Максимальное количество абонентов в сети ethernet

Обновлено: 05.07.2024

В сети Fast Ethernet не предусмотрена физическая топология "шина", используется только "пассивная звезда" или "пассивное дерево". К тому же в Fast Ethernet гораздо более жесткие требования к предельной длине сети. Ведь при увеличении в 10 раз скорости передачи и сохранении формата пакета его минимальная длина становится в десять раз короче (5.12 икс против 51.2 мкс в Ethernet). Допустимая величина двойного времени прохождения сигнала по сети уменьшается в 10 раз.

Для передачи информации в сети Ethernet применяется стандартный код Манчестер-П. При этом один уровень сигнала нулевой, а другой – отрицательный, то есть постоянная составляющая сигнала не равна нулю. При отсутствии передачи потенциал в сети нулевой. Гальваническая развязка осуществляется аппаратурой адаптеров, репитеров и концентраторов. При этом приемопередатчик сети гальванически развязан от остальной аппаратуры с помощью трансформаторов и изолированного источника питания, а с кабелем сети соединен напрямую.

Рис. 5.2. Структура пакета сети Ethernet, (цифры показывают количество байт)

Доступ к сети Ethernet осуществляется по случайному методу CSMA/ CD, обеспечивающему полное равноправие абонентов. В сети используются пакеты переменной длины со структурой, представленной на рис. 5.2. Длина кадра Ethernet (то есть пакета без преамбулы) должна быть не менее 512 битовых интервалов, или 51.2 мкс (именно такова предельная величина двойного времени прохождения в сети). Предусмотрена индивидуальная, групповая и широковещательная адресация.

В пакет Ethernet входят следующие поля:

Преамбула состоит из 8 байт, первые семь из которых представляют собой код 10101010, а последний восьмой – код 10101011. В стандарте IEEE 802.3 этот последний байт называется признаком начала кадра (SFD – Start of Frame Delimiter) и образует отдельное поле пакета.
Адрес получателя (приемника) и адрес отправителя (передатчика) включают по 6 байт и строятся по стандарту, описанному в разделе 3.2. Эти адресные поля обрабатываются аппаратурой абонентов.
Поле управления (L/T – Length/Type) содержит информацию о длине поля данных. Оно может также определять тип используемого протокола. Принято считать, что если значение этого поля не больше 1500, то оно определяет длину поля данных. Если же его значение больше 1500, то оно определяет тип кадра. Поле управления обрабатывается программно.
Поле данных должно включать в себя от 46 до 1500 байт данных. Если пакет должен содержать менее 46 байт данных, то поле данных дополняется байтами заполнения. Согласно стандарту IEEE 802.3, в структуре пакета выделяется специальное поле заполнения (pad data – незначащие данные), которое может иметь нулевую длину, когда данных достаточно (больше 46 байт).
Поле контрольной суммы (FCS – Frame Check Sequence) содержит 32-разрядную циклическую контрольную сумму пакета (CRC) и служит для проверки правильности передачи пакета.

Таким образом, минимальная длина кадра (пакета без преамбулы) составляет 64 байта (512 бит). Именно эта величина определяет максимально допустимую двойную задержку распространения сигнала по сети в 512 битовых интервалов (51.2 мкс для Ethernet, 5.12 мкс для Fast Ethernet). Стандарт предполагает, что преамбула может уменьшаться при прохождении пакета через различные сетевые устройства, поэтому она не учитывается. Максимальная длина кадра равна 1518 байтам (12144 бита, то есть 1214.4 мкс для Ethernet, 121.44 мкс для Fast Ethernet). Это важно для выбора размера буферной памяти сетевого оборудования и для оценки общей загруженности сети.

Для сети Ethernet, работающей на скорости 10 Мбит/с, стандарт определяет четыре основных типа среды передачи информации:

10BASE5 (толстый коаксиальный кабель);
10 BASE2 (тонкий коаксиальный кабель);
1OBASE-T (витая пара);
10BASE-FL (оптоволоконный кабель).

Обозначение среды передачи включает в себя три элемента: цифра "10" означает скорость передачи 10 Мбит/с, слово BASE означает передачу в основной полосе частот (то есть без модуляции высокочастотного сигнала), а последний элемент означает допустимую длину сегмента: "5" – 500 метров, "2" – 200 метров (точнее, 185 метров) или тип линии связи: "Т" – витая пара (от английского "twisted-pair"), "F" – оптоволоконный кабель (от английского "fiber optic").

Точно так же для сети Ethernet, работающей на скорости 100 Мбит/с (Fast Ethernet) стандарт определяет три типа среды передачи:

100BASE-T4 (счетверенная витая пара);
100BASE-TX (сдвоенная витая пара);
100BASE-FX (оптоволоконный кабель).

Здесь цифра "100" означает скорость передачи 100 Мбит/с, буква "Т" означает витую пару, буква "F" – оптоволоконный кабель. Типы 1OOBASE-ТХ и 100BASE-FX иногда объединяют под именем 100BASE-X, а 100BASE-T4 и 100BASE-TX – под именем 100BASE-T.

Подробнее особенности аппаратуры Ethernet, а также алгоритма управления обменом CSMA/CD и алгоритма вычисления циклической контрольной суммы (CRC) будут рассмотрены далее в специальных разделах книги. Здесь же мы только отметим, что сеть Ethernet не отличается ни рекордными характеристиками, ни оптимальными алгоритмами, она уступает по ряду параметров другим стандартным сетям. Но благодаря мощной поддержке, высочайшему уровню стандартизации, огромным объемам выпуска технических средств, Ethernet резко выделяется среди других стандартных сетей, и поэтому любую другую сетевую технологию принято сравнивать именно с Ethernet.

За время, прошедшее с момента появления первых локальных сетей, было разработано несколько сот самых разных сетевых технологий, однако заметное распространение получили немногие. Это связано, прежде всего, с высоким уровнем стандартизации принципов организации сетей и с поддержкой их известными компаниями. Тем не менее, не всегда стандартные сети обладают рекордными характеристиками, обеспечивают наиболее оптимальные режимы обмена. Но большие объемы выпуска их аппаратуры и, следовательно, ее невысокая стоимость дают им огромные преимущества. Немаловажно и то, что производители программных средств также в первую очередь ориентируются на самые распространенные сети. Поэтому пользователь , выбирающий стандартные сети, имеет полную гарантию совместимости аппаратуры и программ.

В настоящее время уменьшение количества типов используемых сетей стало тенденцией. Дело в том, что увеличение скорости передачи в локальных сетях до 100 и даже до 1000 Мбит/с требует применения самых передовых технологий, проведения дорогих научных исследований. Естественно, это могут позволить себе только крупнейшие фирмы, которые поддерживают свои стандартные сети и их более совершенные разновидности. К тому же большинство потребителей уже установило у себя какие-то сети и не желает сразу и полностью заменять сетевое оборудование. В ближайшем будущем вряд ли стоит ожидать того, что будут приняты принципиально новые стандарты.

На рынке предлагаются стандартные локальные сети всех возможных топологий, так что выбор у пользователей имеется. Стандартные сети обеспечивают широкий диапазон допустимых размеров сети, количества абонентов и, что не менее важно, цен на аппаратуру. Но сделать выбор все равно непросто. Ведь в отличие от программных средств, заменить которые нетрудно, аппаратура обычно служит многие годы, ее замена ведет не только к значительным затратам, к необходимости перекладки кабелей, но и к пересмотру системы компьютерных средств организации. В связи с этим ошибки в выборе аппаратуры обычно обходятся гораздо дороже ошибок при выборе программных средств.

В данной главе будут рассмотрены основные особенности аппаратуры наиболее популярных локальных сетей, что несомненно поможет читателю при необходимости сделать правильный выбор.

В табл. 7.1 приведены характеристики классических вариантов стандартных локальных сетей. Все стандартные сети имеют несколько вариантов, отличающихся типом используемого кабеля, скоростями передачи, допустимыми размерами сети. О них подробнее рассказано в разделах, посвященных конкретным типам сетей.

Сети Ethernet и Fast Ethernet

Наибольшее распространение среди стандартных сетей получила сеть Ethernet . Впервые она появилась в 1972 году (разработчиком выступила известная фирма Xerox). Сеть оказалась довольно удачной, и вследствие этого ее в 1980 году поддержали такие крупнейшие компании, как DEC и Intel ( объединение этих компаний назвали DIX по первым буквам их названий). Их стараниями в 1985 году сеть Ethernet стала международным стандартом, ее приняли крупнейшие международные организации по стандартам: комитет 802 IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers ) и ECMA (European Computer Manufacturers Association ).

Стандарт получил название IEEE 802.3 ( по -английски читается как "eight oh two dot three"). Он определяет множественный доступ к моноканалу типа шина с обнаружением конфликтов и контролем передачи, то есть с уже упоминавшимся методом доступа CSMA/CD . Этому стандарту удовлетворяли и некоторые другие сети, так как уровень его детализации невысок. В результате сети стандарта IEEE 802.3 нередко были несовместимы между собой как по конструктивным, так и по электрическим характеристикам. Однако в последнее время стандарт IEEE 802.3 считается стандартом именно сети Ethernet .

Основные характеристики первоначального стандарта IEEE 802.3:

топология – шина;
среда передачи – коаксиальный кабель;
скорость передачи – 10 Мбит/с;
максимальная длина сети – 5 км;
максимальное количество абонентов – до 1024;
длина сегмента сети – до 500 м;
количество абонентов на одном сегменте – до 100;
метод доступа – CSMA/CD;
передача узкополосная, то есть без модуляции (моноканал).

Строго говоря, между стандартами IEEE 802.3 и Ethernet существуют незначительные отличия, но о них обычно предпочитают не вспоминать.

Сеть Ethernet сейчас наиболее популярна в мире (более 90% рынка), предположительно таковой она и останется в ближайшие годы. Этому в немалой степени способствовало то, что с самого начала характеристики, параметры, протоколы сети были открыты, в результате чего огромное число производителей во всем мире стали выпускать аппаратуру Ethernet , полностью совместимую между собой.

В классической сети Ethernet применялся 50-омный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий). Однако в последнее время (с начала 90-х годов) наибольшее распространение получила версия Ethernet , использующая в качестве среды передачи витые пары. Определен также стандарт для применения в сети оптоволоконного кабеля. Для учета этих изменений в изначальный стандарт IEEE 802.3 были сделаны соответствующие добавления. В 1995 году появился дополнительный стандарт на более быструю версию Ethernet , работающую на скорости 100 Мбит/с (так называемый Fast Ethernet , стандарт IEEE 802.3u), использующую в качестве среды передачи витую пару или оптоволоконный кабель . В 1997 году появилась и версия на скорость 1000 Мбит/с ( Gigabit Ethernet , стандарт IEEE 802.3z ).

Помимо стандартной топологии шины все шире применяются топологии типа пассивная звезда и пассивное дерево . При этом предполагается использование репитеров и репитерных концентраторов, соединяющих между собой различные части ( сегменты ) сети. В результате может сформироваться древовидная структура на сегментах разных типов (рис. 7.1).

В качестве сегмента (части сети) может выступать классическая шина или единичный абонент . Для шинных сегментов используется коаксиальный кабель , а для лучей пассивной звезды (для присоединения к концентратору одиночных компьютеров) – витая пара и оптоволоконный кабель . Главное требование к полученной в результате топологии – чтобы в ней не было замкнутых путей (петель). Фактически получается, что все абоненты соединены в физическую шину, так как сигнал от каждого из них распространяется сразу во все стороны и не возвращается назад (как в кольце).

Максимальная длина кабеля сети в целом (максимальный путь сигнала) теоретически может достигать 6,5 километров, но практически не превышает 3,5 километров.

Наибольшее распространение среди стандартных сетей получила сеть Ethernet. Впервые она появилась в 1972 году (разработчиком выступила известная фирма Xerox). Сеть оказалась довольно удачной, и вследствие этого ее в 1980 году поддержали такие крупнейшие компании, как DEC и Intel (объединение этих компаний назвали DIX по первым буквам их названий). Их стараниями в 1985 году сеть Ethernet стала международным стандартом, ее приняли крупнейшие международные организации по стандартам: комитет 802 IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) и ECMA (European Computer Manufacturers Association).

Стандарт получил название IEEE 802.3 (по-английски читается как «eight oh two dot three»). Он определяет два режима работы:

полудуплексный (half duplex), в котором используется множественный доступ к моноканалу типа шина с обнаружением конфликтов и контролем передачи – метод доступа CSMA/CD – в любой момент времени абонент сети может выполнять либо прием, либо передачу данных, но не обе эти задачи
полнодуплексный (full duplex) - в любой момент времени абонент сети может одновременно выполнять прием и передачу данных.

Этому стандарту удовлетворяли и некоторые другие сети, так как уровень его детализации невысок. В результате сети стандарта IEEE 802.3 нередко были несовместимы между собой как по конструктивным, так и по электрическим характеристикам. Однако в последнее время стандарт IEEE 802.3 считается стандартом именно сети Ethernet.

Основные характеристики первоначального стандарта IEEE 802.3:

топология – шина
среда передачи – коаксиальный кабель
скорость передачи – 10 Мбит/с
максимальная длина сети – 5 км
максимальное количество абонентов – до 1024
длина сегмента сети – до 500 м
количество абонентов на одном сегменте – до 100
метод доступа – CSMA/CD

Сеть Ethernet сейчас наиболее популярна в мире (более 90% рынка), предположительно таковой она и останется в ближайшие годы. Этому в немалой степени способствовало то, что с самого начала характеристики, параметры, протоколы сети были открыты, в результате чего огромное число производителей во всем мире стали выпускать аппаратуру Ethernet, полностью совместимую между собой.

Следует отметить, что сеть Ethernet не отличается ни рекордными характеристиками, ни оптимальными алгоритмами, она уступает по ряду параметров другим стандартным сетям. Но благодаря мощной поддержке, высочайшему уровню стандартизации, огромным объемам выпуска технических средств, Ethernet выгодно выделяется среди других стандартных сетей, и поэтому любую другую сетевую технологию принято сравнивать именно с Ethernet.

Для сети Ethernet, работающей на скорости 10 Мбит/с, стандарт определяет четыре основных типа сегментов сети, ориентированных на различные среды передачи информации:

10BASE5 (толстый коаксиальный кабель);
10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель);
10BASE-T (витая пара);
10BASE-FL (оптоволоконный кабель).

Наименование сегмента включает в себя три элемента: цифра «10» означает скорость передачи 10 Мбит/с, слово BASE – передачу в основной полосе частот (то есть без модуляции высокочастотного сигнала), а последний элемент – допустимую длину сегмента: «5» – 500 метров, «2» – 200 метров (точнее, 185 метров) или тип линии связи: «Т» – витая пара (от английского «twisted-pair»), «F» – оптоволоконный кабель (от английского «fiber optic»).

В сети используются пакеты переменной длины. Минимальная длина кадра составляет 64 байта, максимальная равна 1518 байтам. Предусмотрена индивидуальная, групповая и широковещательная адресация.

Помимо стандартной топологии шина применяется топология типа пассивная звезда, при этом предполагается использование репитеров и репитерных концентраторов, соединяющих между собой различные части (сегменты) сети. В качестве сегмента (части сети) может выступать классическая шина или единичный абонент. Для шинных сегментов используется коаксиальный кабель, а для лучей пассивной звезды (для присоединения к концентратору одиночных компьютеров) – витая пара и оптоволоконный кабель. Главное требование к полученной в результате топологии – чтобы в ней не было замкнутых путей (петель). Фактически получается, что все абоненты соединены в физическую шину, так как сигнал от каждого из них распространяется сразу во все стороны и не возвращается назад (как в кольце).

В 1995 году появился дополнительный стандарт на более быструю версию Ethernet, работающую на скорости 100 Мбит/с (так называемый Fast Ethernet, стандарт IEEE 802.3u), использующую в качестве среды передачи витую пару или оптоволоконный кабель. В 1997 году появилась и версия на скорость 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet, стандарты IEEE 802.3z и 802.3ab), а в 2002 году появилась версия на скорость 10 Гбит/с (10G Ethernet, стандарты IEEE 802.3ae и 802.3an).

Развитие технологии Ethernet идет по пути все большего отхода от первоначального стандарта. Применение новых сред передачи и коммутаторов позволяет существенно увеличить размер сети. Отказ от старого способа кодирования (в сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) обеспечивает увеличение скорости передачи данных и снижение требований к кабелю. Отказ от метода управления CSMA/CD (при полнодуплексном режиме обмена) дает возможность резко повысить эффективность работы и снять ограничения с длины сети. Тем не менее, все новые разновидности сети также называются сетью Ethernet.

Правильные ответы выделены зелёным цветом.
Все ответы: В курсе рассматриваются стандартные локальные сети, их достоинства и недостатки, алгоритмы работы, перспективы развития.

Какой параметр сетевого адаптера важен менее других?

Какой параметр сетевого сервера важен менее других?

Какова длина пакета сети Ethernet/Fast Ethernet без преамбулы?

Какой стандартный сегмент Ethernet обеспечивает максимальную длину на электрическом кабеле?

(5) все сегменты обеспечивают одинаковую максимальную длину

Что такое путь максимальной длины в сети Ethernet/Fast Ethernet?

(3) путь между двумя абонентами с максимальной задержкой сигнала

(5) максимальный путь между важнейшими абонентами сети

Какое сетевое устройство анализирует содержимое поля данных пакета?

К чему приводит увеличение скорости сети со 100 Мбит/с до 1000 Мбит/с?

(1) к появлению возможности смотреть видеофильмы в реальном времени

(2) к увеличению интегральной скорости пересылки файлов в 10 раз

(4) к необходимости применения только оптоволоконных кабелей

(5) к появлению возможности использования полнодуплексного режима

Какую информацию содержит поле управления в пакете Ethernet/Fast Ethernet?

(1) информацию о номере пакета и сведения об ошибках передачи

(3) информацию о полной длине пакета и о контрольной сумме

(5) информацию о количестве байт данных или о типе пакета

Как действует абонент при обнаружении коллизий при методе CSMA/CD?

(1) передает свой пакет до конца и затем повторяет передачу

(2) прекращает передачу и ждет запроса от получателя пакета

(3) прекращает передачу пакета и повторяет попытку передать

Разъемы какого типа не используются в сегменте 10BASE-FL?

Как в сети Ethernet учитываются задержки сетевых адаптеров и концентраторов?

(2) эти задержки указываются в документации на аппаратуру

(3) эти задержки включены в задержки кабелей на метр длины

(4) эти задержки входят в задержки сегментов в качестве констант

(5) эти задержки всегда постоянны и учитываются автоматически

Какие промежуточные сетевые устройства не допускают управления по протоколу SNMP ?

(5) все перечисленные устройства допускают такое управление

Какой сегмент сети 10Gigabit Ethernet описывается стандартом IEEE 802.3an ?

В чем основное преимущество сети FDDI перед остальными стандартными сетями?

Какой кадр можно уверенно считать не искаженным коллизией?

(2) кадр, для которого выполняются все три перечисленные условия

Какой тип сегмента не распознается механизмом автосогласования (Auto-Negotiation)?

Какой метод нельзя применять для преодоления ограничений на размер сети (зоны конфликта) Ethernet?

(3) пропускание пакетов с неверной контрольной суммой

(2) коммутаторы, поддерживающие алгоритм Spanning Tree

Какой основной недостаток сети FDDI по сравнению с другими стандартными сетями?

Какова должна быть разрядность образующего полинома для 16-разрядной контрольной суммы?

Что обеспечивает механизм автосогласования (Auto-Negotiation)?

(1) автоматический выбор максимально возможной скорости обмена

(2) обеспечение работы любой аппаратуры Ethernet на скорости 100 Мбит/с

(3) обеспечение совместимости сети Ethernet/Fast Ethernet с сетями других типов

(5) автоматическое согласование методов кодирования различных сегментов

Чем определяется величина времени доступа к сети при полнодуплексном обмене?

(5) она сильно зависит от интенсивности обмена по сети

Из приведенных ниже записей выделите топологии, применяемые в Ethernet

Каково главное преимущество сети Wi-Fi перед сетью Ethernet/Fast Ethernet?

Минимальный интервал между пакетами в CSMA/CD носит название

Сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети, носит название

На интегральную скорость передачи информации влияют

Какая сеть не гарантирует величину времени доступа?

Максимальная скорость передачи в сегменте 10BASE-5 составляет

К основным характеристикам сетевых концентраторов следует отнести

Для скорости выше 10 000 Мбит/с единственной доступной средой передачи является

К составляющим частям топологии сети Ethernet следует отнести

Передаваемый в сети Ethernet кадр, размером меньше 512 байт, называется

На физическом конце сети 10BASE-2 Т-коннектор, присоединённый к рабочей станции требует установки терминатора

В какой сети сетевая нагрузка не разделяется: с коммутатором или с концентратором?

Максимальная скорость передачи данных в сети Fast Ethernet в полудуплексе составляет

К критическим ситуациям сквозных коммутаторов следует отнести

(1) потерю пакетов при одновременном приходе на коммутатор нескольких пакетов

К функциям сетевого администратора следует отнести

К составляющим частям информационного пакета Wi-Fi следует отнести

Какая сеть дороже: с коммутатором или с концентратором?

Кабель сети 10BASE-T для передачи данных между концентратором и узлом сети называется

Чему равна двойная задержка на метр для сети Fast Ethernet с кабелем UTP CAT3 ?

Какая ошибка не регистрируются и не исправляются репитерными концентраторами?

Что такое (или кто такой) системный администратор сети?

(1) программа, контролирующая производительность сети

(2) специалист, осуществляющий управление работой сети

(5) устройство, следящее за правильностью обмена по сети

Какую функцию выполняет концентратор сети Token-Ring?

Как в сети Fast Ethernet учитывается сокращение межпакетного интервала (IPG)?

(1) для Fast Ethernet расчет этой величины в принципе не нужен

(2) сокращение IPG заложено в величины задержек абонентов

(3) сокращение IPG учитывается автоматически при расчете PDV

(5) на скорости 100 Мбит/с сокращения IPG не происходит

Какое сетевое устройство не может поддерживать обмен между сегментами с разными скоростями?

(5) все перечисленные устройства могут поддерживать такой обмен

Какой сегмент сети Gigabit Ethernet наименее перспективен?

Каково основное преимущество сети Token-Ring по сравнению с Ethernet/Fast Ethernet?

Как высчитывается задержка повторной передачи в методе CSMA/CD?

(3) задержка при каждой повторной передаче увеличивается вдвое

(5) способ вычисления задержки зависит от изготовителя адаптера

(1) возможность применения топологий типа кольцо и шина

(2) применение маркерного и централизованного методов управления обменом

(3) совместимость с Ethernet и высокая скорость передачи

(4) максимальное расстояние между компьютерами, максимальное число объединяемых компьютеров

(5) возможность использования любых линий передачи (витых пар, коаксиального и оптоволоконного кабелей)

Сколько концентраторов может присутствовать в сети (области коллизий) Fast Ethernet?

Читайте также: