet (реальная скорость зависит от особенностей аппаратуры используемых адаптеров и от быстродействия компьютеров сети).

Недостатки Token Ring:

более высокая стоимость сети Token Ring по сравнению с Ethernet, так как:

дороже адаптеры из-за более сложного протокола Token Ring;

дополнительные затраты на приобретение концентраторов MSAU;

меньшие размеры сети Token Ring по сравнению с Ethernet;

необходимость контроля за целостностью маркера.

В каких ЛВС отсутствуют конфликты в среде передачи данных (обеспечивается гарантированное время доступа всем пользователям сети)?

- В ЛВС с маркерным доступом

Краткая характеристика ЛВС FDDI.

Максимальное число станций в кольце - 500.

Максимальная протяженность сети - 100 км.

Среда передачи - оптоволоконный кабель (возможно применение витой пары).

Максимальное расстояние между станциями зависит от типа передающей среды и составляет:

2 км - для оптоволоконного многомодового кабеля.

50 (40 ?) км - для оптоволоконного одномодового кабеля;

100 м - для витой пары (UTP категории 5);

100 м - для витой пары (IBM тип 1).

Метод доступа - маркерный.

Скорость передачи данных - 100 Мбит/с (200 Мбит/с для дуплексного режима передачи).

Ограничение на общую длину сети обусловлено ограничением времени полного прохождения сигнала по кольцу для обеспечения предельно допустимого времени доступа. Максимальное расстояние между абонентами определяется затуханием сигналов в кабеле.

Что означает аббревиатура FDDI?

FDDI (Fiber Distributed Data Interface -оптоволоконный интерфейс распределения данных) - одна из первых высокоскоростных технологий ЛВС.

Назначение сетевой технологии FDDI.

Стандарт FDDI ориентирован на высокую скорость передачи данных - 100 Мбит/с. Этот стандарт задумывался так, чтобы максимально соответствовать стандарту IEEE 802.5 Token Ring. Небольшие отличия от этого стандарта определяются необходимостью обеспечения большей скорости передачи данных на большие расстояния.

FDDI-технология предусматривает использование оптического волокна в качестве среды передачи, что обеспечивает:

высокую скорость передачи данных - 100 Мбит/с;

большие расстояния между станциями (для многомодового волокна - 2 км; для одномодового при использовании лазерных диодов - до 40 км; максимальная длина всей сети - 200 км).

Какая пропускная способность обеспечивается в ЛВС FDDI?

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Читайте также: