Технология за локална мрежа. Основни технологии или мрежови технологии на локални мрежи. Мрежови операционни системи

Бързо развитие локални мрежи, който сега е допълнително въплътен в 10 Gigabit Ethernet стандарта и строителните технологии безжични мрежи IEEE 802.11b/a привлича все повече внимание. Ethernet технологията вече се е превърнала в стандарт за кабелни мрежи. И въпреки че Ethernet технологията не е открита в класическата си форма от дълго време, идеите, които първоначално бяха заложени в протокола IEEE 802.3, получиха своето логично продължение както в технологиите Fast Ethernet, така и в Gigabit Ethernet. В името на историческата справедливост отбелязваме, че технологии като Token Ring, ARCNET, 100VG-AnyLAN, FDDI и Apple Talk също заслужават внимание. Добре. Нека възстановим историческата справедливост и си спомним технологиите от отминалите дни.

Мисля, че няма нужда да говорим за бързия прогрес в полупроводниковата индустрия, наблюдаван през последното десетилетие. Мрежовото оборудване претърпя съдбата на цялата индустрия: лавинообразен ръст на производството, високи скорости и минимални цени. През 1995 г., която се смята за повратна точка в историята на интернет, бяха продадени около 50 милиона нови Ethernet портове. Добро начало за пазарно господство, което стана съкрушително през следващите пет години.

Това ценово ниво не се предлага за специализирано телекомуникационно оборудване. Сложността на устройството в случая не играе особена роля - по-скоро е въпрос на количество. Сега това изглежда съвсем естествено, но преди десет години безусловното господство на Ethernet далеч не беше очевидно (например в индустриалните мрежи все още няма ясен лидер).

Но само в сравнение с други методи за изграждане на мрежи могат да се идентифицират предимствата (или недостатъците) на днешния лидер.

Основни методи за достъп до средата до предавателната среда

Физическите принципи, според които работи оборудването, не са прекалено сложни. Според метода за получаване на достъп до преносната среда те могат да бъдат разделени на два класа: детерминирани и недетерминирани.

При детерминираните методи за достъп предавателната среда се разпределя между възлите, като се използва специален контролен механизъм, който гарантира предаването на данни от възлите в рамките на определен период от време.

Най-често срещаните (но далеч не единствените) детерминирани методи за достъп са методът на анкета и методът на прехвърляне на права. Методът на анкетиране е малко полезен в локалните мрежи, но се използва широко в индустрията за контрол на технологичните процеси.

Методът за прехвърляне на права, напротив, е удобен за прехвърляне на данни между компютри. Принципът на работа е предаване на служебно съобщение - токен - по мрежа с пръстеновидна логическа топология.

Получаването на токен предоставя на устройството правото за достъп до споделения ресурс. Избор работна станцияв този случай е ограничен само до две възможности. Във всеки случай трябва да изпрати токена до следващото устройство по ред. Освен това, това може да стане след предаване на данните на получателя (ако са налични) или веднага (ако няма информация, която трябва да бъде предадена). По време на преминаването на данни маркерът отсъства в мрежата, други станции нямат възможност за предаване и сблъсъците са невъзможни по принцип. За обработка възможни грешки, в резултат на което маркерът може да се загуби, има механизъм за неговото регенериране.

Методите за произволен достъп се наричат ​​недетерминирани. Те осигуряват конкуренция между всички мрежови възли за правото на предаване. Възможни са едновременни опити за предаване от няколко възела, което води до сблъсъци.

Най-разпространеният метод от този тип е CSMA/CD (множествен достъп/откриване на сблъсъци). Преди да предаде данни, устройството слуша мрежата, за да се увери, че никой друг не я използва. Ако предавателната среда се използва от някого в този момент, адаптерът забавя предаването, но ако не, той започва да предава данни.

В случай, че два адаптера, открили свободна линия, започнат да предават едновременно, възниква сблъсък. Когато бъде засечен, и двете предавания се прекъсват и устройствата повтарят предаването след известно време (разбира се, след като първо „прослушат“ отново канала, за да видят дали е зает). За да получи информация, устройството трябва да получи всички пакети в мрежата, за да определи дали то е дестинацията.

От историята на Ethernet

Ако започнем да разглеждаме локалните мрежи с друга технология, ще пропуснем истинското значение, което Ethernet в момента има в тази област. Дали поради преобладаващите обстоятелства или поради технически предимства, днес той няма конкуренция, заемайки около 95% от пазара.

Рожденият ден на Ethernet е 22 май 1973 г. На този ден Робърт Меткалф и Дейвид Богс публикуваха описание на експерименталната мрежа, която бяха изградили в изследователския център на Xerox. Той се основава на дебел коаксиален кабел и осигурява скорост на трансфер на данни от 2,94 Mbit/s. Нова технологияполучи името Ethernet (мрежа по въздуха) в чест на радиомрежата на Хавайския университет ALOHA, която използва подобен механизъм за разделяне на предавателната среда (радио ефир).

До края на 70-те години Ethernet имаше солидна теоретична основа. И през февруари 1980 г. Xerox, заедно с DEC и Intel, представиха разработката IEEE, която три години по-късно беше одобрена като стандарт 802.3.

Недетерминираният метод на Ethernet за получаване на достъп до средата за предаване на данни е множествен достъп със сензор за носеща връзка с детекция на сблъсък (CSMA/CD). Просто казано, устройствата споделят предавателната среда хаотично, на случаен принцип. В този случай алгоритъмът може да доведе до далеч от еднакво разрешаване на конкуренцията между станциите за достъп до средата. Това от своя страна може да причини дълги забавяния на достъпа, особено при претоварени условия. В екстремни случаи скоростта на предаване може да падне до нула.

Поради този неорганизиран подход дълго се смяташе (и все още е), че Ethernet не осигурява висококачествено предаване на данни. Предвиждаше се, че той ще бъде заменен първо от Token Ring, след това от ATM, но в действителност всичко се случи обратното.

Фактът, че Ethernet все още доминира на пазара, се дължи на големите промени, през които е претърпял през 20-годишното си съществуване. Този „гигабит“ в пълен дуплекс, който сега виждаме в мрежите начално ниво, малко прилича на основателя на семейството 10Base 5. В същото време, след въвеждането на 10Base-T, съвместимостта се поддържа както на ниво взаимодействие на устройства, така и на ниво кабелна инфраструктура.

Развитие от просто към сложно, растеж заедно с нуждите на потребителите - това е ключът към невероятния успех на технологията. Преценете сами:

• Март 1981 г. - 3Com представя Ethernet трансивър;
• Септември 1982 г. - създаден е първият мрежов адаптер за персонален компютър;
• 1983 г. - появява се спецификацията IEEE 802.3, дефинирана е топологията на шината на мрежата 10Base 5 (дебел Ethernet) и 10Base 2 (тънък Ethernet). Скорост на трансфер - 10 Mbit/s. Максималното разстояние между точките на един сегмент е 2,5 km;
• 1985 г. - Издадена е втората версия на спецификацията IEEE 802.3 (Ethernet II), в която са направени малки промени в структурата на заглавката на пакета. Създадена е твърда идентификация на Ethernet устройства (MAC адреси). Създаден е списък с адреси, където всеки производител може да регистрира уникален диапазон (в момента струва само $1250);
• Септември 1990 г. – IEEE одобрява технологията 10Base-T (усукана двойка) с физическа звездна топология и хъбове. Логическата топология CSMA/CD не е променена. Стандартът е базиран на разработки на SynOptics Communications под общото име LattisNet;
• 1990 - Kalpana (по-късно бързо беше закупен заедно с комутатора CPW16, разработен от бъдещия гигант Cisco) предлага комутационна технология, базирана на отказа от използване на споделени комуникационни линии между всички възли на сегмента;
• 1992 г. - началото на използването на превключватели (swich). Използвайки адресната информация, съдържаща се в пакета (MAC адрес), комутаторът организира независими виртуални канали между двойки възли. Превключването ефективно трансформира недетерминирания Ethernet модел (с конкуренция за честотна лента) в система с адресиране на данни без вниманието на потребителя;
• 1993 - Появява се спецификация IEEE 802.3x, пълен дуплекс и контрол на връзката за 10Base-T, спецификацията IEEE 802.1p добавя групово адресиране и 8-степенна приоритетна система. Предлага се бърз Ethernet;
• Fast Ethernet, стандартът IEEE 802.3u (100Base-T), беше представен през юни 1995 г.

По този кратка историяможем да завършим: Ethernet придоби доста модерни форми, но развитието на технологиите, разбира се, не е спряло - ще говорим за това малко по-късно.

Незаслужено забравен ARCNET

ttached Resource Computing Network (ARCNET) е мрежова архитектура, разработена от Datapoint в средата на 70-те години. ARCNET не е приет като IEEE стандарт, но частично отговаря на IEEE 802.4 като мрежа за предаване на токени (логически пръстен). Пакетът данни може да бъде с произволен размер от 1 до 507 байта.

От всички локални мрежи, ARCNET има най-обширните възможности за топология. Пръстен, обща шина, звезда, дърво могат да се използват в една и съща мрежа. В допълнение към това могат да се използват много дълги сегменти (до няколко километра). Същите широки възможности важат и за предавателната среда - подходящи са както коаксиални, така и оптични кабели, както и усукани двойки.

Този евтин стандарт беше възпрепятстван да доминира на пазара поради ниската си скорост - само 2,5 Mbit/s. Когато Datapoint разработи ARCNET PLUS със скорости на трансфер до 20 Mbit/s в началото на 90-те години, времето вече беше минало. Fast Ethernet не остави на ARCNET и най-малкия шанс за широко използване.

Въпреки това, в полза на големия (но никога не реализиран) потенциал на тази технология, можем да кажем, че в някои индустрии (обикновено системи за контрол на процеси) тези мрежи все още съществуват. Детерминиран достъп, възможности за автоматично конфигуриране и договаряне на обменни курсове в диапазона от 120 Kbit/s до 10 Mbit/s в трудни условия на реално производство правят ARCNET просто незаменим.

В допълнение, ARCNET предоставя възможността, необходима за системите за управление, да определя точно максималното време за достъп до всяко устройство в мрежата при всякакво натоварване, като използва проста формула: T = (TDP + TOBSNb)SND, където TDP и TOB са предаването време на пакет данни и съответно един байт, в зависимост от избраната скорост на предаване, Nb е броят на байтовете данни, ND е броят на устройствата в мрежата.

Token Ring е класически пример за предаване на токени

oken Ring е друга технология, която датира от 70-те години. Тази разработка на синия гигант - IBM, която е в основата на стандарта IEEE 802.5, имаше по-голям шанс за успех от много други локални мрежи. Token Ring е класическа мрежа за предаване на токени. Логическата топология (и физическата в първите версии на мрежата) е пръстен. По-модерните модификации са изградени върху кабели с усукана двойка в звездна топология и с някои резерви са съвместими с Ethernet.

Първоначалната скорост на предаване, описана в IEEE 802.5, беше 4 Mbit/s, но съществува по-скорошна реализация от 16 Mbit/s. Поради своя по-рационализиран (детерминистичен) метод за достъп до средата, Token Ring често се рекламира в ранните си етапи като превъзходен заместител на Ethernet.

Въпреки съществуването на схема за приоритетен достъп (която беше присвоена на всяка станция поотделно), не беше възможно да се осигури постоянен битрейт (Constant Bit Rate, CBR) поради много проста причина: приложенията, които можеха да се възползват от тези схеми, го направиха не съществува тогава. И в днешно време те не са много повече.

Като се има предвид това обстоятелство, беше възможно да се гарантира само, че производителността за всички станции в мрежата ще намалее еднакво. Но това не беше достатъчно, за да спечели състезанието и сега е почти невъзможно да се намери наистина работеща мрежа Token Ring.

FDDI - първата локална оптична мрежа

Технологията Fiber Distributed Data Interface (FDDI) е разработена през 1980 г. от комисия ANSI. Това беше първата компютърна мрежа, която използваше само оптичен кабел като среда за предаване. Причините, които подтикнаха производителите да създадат FDDI, бяха недостатъчната скорост (не повече от 10 Mbit / s) и надеждността (липса на схеми за резервиране) на локалните мрежи по това време. В допълнение, това беше първият (и не много успешен) опит да се пренесат мрежите за данни на ниво „транспорт“, конкурирайки се със SDH.

Стандартът FDDI предвижда предаване на данни през двоен пръстен от оптичен кабел със скорост 100 Mbit/s, което ви позволява да получите надежден (запазен) и бърз канал. Разстоянията са доста значителни - до 100 км по периметъра. Логично работата на мрежата се основаваше на прехвърлянето на токен.

Освен това беше предоставена разработена схема за приоритизиране на трафика. Първоначално работните станции бяха разделени на два типа: синхронни (с постоянна честотна лента) и асинхронни. Последният от своя страна разпределя предавателната среда, използвайки приоритетна система от осем нива.

Несъвместимостта със SDH мрежите не позволи на FDDI да заеме значителна ниша в областта на транспортните мрежи. Днес тази технология на практика е изместена от ATM. А високата цена не остави никакъв шанс на FDDI в битката с Ethernet за местната ниша. Опитите за преминаване към по-евтин меден кабел също не помогнаха на стандарта. Технологията CDDI, базирана на принципите на FDDI, но използваща кабели с усукана двойка като среда за предаване, не беше популярна и беше запазена само в учебниците.

Разработено от AT&T и HP - 100VG-AnyLAN

тази технология, подобно на FDDI, може да се класифицира като второ поколение локални мрежи. Създадена е в началото на 90-те години от съвместните усилия на AT&T и HP като алтернатива на технологията Fast Ethernet. През лятото на 1995 г., почти едновременно със своя конкурент, той получи статут на стандарт IEEE 802.12. 100VG-AnyLAN имаше добри шансове да спечели поради своята гъвкавост, детерминизъм и по-голяма съвместимост от Ethernet със съществуващи кабелни мрежи (усукана двойка категория 3).

Схемата за квартетно кодиране, използваща излишен код 5B/6B, позволява използването на 4 двойки усукана двойкакатегория 3, която тогава е била почти по-разпространена от съвременната 5-та категория. Преходният период всъщност не засегна Русия, където поради по-късното начало на изграждането на комуникационни системи мрежите бяха положени навсякъде с помощта на 5-та категория.

В допълнение към използването на наследено окабеляване, всеки хъб 100VG-AnyLAN може да бъде конфигуриран да поддържа 802.3 (Ethernet) рамки или 802.5 (Token Ring) рамки. Методът за достъп до медиите с приоритет на търсенето дефинира проста система за приоритет на две нива - високо за мултимедийни приложения и ниско за всичко останало.

Трябва да кажа, че това беше сериозна заявка за успех. Разочаровани от високата цена, поради по-голямата сложност и, до голяма степен, технологията е затворена за репликация от производители на трети страни. Към това се добавя вече познатата Token Ring липса на реални приложения, които се възползват от приоритетната система. В резултат на това 100Base-T успя да завземе трайно и окончателно лидерството в индустрията.

Иновативните технически идеи малко по-късно намериха приложение, първо в 100Base-T2 (IEEE 802.3у), а след това в "гигабитов" Ethernet 1000Base-T.

Apple Talk, Local Talk

Apple Talk е стек от протоколи, предложен от Apple в началото на 80-те години. Първоначално протоколите Apple Talk се използват за работа с мрежово оборудване, наричано общо Local Talk (адаптери, вградени в компютри на Apple).

Топологията на мрежата е изградена като обща шина или „дърво“, максималната й дължина е 300 m, скоростта на предаване е 230,4 Kbps. Средата за предаване е екранирана усукана двойка. Сегментът Local Talk може да свърже до 32 възела.

малък пропускателна способностбързо наложи разработването на адаптери за мрежови среди с по-голяма честотна лента: Ether Talk, Token Talk и FDDI Talk съответно за Ethernet, Token Ring и FDDI мрежи. По този начин Apple Talk е извървял пътя на универсалността на ниво връзка и може да се адаптира към всяка физическа реализация на мрежата.

Подобно на повечето други продукти на Apple, тези мрежи живеят в света на „Apple“ и на практика нямат припокриване с компютрите.

UltraNet - мрежа за суперкомпютри

Друг практически непознат тип мрежа в Русия е UltraNet. Той се използва активно за работа с изчислителни системи и мейнфрейми от суперкомпютърен клас, но в момента активно се заменя от Gigabit Ethernet.

UltraNet използва звездна топология и е в състояние да осигури скорост на обмен на информация между устройства до 1 Gbit/s. Тази мрежа се характеризира с много сложна физическа реализация и много високи цени, сравними със суперкомпютрите. За управление на UltraNet се използват PC компютри, които са свързани към централен хъб. Освен това мрежата може да включва мостове и рутери за свързване към мрежи, изградени с помощта на Ethernet или Token Ring технологии.

Може да се използва като преносна среда коаксиален кабели оптично влакно (за разстояния до 30 км).

Индустриални и специализирани мрежи

Трябва да се отбележи, че мрежите за данни се използват не само за комуникация между компютри или за телефония. Има и доста голяма ниша от индустриални и специализирани устройства. Например технологията CANBUS е доста популярна, създадена да замени дебели и скъпи кабелни снопове в автомобили с една обща шина. Тази мрежа няма голям избор от физически връзки, дължината на сегмента е ограничена и скоростта на предаване е ниска (до 1 Mbit/s). CANBUS обаче е успешна комбинация от показатели за качество и внедряване на ниска цена, необходима за малка и средна автоматизация. ДА СЕ подобни системиможе също да включва ModBus, PROFIBUS, FieldBus.

Днес интересите на разработчиците на CAN контролери постепенно се изместват към домашната автоматизация.

ATM като универсална технология за предаване на данни

Не напразно описанието на стандарта за банкомат е поставено в края на статията. Това е може би един от последните, но неуспешни опити да се даде битка на Ethernet на неговото поле. Тези технологии са пълна противоположност една на друга по отношение на историята на създаването, хода на внедряване и идеологията. Ако Ethernet се издигна „отдолу нагоре, от специфичното към общото“, увеличавайки скоростта и качеството, следвайки нуждите на потребителите, тогава ATM се разви по съвсем различен начин.

В средата на 80-те години Американският национален институт по стандартизация (ANSI) и Международният консултативен комитет по телефония и телеграфия (CCITT) започнаха да разработват стандартите ATM (Asynchronous Transfer Mode) като набор от препоръки за B-ISDN (Broadband Integrated) мрежа. Услуги цифрова мрежа). Едва през 1991 г. усилията на академичната наука кулминират в създаването на ATM Forum, който и до днес определя развитието на технологиите. Първият голям проект, направен с помощта на тази технология през 1994 г., беше гръбнакът на известната мрежа NSFNET, която преди това използваше канала T3.

Същността на ATM е много проста: трябва да смесите всички видове трафик (глас, видео, данни), да го компресирате и да го прехвърлите по един комуникационен канал. Както беше отбелязано по-горе, това се постига не чрез технически пробиви, а по-скоро чрез множество компромиси. В някои отношения това е подобно на начина, по който решаваме диференциални уравнения. Непрекъснатите данни се разделят на интервали, които са достатъчно малки за извършване на операции по превключване.

Естествено, този подход значително усложни и без това трудната задача на разработчиците и производителите на реално оборудване и забави сроковете за внедряване неприемливо за пазара.

Размерът на минималната част от данните (клетки - в терминологията на ATM) се влияе от няколко фактора. От една страна, увеличаването на размера намалява изискванията за скорост на превключвателя на клетъчния процесор и повишава ефективността на използването на канала. От друга страна, колкото по-малка е клетката, толкова по-бързо предаване е възможно.

Наистина, докато една клетка се предава, втората (дори с най-висок приоритет) чака. Силната математика, механизмът на опашките и приоритетите могат леко да изгладят ефекта, но не и да премахнат причината. След доста експерименти през 1989 г. размерът на клетката е определен на 53 байта (5 байта услуга и 48 байта данни). Очевидно е, че за различни скороститози размер може да варира. Ако за скорости от 25 до 155 Mbit/s е подходящ размер от 53 байта, тогава за гигабит 500 байта няма да са по-лоши, а за 10 гигабита също са подходящи 5000 байта. Но в този случай проблемът със съвместимостта става неразрешим. Разсъжденията в никакъв случай не са академични по природа - именно ограничението на скоростта на превключване постави техническото ограничение за увеличаване на ATM скоростите над 622 Mbit и рязко увеличи цената при по-ниски скорости.

Вторият компромис на ATM е технологията, ориентирана към връзката. Преди сесия на предаване се установява виртуален канал подател-получател на слоя за връзка, който не може да се използва от други станции, докато при традиционните технологии за статистическо мултиплексиране не се установява връзка и пакетите с посочен адрес. За да направите това, номерът на порта и идентификаторът на връзката, който присъства в заглавката на всяка клетка, се въвеждат в таблицата за превключване. Впоследствие превключвателят обработва входящите клетки въз основа на идентификаторите на връзката в техните заглавки. Въз основа на този механизъм е възможно да се регулира пропускателната способност, забавянето и максималната загуба на данни за всяка връзка - тоест да се осигури определено качество на услугата.

Всички тези свойства плюс добрата съвместимост със SDH йерархията позволиха на ATM относително бързо да се превърне в стандарт опорни мрежипредаване на данни. Но с пълното внедряване на всички възможности на технологията възникнаха големи проблеми. Както се е случвало повече от веднъж, локалните мрежи и клиентски приложенияне поддържа ATM функции и без това една мощна технология с голям потенциал се оказа просто ненужно преобразуване между световете на IP (по същество Ethernet) и SDH. Това беше много неприятна ситуация, която ATM общността се опита да коригира. За съжаление имаше някои стратегически грешки. Въпреки всички предимства на оптичните влакна пред медните кабели, високата цена на интерфейсните карти и превключвателните портове направи 155 Mbps ATM изключително скъп за използване в този пазарен сегмент.

След като се опитах да идентифицирам нискоскоростни решения за настолни системи, Форумът за банкомати се включи в деструктивен дебат за това към каква скорост и тип връзка да се насочите. Производителите са разделени на два лагера: привърженици на меден кабел със скорост 25,6 Mbit/s и привърженици на оптичен кабел със скорост 51,82 Mbit/s. След редица шумни конфликти (първоначално избраната скорост беше 51,82 Mbit/s), ATM Forum провъзгласи 25 Mbit/s за стандарт. Но ценното време беше загубено завинаги. На технологичния пазар трябваше да се срещнем не с „класическия“ Ethernet със споделена среда за предаване, а с Fast Ethernet и комутирана 10Base-T (с надеждата за скорошна поява на комутирана 100Base-T). Висока цена, малък брой производители, нужда от по-квалифициран сервиз, проблеми с драйвери и др. само влоши ситуацията. Надеждите за навлизане в сегмента на корпоративната мрежа се сринаха и доста слабата междинна позиция на ATM беше консолидирана за известно време. Това е неговата позиция в индустрията днес.

КомпютърПрес 10"2002

Мрежови технологии на локални мрежи

В локалните мрежи, като правило, се използва споделена среда за предаване на данни (моноканален) и основната роля се играе от протоколите на физическия слой и слоя на връзката за данни, тъй като тези нива най-добре отразяват спецификата на локалните мрежи.

Мрежовата технология е съгласуван набор от стандартни протоколи и софтуер и хардуер, които ги прилагат, достатъчен за изграждане компютърна мрежа. Мрежовите технологии се наричат ​​основни технологии или мрежови архитектури.

Архитектурата на мрежата определя топологията и метода на достъп до средата за предаване на данни, кабелната система или средата за предаване на данни, формата на мрежовите рамки, вида на кодирането на сигнала и скоростта на предаване. В съвременните компютърни мрежи са широко разпространени такива технологии или мрежови архитектури като: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI.

Мрежови технологии IEEE802.3/Ethernet

В момента тази архитектура е най-популярната в света. Популярността се осигурява от прости, надеждни и евтини технологии. Класическата Ethernet мрежа използва два вида стандартен коаксиален кабел (дебел и тънък).

Въпреки това версията на Ethernet, която използва усукани двойки като среда за предаване, става все по-широко разпространена, тъй като тяхната инсталация и поддръжка са много по-лесни. Ethernet мрежите използват топологии шина и пасивна звезда, а методът за достъп е CSMA/CD.

Стандартът IEEE802.3, в зависимост от вида на средата за предаване на данни, има модификации:

 10BASE5 (дебел коаксиален кабел) - осигурява скорост на трансфер на данни 10 Mbit/s и дължина на сегмента до 500 m;

 10BASE2 (тънък коаксиален кабел) - осигурява скорост на трансфер на данни 10 Mbit/s и дължина на сегмента до 200 m;

 10BASE-T (неекранирана усукана двойка) - позволява ви да създадете мрежа, използвайки звездна топология. Разстоянието от хъба до крайния възел е до 100м. Общият брой възли не трябва да надвишава 1024;

 10BASE-F (оптичен кабел) - позволява ви да създадете мрежа, използвайки звездна топология. Разстоянието от хъба до крайния възел е до 2000м.
В развитието на Ethernet технологията са създадени високоскоростни опции: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основната топология, използвана в мрежите Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, е пасивна звезда.

Мрежовата технология Fast Ethernet осигурява скорост на предаване от 100 Mbit/s и има три модификации:

 100BASE-T4 - използва неекранирана усукана двойка (четворна усукана двойка). Разстоянието от главината до крайния възел е до 100m;

 100BASE-TX - използва две усукани двойки (неекранирана и екранирана). Разстоянието от главината до крайния възел е до 100m;

 100BASE-FX - използва оптичен кабел (две влакна в кабел). Разстоянието от хъба до крайния възел е до 2000m; .

Gigabit Ethernet – осигурява скорост на трансфер от 1000 Mbit/s. Съществуват следните модификации на стандарта:

 1000BASE-SX - използва оптичен кабел с дължина на вълната на светлинния сигнал 850 nm.

 1000BASE-LX - използва оптичен кабел с дължина на вълната на светлинния сигнал 1300 nm.

 1000BASE-CX – използва екраниран кабел с усукана двойка.

 1000BASE-T – използва четирикратен неекраниран кабел с усукана двойка.
Мрежите Fast Ethernet и Gigabit Ethernet са съвместими с мрежи, базирани на стандарта Ethernet, така че е лесно и просто да свържете Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet сегменти в една компютърна мрежа.

Единственият недостатък на тази мрежа е липсата на гаранция за време за достъп до средата (и механизми, осигуряващи приоритетна услуга), което прави мрежата неперспективна за решаване на технологични проблеми в реално време. Конкретни проблемипонякога създава ограничение за максималното поле за данни от ~1500 байта.

Използват се различни схеми на кодиране за различни Ethernet скорости, но алгоритъмът за достъп и форматът на рамката остават непроменени, което гарантира софтуерна съвместимост.

Ethernet рамката има формата, показан на фиг.

Формат на Ethernet Frame (числата в горната част на фигурата показват размера на полето в байтове)

Поле преамбюлсъдържа 7 байта 0xAA и служи за стабилизиране и синхронизиране на средата (редуващи се сигнали CD1 и CD0 с крайния CD0), последвано от полето SFD(разделител на начален кадър = 0xab), който е предназначен да открие началото на кадъра. Поле EFD(краен разделител на рамката) указва края на рамката. Поле за контролна сума ( CRC-циклична проверка за излишък), както и преамбюла, SFD и EFD, се генерират и контролират на хардуерно ниво. Някои модификации на протокола не използват полето efd. Полетата, достъпни за потребителя, започват от адреси на получателии завършва с полето информация, включително. След crc има интервал между пакети (IPG - interpacket gap) с дължина 9,6 μsec или повече. Максималният размер на рамката е 1518 байта (преамбюлът, полетата SFD и EFD не са включени). Интерфейсът сканира всички пакети, пътуващи по сегмента на кабела, към който е свързан, тъй като е възможно да се определи дали полученият пакет е правилен и към кого е адресиран само чрез получаването му в неговата цялост. Коректността на пакета според CRC, дължината и множествеността на цяло число байтове се прави след проверка на адреса на местоназначение.

Когато компютърът е свързан към мрежата директно чрез превключвател, ограничението за минималната дължина на рамката теоретично се премахва. Но работата с по-къси кадри в този случай ще стане възможна само чрез замяна на мрежовия интерфейс с нестандартен (както за подателя, така и за получателя)!

Ако в полето рамка протокол/типАко кодът е по-малък от 1500, тогава това поле характеризира дължината на рамката. В противен случай това е кодът на протокола, чийто пакет е капсулиран в Ethernet рамката.

Достъпът до Ethernet канала се основава на алгоритъма CSMA/CD (множествен достъп с разпознаване на носител с откриване на сблъсък).В Ethernet всяка станция, свързана към мрежата, може да се опита да започне предаване на пакет (кадър), ако кабелният сегмент, към който е свързана, е свободен. Интерфейсът определя дали даден сегмент е свободен чрез отсъствието на „носител“ за 9,6 μsec. Тъй като първият бит от пакета не достига до останалите мрежови станции едновременно, може да се случи две или повече станции да се опитат да предават, особено след като закъсненията в повторителите и кабелите могат да достигнат доста големи стойности. Такива съвпадения на опити се наричат ​​сблъсъци. Колизията се разпознава по наличието на сигнал в канала, чието ниво съответства на работата на два или повече трансивъра едновременно. Когато бъде открит сблъсък, станцията прекъсва предаването. Опитът може да бъде възобновен след забавяне (кратно на 51,2 μs, но не повече от 52 ms), чиято стойност е псевдослучайна променлива и се изчислява независимо от всяка станция (t= RAND(0,2 min(n,10) )), където n - съдържанието на брояча на опитите, а числото 10 е backofflimit).

Обикновено след сблъсък времето се разделя на няколко отделни домейна с дължина, равна на два пъти времето за разпространение на пакета в сегмента (RTT). За максимално възможния RTT това време е 512 битови цикъла. След първия сблъсък всяка станция изчаква 0 или 2 времеви домейна, преди да опита отново. След втория сблъсък всяка станция може да изчака 0, 1, 2 или 3 времеви области и т.н. След n-тия сблъсък произволното число е в диапазона 0 - (2 n - 1). След 10 сблъсъка максималната произволна скорост на затвора спира да се увеличава и остава 1023.

Следователно, колкото по-дълъг е кабелният сегмент, толкова по-дълго е средното време за достъп.

След изчакване станцията увеличава брояча на опитите с единица и започва следващото предаване. Ограничението за повторни опити по подразбиране е 16; ако броят на повторните опити бъде достигнат, връзката се прекъсва и се показва съответното съобщение. Изпратеният дълъг кадър помага да се „синхронизира“ началото на предаването на пакети от няколко станции. Наистина, по време на предаване, със забележима вероятност, може да възникне необходимост от предаване на две или повече станции. В момента, в който открият завършване на пакета, IPG таймерите ще бъдат активирани. За щастие, информацията за завършване на предаването на пакети не достига едновременно до станциите на сегмента. Но забавянията, които това води след себе си, също означават, че фактът, че една от станциите е започнала да предава нов пакет, не се знае веднага. Ако няколко станции участват в сблъсък, те могат да уведомят останалите станции, като изпратят сигнал за заглушаване (засядане - поне 32 бита). Съдържанието на тези 32 бита не се регулира. Тази подредба прави повторен сблъсък по-малък. Източникът на голям брой сблъсъци (в допълнение към претоварването с информация) може да бъде непосилната обща дължина на логическия кабелен сегмент, твърде много повторители, прекъсване на кабела, липса на терминатор (50-омов кабелен край) или неизправност на един от интерфейсите. Но колизиите сами по себе си не са нещо негативно – те са механизъм, който регулира достъпа до мрежовата среда.

В Ethernet със синхронизация са възможни следните алгоритми:

А.

1. Ако каналът е свободен, терминалът предава пакет с вероятност 1.
2. Ако каналът е зает, терминалът изчаква да се освободи и след това предава.

б.

1. Ако каналът е свободен, терминалът предава пакета.
2. Ако каналът е зает, терминалът определя часа на следващия опит за предаване. Времето на това забавяне може да се определи чрез някакво статистическо разпределение.

IN.

1. Ако каналът е свободен, терминалът предава пакета с вероятност p, а с вероятност 1-p отлага предаването за t секунди (например до следващия времеви домейн).
2. При повторен опит със свободен канал алгоритъмът не се променя.
3. Ако каналът е зает, терминалът изчаква докато каналът се освободи, след което действа отново по алгоритъма в точка 1.

Алгоритъм А изглежда привлекателен на пръв поглед, но съдържа възможност за сблъсъци с вероятност от 100%. Алгоритмите B и C са по-стабилни срещу този проблем.

Ефективността на алгоритъма CSMA зависи от това колко бързо предаващата страна научава за факта на сблъсък и прекъсва предаването, тъй като продължаването е безсмислено - данните вече са повредени. Това време зависи от дължината на мрежовия сегмент и закъсненията в сегментното оборудване. Двойната стойност на забавяне определя минималната дължина на пакета, предаван в такава мрежа. Ако пакетът е по-къс, той може да бъде предаден, без изпращащата страна да знае, че е бил повреден от сблъсъка. За съвременните Ethernet локални мрежи, изградени на комутатори и пълнодуплексни връзки, този проблем е без значение

За да изясним това твърдение, разгледайте случая, когато една от станциите (1) предава пакет към най-отдалечения компютър (2) в даден мрежов сегмент. Нека времето за разпространение на сигнала до тази машина е равно на T. Нека приемем също, че машина (2) се опитва да започне предаване точно в момента, в който пакетът пристигне от станция (1). В този случай станция (1) научава за сблъсъка само 2T след началото на предаването (времето за разпространение на сигнала от (1) до (2) плюс времето за разпространение на сигнала за сблъсък от (2) до (1)). Трябва да се има предвид, че регистрацията на сблъсък е аналогов процес и предавателната станция трябва да "слуша" сигнала в кабела по време на процеса на предаване, сравнявайки резултата от четенето с това, което предава. Важно е схемата за кодиране на сигнала да позволява откриване на сблъсък. Например сумата от два сигнала с ниво 0 няма да позволи това да се направи. Може би си мислите, че предаването на кратък пакет с повреда поради сблъсък не е толкова голяма работа; контролът на доставката и повторното предаване могат да решат проблема.

Трябва само да се има предвид, че повторното предаване в случай на сблъсък, регистриран от интерфейса, се извършва от самия интерфейс, а повторното предаване в случай на контрол на доставката на отговор се извършва от процеса на приложение, изискващ ресурси централен процесорработна станция.

Време за двойно въртене и откриване на сблъсък

Ясното разпознаване на сблъсъци от всички мрежови станции е необходимо условие за правилната работа на Ethernet мрежата. Ако някоя предавателна станция не разпознае сблъсъка и реши, че е предала рамката с данни правилно, тогава тази рамка с данни ще бъде загубена. Поради припокриването на сигнали по време на сблъсък, информацията за рамката ще бъде изкривена и ще бъде отхвърлена от приемащата станция (вероятно поради несъответствие на контролната сума). Най-вероятно повредената информация ще бъде препредадена от някакъв протокол от по-високо ниво, като транспортен или приложен протокол, ориентиран към връзката. Но препредаване на съобщение по протоколи горни ниваще се случи за значително по-дълъг интервал от време (понякога дори след няколко секунди) в сравнение с микросекундните интервали, на които работи Ethernet протоколът. Следователно, ако сблъсъците не се разпознават надеждно от мрежовите възли на Ethernet, това ще доведе до забележимо намаляване на полезната пропускателна способност на тази мрежа.

За надеждно откриване на сблъсък трябва да бъде изпълнена следната връзка:

T min >=PDV,

където T min е времето за предаване на рамка с минимална дължина, а PDV е времето, през което сигналът за сблъсък успява да се разпространи до най-отдалечения възел в мрежата. Тъй като в най-лошия случай сигналът трябва да пътува два пъти между станциите на мрежата, които са най-отдалечени една от друга (неизкривен сигнал преминава в една посока, а сигнал, който вече е изкривен от сблъсък, се разпространява по обратния път), това време е Наречен двойно време на оборот (Path Delay Value, PDV).

Ако това условие е изпълнено, предавателната станция трябва да може да открие колизията, причинена от нейния предаван кадър, дори преди да завърши предаването на този кадър.

Очевидно изпълнението на това условие зависи, от една страна, от дължината на минималния кадър и капацитет на мрежата, а от друга страна, от дължината кабелна системамрежата и скоростта на разпространение на сигнала в кабела (тази скорост е малко по-различна за различните видове кабели).

Всички параметри на Ethernet протокола са избрани по такъв начин, че по време на нормална работа на мрежовите възли колизиите винаги се разпознават ясно. При избора на параметри, разбира се, беше взета предвид горната връзка, свързваща минималната дължина на рамката и максималното разстояние между станциите в мрежов сегмент.

Ethernet стандартът приема, че минималната дължина на полето с данни на рамката е 46 байта (което заедно със служебните полета дава минимална дължина на рамката от 64 байта, а заедно с преамбюла - 72 байта или 576 бита). От тук може да се определи ограничение на разстоянието между станциите.

И така, при 10 Mbit Ethernet, времето за предаване на минималната дължина на рамката е 575 битови интервали, следователно двойното време за изпълнение трябва да бъде по-малко от 57,5 ​​μs. Разстоянието, което сигналът може да измине през това време, зависи от вида на кабела и за дебел коаксиален кабел е приблизително 13 280 м. Като се има предвид, че през това време сигналът трябва да измине два пъти по комуникационната линия, разстоянието между два възела не трябва да бъде повече от 6635 m. В стандарта стойността на това разстояние е избрана значително по-малка, като се вземат предвид други, по-строги ограничения.

Едно от тези ограничения е свързано с максимално допустимото затихване на сигнала. За да се осигури необходимата мощност на сигнала, когато той преминава между най-отдалечените станции на кабелен сегмент, максималната дължина на непрекъснат сегмент от дебел коаксиален кабел, като се вземе предвид затихването, което въвежда, беше избрана да бъде 500 м. Очевидно, на 500 m кабел, условията за разпознаване на сблъсък ще бъдат изпълнени с голяма граница за рамки с произволна стандартна дължина, включително 72 байта (двойното време за обръщане по 500 m кабел е само 43,3 битови интервали). Следователно минималната дължина на рамката може да бъде зададена дори по-къса. Разработчиците на технологии обаче не намалиха минималната дължина на рамката, като имат предвид многосегментните мрежи, които са изградени от няколко сегмента, свързани с ретранслатори.

Ретранслаторите увеличават мощността на сигналите, предавани от сегмент на сегмент, в резултат на което затихването на сигнала се намалява и може да се използва много по-дълга мрежа, състояща се от няколко сегмента. В коаксиалните Ethernet реализации разработчиците са ограничени максимална сумаВ мрежата има пет сегмента, което от своя страна ограничава общата дължина на мрежата до 2500 метра. Дори в такава многосегментна мрежа условието за откриване на сблъсък все още е изпълнено с голяма граница (нека сравним разстоянието от 2500 m, получено от условието за допустимо затихване, с максимално възможното разстояние от 6635 m по отношение на изчисленото време за разпространение на сигнала по-горе). В действителност обаче времевият запас е значително по-малък, тъй като в многосегментните мрежи самите повторители въвеждат допълнително забавяне от няколко десетки битови интервали в разпространението на сигнала. Естествено, беше направен и малък марж, за да се компенсират отклоненията в параметрите на кабела и повторителя.

В резултат на отчитането на всички тези и някои други фактори, съотношението между минималната дължина на рамката и максималното възможно разстояние между мрежовите станции беше внимателно подбрано, което гарантира надеждно разпознаване на колизия. Това разстояние се нарича още максимален диаметър на мрежата.

С увеличаването на скоростта на предаване на рамката, което се случва в новите стандарти, базирани на същия CSMA/CD метод за достъп, като Fast Ethernet, максималното разстояние между мрежовите станции намалява пропорционално на увеличаването на скоростта на предаване. В стандарта Fast Ethernet той е около 210 m, а в стандарта Gigabit Ethernet би бил ограничен до 25 метра, ако разработчиците на стандарта не бяха взели някои мерки за увеличаване на минималния размер на пакета.

Изчисление на PDV

За да се опростят изчисленията, референтните данни на IEEE обикновено се използват за предоставяне на стойности на забавяне на разпространението за повторители, приемо-предаватели и различни физически носители. В табл Таблица 3.5 предоставя данните, необходими за изчисляване на стойността на PDV за всички физически мрежови стандарти на Ethernet. Битовият интервал е обозначен като bt.

Таблица 3.5.Данни за изчисляване на стойността на PDV

Комитетът 802.3 се опита да опрости изчисленията възможно най-много, така че данните, представени в таблицата, включват няколко етапа на разпространение на сигнала. Например закъсненията, въведени от ретранслатор, се състоят от закъснението на входния трансивър, закъснението на ретранслатора и закъснението на изходния трансивър. В таблицата обаче всички тези закъснения са представени от една стойност, наречена сегментна база. За да избегнете необходимостта от двойно добавяне на забавянията, въведени от кабела, таблицата дава двойни стойности на забавяне за всеки тип кабел.

Таблицата също използва понятия като ляв сегмент, десен сегмент и междинен сегмент. Нека обясним тези термини, използвайки примера на мрежата, показана на фиг. 3.13. Левият сегмент е сегментът, в който пътят на сигнала започва от изхода на предавателя (изход T x на фиг. 3.10) на крайния възел. В примера това е сегмент 1 . След това сигналът преминава през междинни сегменти 2-5 и достига до приемника (вход R x на фиг. 3.10) на най-отдалечения възел на най-отдалечения сегмент 6, който се нарича десен. Именно тук в най-лошия случай кадрите се сблъскват и възниква сблъсък, което се подразбира в таблицата.

Ориз. 3.13.Пример за Ethernet мрежа, състояща се от сегменти с различни физически стандарти

Всеки сегмент има свързано постоянно забавяне, наречено база, което зависи само от вида на сегмента и от позицията на сегмента в пътя на сигнала (ляв, междинен или десен). Основата на десния сегмент, в който се случва сблъсъкът, е много по-голяма от основата на левия и междинния сегмент.

В допълнение, всеки сегмент е свързан със забавяне на разпространението на сигнала по сегментния кабел, което зависи от дължината на сегмента и се изчислява чрез умножаване на времето за разпространение на сигнала по един метър кабел (в битови интервали) по дължината на кабела в метри.

Изчислението се състои от изчисляване на закъсненията, въведени от всеки кабелен сегмент (закъснението на сигнала за 1 m кабел, дадено в таблицата, се умножава по дължината на сегмента) и след това сумиране на тези закъснения с основите на левия, междинния и десния сегменти. Обща стойност PDV не трябва да надвишава 575.

Тъй като левият и десният сегмент имат различни базови стойности на латентност, в случай на различни типове сегменти в отдалечените краища на мрежата, е необходимо да се извършат изчисления два пъти: веднъж като се вземе сегмент от един тип като ляв сегмент, и второ време като сегмент от друг тип. Резултатът може да се счита за максимална стойност на PDV. В нашия пример екстремните мрежови сегменти принадлежат към един и същ тип - стандарта 10Base-T, така че не се изисква двойно изчисление, но ако са сегменти от различни типове, тогава в първия случай ще е необходимо да вземем сегмента между станцията и главината като лявата 1 , а във втория считайте сегмента между станцията и хъба за ляв 5 .

Мрежата, показана на фигурата в съответствие с правилото за 4 хъба, не е правилна - в мрежата между възлите на сегмента 1 и 6има 5 хъба, въпреки че не всички сегменти са lOBase-FB сегменти. В допълнение, общата дължина на мрежата е 2800 м, което нарушава правилото за 2500 м. Нека изчислим стойността на PDV за нашия пример.

Ляв сегмент 1 / 15,3 (база) + 100 * 0,113= 26,6.

Междинен сегмент 2/ 33,5 + 1000 * 0,1 = 133,5.

Междинен сегмент 3/ 24 + 500 * 0,1 = 74,0.

Междинен сегмент 4/ 24 + 500 * 0,1 = 74,0.

Междинен сегмент 5/ 24 + 600 * 0,1 = 84,0.

Десен сегмент 6 /165 + 100 * 0,113 = 176,3.

Сумата от всички компоненти дава стойност на PDV от 568,4.

Тъй като стойността на PDV е по-малка от максимално допустимата стойност от 575, тази мрежа преминава критерия за време за обработка на двоен сигнал, въпреки факта, че общата й дължина е повече от 2500 m и броят на повторителите е повече от 4

PW изчисление

За да се разпознае мрежовата конфигурация като правилна, е необходимо също така да се изчисли намаляването на междукадровия интервал от ретранслаторите, тоест стойността на PW.

За да изчислите PW, можете също да използвате стойностите на максималните стойности за намаляване на интервала между кадрите при преминаване през повторители на различни физически среди, препоръчани от IEEE и дадени в таблица. 3.6.

Таблица 3.6.Намаляване на интервала между кадрите чрез повторители

В съответствие с тези данни ще изчислим стойността на PVV за нашия пример.

Ляв сегмент 1 10Base-T: 10,5 bt намаление.

Междинен сегмент 2 10Base-FL: 8.

Междинен сегмент 3 10Base-FB: 2.

Междинен сегмент 4 10Base-FB: 2.

Междинен сегмент 5 10Base-FB: 2.

Сумата от тези стойности дава стойност на PW от 24,5, което е по-малко от ограничението за 49-битов интервал.

В резултат на това мрежата, показана в примера, отговаря на Ethernet стандартите във всички параметри, свързани както с дължините на сегментите, така и с броя на повторителите

Максимална Ethernet производителност

Броят Ethernet рамки, обработени за секунда, често се определя от производителите на мостове/суичове и рутери като основна характеристика на производителността на тези устройства. На свой ред е интересно да се знае нетната максимална пропускателна способност на Ethernet сегмент в кадри в секунда в идеалния случай, когато няма сблъсъци в мрежата и няма допълнителни забавяния, въведени от мостове и рутери. Този индикатор помага да се оценят изискванията за производителност на комуникационните устройства, тъй като всеки порт на устройството не може да получи повече кадри за единица време, отколкото позволява съответният протокол.

За комуникационното оборудване най-трудният режим е обработката на кадри с минимална дължина. Това се обяснява с факта, че мостът, комутаторът или рутерът прекарват приблизително същото време за обработка на всеки кадър, свързан с преглед на таблицата за препращане на пакети, формиране на нов кадър (за рутера) и т.н. А броят на кадрите от минималния дължина, пристигаща до устройството за единица време, естествено повече от рамки с всяка друга дължина. Друга характеристика на производителността на комуникационното оборудване - битове в секунда - се използва по-рядко, тъй като не показва какъв размер кадри е обработило устройството, а на кадри максимален размердостигнат висока производителност, измерено в битове за секунда е много по-лесно.

Използвайки параметрите, дадени в табл. 3.1, нека изчислим максимална производителност Ethernet сегмент в единици, като например броя на предаваните рамки (пакети) с минимална дължина за секунда.

ЗАБЕЛЕЖКАКогато се говори за капацитет на мрежата, термините рамка и пакет обикновено се използват взаимозаменяемо. Съответно единиците за измерване на производителността кадри в секунда, fps и пакети в секунда, pps са подобни.

За да изчислите максималния брой рамки с минимална дължина, преминаващи през Ethernet сегмент, имайте предвид, че размерът на рамка с минимална дължина заедно с преамбюла е 72 байта или 576 бита (фиг. 3.5.), така че предаването му отнема 57,5 ​​μs. Като добавим междукадровия интервал от 9,6 μs, получаваме, че периодът на повторение на кадрите с минимална дължина е 67,1 μs. Следователно максималната възможна пропускателна способност на Ethernet сегмент е 14 880 fps.

Ориз. 3.5.Към изчисляване на пропускателната способност на Ethernet протокола

Естествено наличието на няколко възела в сегмент намалява тази стойност поради изчакване за достъп до средата, както и поради колизии, водещи до необходимостта от повторно предаване на кадри.

Кадрите с максимална дължина на Ethernet технологията са с дължина на полето 1500 байта, което заедно със служебната информация дава 1518 байта, а с преамбюла възлиза на 1526 байта или 12 208 бита. Максималната възможна пропускателна способност на Ethernet сегмент за рамки с максимална дължина е 813 fps. Очевидно, когато работите с големи рамки, натоварването на мостове, комутатори и рутери е значително намалено.

Сега нека изчислим максималната полезна пропускателна способност в битове в секунда, която Ethernet сегментите имат, когато използват рамки с различни размери.

Под полезна честотна лента на протоколасе отнася до скоростта на предаване на потребителските данни, носени от полето за данни на рамката. Тази пропускателна способност винаги е по-малка от номиналната битова скорост на Ethernet протокола поради няколко фактора:

· кадрова служебна информация;

· междукадрови интервали (IPG);

· в очакване на достъп до околната среда.

За рамки с минимална дължина полезната производителност е:

S P =14880 * 46 *8 = 5,48 Mbit/s.

Това е много по-малко от 10 Mbit/s, но трябва да се има предвид, че кадрите с минимална дължина се използват главно за предаване на разписки, така че тази скорост няма нищо общо с прехвърлянето на действителни файлови данни.

За рамки с максимална дължина, използваемата пропускателна способност е:

S P = 813 * 1500 * 8 = 9,76 Mbit/s,

което е много близко до номиналната скорост на протокола.

Още веднъж подчертаваме, че такава скорост може да бъде постигната само в случай, че два взаимодействащи възела в Ethernet мрежа не се намесват от други възли, което е изключително рядко,

Използвайки рамки със среден размер с поле за данни от 512 байта, пропускателната способност на мрежата ще бъде 9,29 Mbps, което също е доста близо до максималната пропускателна способност от 10 Mbps.

ВНИМАНИЕ!Извиква се съотношението на текущата пропускателна способност на мрежата към нейната максимална пропускателна способност коефициент на използване на мрежата.В този случай при определяне на текущата пропускателна способност се взема предвид предаването на всяка информация по мрежата, както потребител, така и услуга. Коефициентът е важен индикатор за технологиите за споделени медии, тъй като при случайния характер на метода за достъп, високата стойност на коефициента на използване често показва ниска полезна пропускателна способност на мрежата (тоест скоростта на предаване на потребителски данни) - възлите харчат също много време за процедурата за получаване на достъп и повторно предаване на кадри след сблъсъци.

При липса на сблъсъци и изчакване на достъп, коефициентът на използване на мрежата зависи от размера на полето с данни на рамката и има максимална стойност от 0,976 при предаване на рамки с максимална дължина. Очевидно е, че в реална Ethernet мрежа средното използване на мрежата може да се различава значително от тази стойност. По-сложни случаи на определяне на капацитета на мрежата, като се вземат предвид чакащият достъп и обработката на сблъсъци, ще бъдат обсъдени по-долу.

Ethernet рамкови формати

Технологичният стандарт Ethernet, описан в IEEE 802.3, описва единичен формат на рамка на MAC слой. Тъй като рамката на MAC слоя трябва да съдържа рамка на слой LLC, описана в документа IEEE 802.2, съгласно стандартите на IEEE, само една версия на рамката на слоя на връзката може да се използва в Ethernet мрежа, чийто хедър е комбинация от MAC и LLC заглавки на подслоя.

На практика обаче Ethernet мрежите използват рамки от 4 различни формата (типа) на ниво връзка за данни. Това се дължи на дългата история на развитие на Ethernet технологията, датираща от периода преди приемането на стандартите IEEE 802, когато подслоят LLC не е бил отделен от общия протокол и съответно не е използван хедърът LLC.

Консорциум от три фирми Digital, Intel и Xerox през 1980 г. представи на комисията 802.3 своята патентована версия на стандарта Ethernet (която, разбира се, описва специфичен формат на рамка) като проект на международен стандарт, но комисията 802.3 прие стандарт, който се различаваше в някои детайли от предложенията на DIX. Разликите се отнасят и до формата на рамката, което доведе до съществуването на два различни типа рамки в Ethernet мрежите.

Друг формат на кадрите се появи в резултат на усилията на Novell да ускори стека на Ethernet протоколите.

И накрая, четвъртият формат на рамката беше резултат от усилията на комитета 802.2 да приведе предишните формати на рамката към някакъв общ стандарт.

Разликите във форматите на рамката могат да доведат до несъвместимост между оборудване и мрежа софтуер, проектиран да работи само с един стандартен Ethernet фрейм. Днес обаче почти всички мрежови адаптери, драйвери за мрежови адаптери, мостове/суичове и рутери могат да работят с всички формати на фреймовете на Ethernet технологията, използвани в практиката, а разпознаването на тип фрейм се извършва автоматично.

По-долу е дадено описание на всичките четири типа Ethernet рамки (тук рамката се отнася до целия набор от полета, които се отнасят до слоя на връзката за данни, тоест полетата на MAC и LLC слоевете). Един и същи тип рамка може да има различни имена, така че по-долу за всеки тип рамка са дадени няколко от най-често срещаните имена:

· 802.3/LLC рамка (802.3/802.2 рамка или Novell 802.2 рамка);

· Необработен 802.3 кадър (или Novell 802.3 кадър);

· Ethernet DIX рамка (или Ethernet II рамка);

· Ethernet SNAP рамка.

Форматите на всички тези четири типа Ethernet рамки са показани на фиг. 3.6.

заключения

· Ethernet е най-разпространената технология за локална мрежа днес. В широк смисъл, Ethernet е цяло семейство от технологии, което включва различни патентовани и стандартни варианти, от които най-известните са собственическият DIX Ethernet вариант, 10-Mbit варианти на стандарта IEEE 802.3, както и новата високоскоростна Fast Ethernet и Gigabit Ethernet технологии. Почти всички видове Ethernet технологии използват един и същ метод за разделяне на средата за предаване на данни - методът за произволен достъп CSMA/CD, който определя облика на технологията като цяло.

· В тесен смисъл Ethernet е 10-мегабитова технология, описана в стандарта IEEE 802.3.

· Важен феномен в Ethernet мрежите е сблъсъкът - ситуация, когато две станции едновременно се опитват да предадат кадър от данни през обща среда. Наличието на сблъсъци е присъщо свойство на Ethernet мрежите, произтичащо от възприетия метод на произволен достъп. Способността за ясно разпознаване на сблъсъци се дължи на правилният избормрежови параметри, по-специално поддържане на връзката между минималната дължина на рамката и максималния възможен диаметър на мрежата.

· Относно характеристиките на производителността на мрежата голямо значениеима степен на използване на мрежата, която отразява нейното претоварване. Когато този коефициент е над 50%, полезната пропускателна способност на мрежата рязко пада: поради увеличаване на интензивността на сблъсъци, както и поради увеличаване на времето за изчакване за достъп до средата.

· Максималната възможна пропускателна способност на Ethernet сегмент в кадри в секунда се постига при предаване на кадри с минимална дължина и е 14 880 кадъра/сек. В същото време полезната пропускателна способност на мрежата е само 5,48 Mbit/s, което е само малко повече от половината от номиналната пропускателна способност - 10 Mbit/s.

· Максималната използваема пропускателна способност на Ethernet мрежа е 9,75 Mbps, което съответства на максимална дължина на рамката от 1518 байта, предавана по мрежата при 513 fps.

· При липса на сблъсъци и чакания за достъп коефициент на използванемрежа зависи от размера на полето с данни на рамката и има максимална стойност от 0,96.

· Ethernet технологията поддържа 4 различни типа рамки, които споделят общ формат на адрес на хост. Има формални характеристики, по които мрежовите адаптери автоматично разпознават типа рамка.

· В зависимост от вида на физическата среда стандартът IEEE 802.3 дефинира различни спецификации: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB. За всяка спецификация се определят типът кабел, максималните дължини на непрекъснатите кабелни секции, както и правилата за използване на повторители за увеличаване на диаметъра на мрежата: правилото „5-4-3“ за коаксиални мрежови опции и „4 -hub” правило за усукана двойка и оптични влакна.

· За "смесена" мрежа, състояща се от различни типове физически сегменти, е полезно да се изчисли общата дължина на мрежата и допустимия брой повторители. Комитетът IEEE 802.3 предоставя входни данни за тези изчисления, които показват закъсненията, въведени от повторителите на различни спецификации на физически медии, мрежови адаптери и кабелни сегменти.

Мрежови технологии IEEE802.5/Token-Ring

Мрежите Token Ring, подобно на Ethernet мрежите, се характеризират със споделена среда за предаване на данни, която в такъв случайсе състои от кабелни сегменти, свързващи всички мрежови станции в пръстен. Пръстенът се счита за общ споделен ресурс и достъпът до него изисква не произволен алгоритъм, както в Ethernet мрежите, а детерминистичен, базиран на прехвърляне на правото за използване на пръстена на станции в определен ред. Това право се предава чрез рамката специален формат, Наречен маркерили жетон.

Мрежите Token Ring работят с две битрейтове - 4 и 16 Mbit/s. Не се допуска смесване на станции, работещи на различни скорости в един пръстен. Мрежите Token Ring, работещи при 16 Mbps, имат някои подобрения в алгоритъма за достъп в сравнение със стандарта 4 Mbps.

Технологията Token Ring е по-сложна технология от Ethernet. Има свойства на устойчивост на грешки. Мрежата Token Ring дефинира процедури за контрол на работата на мрежата, които използват обратна връзка на пръстеновидна структура - изпратеният кадър винаги се връща към изпращащата станция. В някои случаи откритите грешки в работата на мрежата се елиминират автоматично, например може да се възстанови изгубен токен. В други случаи грешките само се записват, а отстраняването им се извършва ръчно от персонала по поддръжката.

За управление на мрежата една от станциите действа като т.нар активен монитор. Активният монитор се избира по време на инициализацията на звънене като станция с максимална стойност MAC адреси Ако активният монитор се повреди, процедурата за инициализация на звънене се повтаря и се избира нов активен монитор. За да може мрежата да открие повреда на активен монитор, последният, в работно състояние, генерира специален кадър за присъствието си на всеки 3 секунди. Ако този кадър не се появи в мрежата за повече от 7 секунди, тогава останалите станции в мрежата започват процедурата за избор на нов активен монитор.

Token Ring рамкови формати

Има три различни формата на рамки в Token Ring:

· маркер;

· рамка за данни;

· последователност на прекъсване

Физически слой на технологията Token Ring

Стандартът на IBM Token Ring първоначално предвиждаше изграждането на връзки в мрежата с помощта на хъбове, наречени MAU (Multistation Access Unit) или MSAU (Multi-Station Access Unit), т.е. устройства за множествен достъп (фиг. 3.15). Мрежата Token Ring може да включва до 260 възела.

Ориз. 3.15.Физическа конфигурация на мрежата Token Ring

Хъбът Token Ring може да бъде активен или пасивен. Пасивният хъб просто свързва портовете, така че станциите, свързани към тези портове, образуват пръстен. Пасивният MSAU не извършва усилване или повторно синхронизиране на сигнала. Такова устройство може да се счита за просто кросоувър устройство с едно изключение - MSAU осигурява байпас на порт, когато компютърът, свързан към този порт, е изключен. Тази функция е необходима, за да се осигури пръстеновидна свързаност, независимо от състоянието на свързаните компютри. Обикновено байпасът на порта се осъществява от релейни вериги, които се захранват от DCот мрежовия адаптер и когато мрежовият адаптер е изключен, нормално затворените релейни контакти свързват входа на порта с неговия изход.

Активният хъб изпълнява функции за регенериране на сигнала и затова понякога се нарича повторител, както в стандарта Ethernet.

Възниква въпросът - ако хъбът е пасивно устройство, тогава как се осигурява висококачествено предаване на сигнали на големи разстояния, което се случва, когато няколкостотин компютъра са свързани към мрежа? Отговорът е, че в този случай всеки мрежов адаптер поема ролята на усилвател на сигнала, а ролята на единица за ресинхронизация се изпълнява от мрежовия адаптер на активния ринг монитор. Всеки мрежов адаптер на Token Ring има ретранслатор, който може да регенерира и повторно синхронизира сигнали, но само активният монитор ретранслатор изпълнява последната функция в пръстена.

Модулът за ресинхронизация се състои от 30-битов буфер, който приема сигнали от Манчестър с интервали, леко изкривени по време на двупосочното пътуване. При максималния брой станции в пръстена (260), вариацията в забавянето на циркулацията на битовете около пръстена може да достигне 3-битови интервали. Активният монитор "вмъква" ​​своя буфер в пръстена и синхронизира битовите сигнали, извеждайки ги на необходимата честота.

IN общ случайМрежата Token Ring има комбинирана конфигурация звезда-пръстен. Крайните възли са свързани към MSAU в звездна топология, а самите MSAU се комбинират чрез специални Ring In (RI) и Ring Out (RO) портове, за да образуват основен физически пръстен.

Всички станции в пръстена трябва да работят с еднаква скорост - или 4 Mbit/s, или 16 Mbit/s. Кабелите, свързващи станцията с хъба, се наричат ​​лобови кабели, а кабелите, свързващи хъбовете, се наричат ​​магистрални кабели.

Технологията Token Ring може да се използва за свързване на крайни станции и хъбове Различни видовекабели: STP Type I, UTP Type 3, UTP Type 6, както и оптичен кабел.

При използване на екранирана усукана двойка STP тип 1 от гамата кабелни системи на IBM, до 260 станции могат да бъдат комбинирани в пръстен с дължина на падащия кабел до 100 метра, а при използване на неекранирана усукана двойка максималният брой станции се намалява до 72 с дължина на падащия кабел до 45 метра.

Разстоянието между пасивните MSAU може да достигне 100 m при използване на кабел STP тип 1 и 45 m при използване на кабел UTP тип 3. Между активните MSAU максималното разстояние се увеличава съответно до 730 m или 365 m в зависимост от типа на кабела.

Максимална дължина Token Ring е 4000 м. Ограниченията за максималната дължина на пръстена и броя на станциите в пръстена в технологията Token Ring не са толкова строги, колкото при Ethernet технологията. Тук тези ограничения до голяма степен са свързани с времето, през което маркерът се върти около ринга (но не само – има и други съображения, които диктуват избора на ограничения). Така че, ако пръстенът се състои от 260 станции, тогава с време на задържане на маркера от 10 ms, маркерът ще се върне към активния монитор в най-лошия случай след 2,6 s и това време е точно времето за изчакване на контрола на въртенето на маркера. По принцип всички стойности на изчакване в мрежови адаптериМрежовите възли на Token Ring могат да се персонализират, така че можете да изградите мрежа Token Ring с повече станции и по-голяма дължина на пръстена.

заключения

· Технологията Token Ring е разработена предимно от IBM и също така има статус IEEE 802.5, който отразява най-важните подобрения, направени в технологията на IBM.

· Мрежите Token Ring използват метод за достъп до токени, който гарантира, че всяка станция може да има достъп до споделения пръстен в рамките на времето за ротация на токени. Поради това свойство този метод понякога се нарича детерминиран.

· Методът на достъп се основава на приоритети: 0 (най-нисък) до 7 (най-висок). Самата станция определя приоритета на текущия кадър и може да улови пръстена само ако в пръстена няма кадри с по-висок приоритет.

· Мрежите Token Ring работят с две скорости: 4 и 16 Mbps и могат да използват екранирана усукана двойка, неекранирана усукана двойка и оптичен кабел като физическа среда. Максималният брой станции в пръстена е 260, а максималната дължина на пръстена е 4 км.

· Технологията Token Ring има елементи на отказоустойчивост. Поради обратна връзкапозвънете на една от станциите - активният монитор - непрекъснато следи присъствието на маркера, както и времето на въртене на маркера и кадрите с данни. Ако пръстенът не работи правилно, се стартира процедурата за повторното му инициализиране и ако това не помогне, тогава се използва процедурата beaconing за локализиране на дефектния участък от кабела или дефектната станция.

· Максималният размер на полето за данни на рамка Token Ring зависи от скоростта на пръстена. За скорост от 4 Mbit/s е около 5000 байта, а при скорост от 16 Mbit/s е около 16 KB. Минималният размер на полето с данни на рамката не е дефиниран, т.е. може да бъде равен на 0.

· В мрежата Token Ring станциите са свързани в пръстен с помощта на хъбове, наречени MSAU. Пасивният хъб MSAU действа като кросоувър панел, който свързва изхода на предишната станция в пръстена с входа на следващата. Максималното разстояние от станцията до MSAU е 100 m за STP и 45 m за UTP.

· Активният монитор също действа като повторител в пръстена - той ресинхронизира сигналите, преминаващи през пръстена.

· Пръстенът може да бъде изграден на базата на активен MSAU хъб, който в този случай се нарича повторител.

· Мрежата Token Ring може да бъде изградена на базата на няколко пръстена, разделени от мостове, които маршрутизират кадри на принципа „от източника“, за което към рамката на Token Ring се добавя специално поле с маршрута на пръстените.

Мрежови технологии IEEE802.4/ArcNet

Мрежата ArcNet използва „шина“ и „пасивна звезда“ като своя топология. Поддържа екранирани и неекранирани усукани двойки и оптични кабели. Мрежата ArcNet използва метод на делегиране за достъп до медиите. Мрежата ArcNet е една от най-старите мрежи и е много популярна. Сред основните предимства на мрежата ArcNet са високата надеждност, ниската цена на адаптерите и гъвкавостта. Основният недостатък на мрежата е ниска скоростпредаване на информация (2,5 Mbit/s). Максималният брой абонати е 255. Максималната дължина на мрежата е 6000 метра.

Мрежова технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

FDDI–стандартизирана спецификация за мрежова архитектура за високоскоростно предаване на данни по оптични линии. Скорост на трансфер – 100 Mbit/s. Тази технология до голяма степен се основава на архитектурата Token-Ring и използва детерминиран токен за достъп до средата за предаване на данни. Максималната дължина на мрежовия пръстен е 100 км. Максималният брой абонати на мрежата е 500. FDDI мрежата е много надеждна мрежа, която е създадена на базата на два оптични пръстена, които формират основния и резервния път за предаване на данни между възлите.

Основни характеристики на технологията

Технологията FDDI до голяма степен се основава на технологията Token Ring, като развива и подобрява основните си идеи. Разработчиците на FDDI технологията си поставят следните цели като най-висок приоритет:

· увеличаване на скоростта на предаване на данни до 100 Mbit/s;

· повишаване на отказоустойчивостта на мрежата чрез стандартни процедури за възстановяването й след различни видове повреди - повреда на кабела, неправилна работа на възел, хъб, високи нива на смущения по линията и др.;

· оползотворете максимално потенциалната честотна лента на мрежата както за асинхронен, така и за синхронен (чувствителен към латентност) трафик.

FDDI мрежата е изградена на базата на два оптични пръстена, които формират основния и резервния път за предаване на данни между мрежовите възли. Наличието на два пръстена е основният начин за увеличаване на устойчивостта на грешки в FDDI мрежа и възлите, които искат да се възползват от този повишен потенциал за надеждност, трябва да бъдат свързани към двата пръстена.

В нормален режим на работа на мрежата данните преминават през всички възли и всички кабелни секции само на първичния пръстен; този режим се нарича Чрез- „от край до край“ или „транзит“. Вторичният пръстен не се използва в този режим.

В случай на някакъв вид повреда, при която част от първичния пръстен не може да предава данни (например скъсан кабел или повреда на възел), първичният пръстен се комбинира с вторичния пръстен (Фигура 3.16), образувайки отново единичен пръстен. Този режим на работа на мрежата се нарича обвивам,тоест "сгъването" или "сгъването" на пръстените. Операцията за свиване се извършва с помощта на FDDI хъбове и/или мрежови адаптери. За да се опрости тази процедура, данните на първичния пръстен винаги се предават в една посока (на диаграмите тази посока е показана обратно на часовниковата стрелка), а на вторичния пръстен в обратна посока (показана по часовниковата стрелка). Следователно, когато се образува общ пръстен от два пръстена, предавателите на станциите все още остават свързани с приемниците на съседните станции, което позволява информацията да бъде правилно предавана и приемана от съседните станции.

Ориз. 3.16.Преконфигуриране на FDDI пръстени при повреда

Стандартите FDDI поставят голям акцент върху различни процедури, които ви позволяват да определите дали има повреда в мрежата и след това да направите необходимото преконфигуриране. FDDI мрежата може напълно да възстанови своята функционалност в случай на единична повреда на нейните елементи. Когато има множество повреди, мрежата се разделя на няколко несвързани мрежи. Технологията FDDI допълва механизмите за откриване на грешки на технологията Token Ring с механизми за преконфигуриране на пътя за предаване на данни в мрежата, базирано на наличието на излишни връзки, осигурени от втория пръстен.

Пръстените в FDDI мрежите се считат за обща споделена среда за предаване на данни, така че за него е дефиниран специален метод за достъп. Този метод е много близък до метода за достъп на мрежите Token Ring и се нарича още метод token ring.

Разликите в метода на достъп са, че времето за задържане на токена в мрежата FDDI не е постоянна стойност, както в мрежата Token Ring. Това време зависи от натоварването на пръстена - при малко натоварване се увеличава, а при големи претоварвания може да намалее до нула. Тези промени в метода на достъп засягат само асинхронния трафик, който не е критичен за малки закъснения в предаването на кадри. За синхронен трафик времето за задържане на токена все още е фиксирана стойност. Механизъм за приоритет на рамката, подобен на този, приет в технологията Token Ring, липсва в технологията FDDI. Разработчиците на технологията решиха, че разделянето на трафика на 8 нива на приоритет е излишно и е достатъчно трафикът да се раздели на два класа - асинхронен и синхронен, последният от които винаги се обслужва, дори когато пръстенът е претоварен.

В противен случай препращането на кадри между ринг станции на ниво MAC е напълно съвместимо с технологията Token Ring. FDDI станциите използват алгоритъм за ранно освобождаване на токени, подобен на мрежите Token Ring със скорост от 16 Mbps.

MAC адресите на ниво са в стандартен формат за технологиите IEEE 802. Форматът на рамката FDDI е близък до формата на рамката Token Ring; основните разлики са липсата на приоритетни полета. Знаци за разпознаване на адреси, копиране на кадри и грешки ви позволяват да запазите процедурите за обработка на кадри, налични в мрежите Token Ring от изпращащата станция, междинните станции и приемащата станция.

На фиг. Фигура 3.17 показва съответствието на структурата на протокола на FDDI технологията със седемслойния OSI модел. FDDI дефинира протокола на физическия слой и протокола на подслоя за достъп до медиите (MAC) на слоя за връзка за данни. Подобно на много други технологии за локална мрежа, технологията FDDI използва протокола на подслоя за управление на връзката за данни LLC, дефиниран в стандарта IEEE 802.2. По този начин, въпреки че технологията FDDI е разработена и стандартизирана от ANSI, а не от IEEE, тя се вписва изцяло в рамката на стандартите 802.

Ориз. 3.17.Структура на FDDI технологичните протоколи

Отличителна чертаТехнологията FDDI е нивото на управление на станцията - Управление на станцията (SMT).Това е SMT слоят, който изпълнява всички функции за управление и наблюдение на всички други слоеве на FDDI протоколния стек. Всеки възел в FDDI мрежата участва в управлението на пръстена. Следователно всички възли обменят специални SMT рамки за управление на мрежата.

Устойчивостта на грешки на FDDI мрежите се осигурява от протоколи на други слоеве: с помощта на физическия слой се елиминират мрежовите повреди по физически причини, например поради счупен кабел, и с помощта на MAC слоя, логическата мрежа грешките се елиминират, например загубата на необходимия вътрешен път за предаване на токен и кадри с данни между портовете на концентратора.

заключения

· Технологията FDDI е първата, която използва оптичен кабел в локални мрежи и работи при 100 Mbps.

· Съществува значителна приемственост между технологиите Token Ring и FDDI: и двете се характеризират с пръстеновидна топология и метод за достъп до токени.

· Технологията FDDI е най-устойчивата на грешки технология за локална мрежа. В случай на единични повреди на кабелната система или станция, мрежата, поради „сгъването“ на двойния пръстен в единичен, остава напълно работоспособна.

· Методът за достъп до FDDI токен работи по различен начин за синхронни и асинхронни рамки (типът на рамката се определя от станцията). За да предаде синхронна рамка, станцията винаги може да улови входящ токен за фиксирано време. За да предаде асинхронна рамка, станцията може да улови токен само ако токенът е завършил въртене около пръстена достатъчно бързо, което показва, че няма задръстване на пръстена. Този метод на достъп, първо, дава предимство на синхронните рамки и второ, регулира натоварването на пръстена, забавяйки предаването на неспешни асинхронни рамки.

· Технологията FDDI използва оптични кабели и категория 5 UTP като физическа среда (тази опция за физически слой се нарича TP-PMD).

· Максималният брой станции с двойна връзка в пръстен е 500, максималният диаметър на двоен пръстен е 100 km. Максималните разстояния между съседни възли за многомодов кабел са 2 км, за усукана двойка UPT категория 5-100 м, а за едномодово оптично влакно зависи от неговото качество

Компютърните мрежи са разделени на три основни класа:

1. Локалните компютърни мрежи (LAN – LocalAreaNetwork) са мрежи, които свързват компютри, разположени географски на едно място. Локалната мрежа обединява компютри, разположени физически близо един до друг (в една и съща стая или сграда).

2. Регионалните компютърни мрежи (MAN - MetropolitanAreaNetwork) са мрежи, които свързват няколко локални компютърни мрежиразположени на една и съща територия (град, регион или регион, например Далечния изток).

3. Глобалните мрежи (WAN - WideAreaNetwork) са мрежи, които обединяват множество локални, регионални мрежи и

компютри на отделни потребители, разположени на произволно разстояние един от друг (Интернет, FIDO).

В момента се използват следните стандарти за изграждане на локални мрежи:

Arcnet; (IEEE 802.4)

Token Ring; (802.5)

Ethernet.(802.3)

Нека разгледаме всеки от тях по-подробно.

Технологията IEEE 802.4 ARCNET (или ARCnet, от английски Attached Resource Computer NETwork) е LAN технология, чиято цел е подобна на целта на Ethernet или Token ring. ARCNET беше първата технология за създаване на мрежи от микрокомпютри и стана много популярна през 80-те години за корпоративна автоматизация. Проектиран за организиране на LAN в мрежова топология "звезда".

Основата на комуникационното оборудване е:

превключвател

пасивен/активен хъб

Комутационното оборудване има предимство, тъй като позволява формирането на мрежови домейни. Активните хъбове се използват, когато работната станция е далеч (възстановяват формата на сигнала и го усилват). Пасивен – когато е малък. Мрежата използва принцип на присвоен достъп за работни станции, тоест станцията, която е получила така наречения софтуерен токен от сървъра, има право да предава. Тоест прилага се детерминиран мрежов трафик.

Предимства на подхода:

Бележки: Съобщенията, изпратени от работните станции, образуват опашка на сървъра. Ако времето за обслужване на опашката значително (повече от 2 пъти) надвишава максималното време за доставка на пакети между двете най-отдалечени станции, тогава се счита, че капацитетът на мрежата е достигнал своя максимален лимит. В този случай по-нататъшното разширяване на мрежата е невъзможно и е необходимо инсталирането на втори сървър.

Гранични технически характеристики:

Минималното разстояние между работните станции, свързани с един и същи кабел, е 0,9 m.

Максималната дължина на мрежата по най-дългото трасе е 6 км.

Ограниченията са свързани с хардуерно забавяне при предаване на информация с голям брой превключващи елементи.

Максималното разстояние между пасивния хъб и работната станция е 30 m.

Максималното разстояние между активния и пасивния хъб е 30 m.

Между активен възел и активен възел - 600м.

Предимства:

Ниска цена на мрежово оборудване и възможност за създаване на разширени мрежи.

недостатъци:

Ниска скорост на трансфер на данни. След разпространението на Ethernet като LAN технология, ARCNET намери приложение във вградени системи.

Организацията с нестопанска цел ARCNET Trade Association (ATA) се занимава с поддръжка на технологията ARCNET (по-специално разпространението на спецификации).

Технология - Архитектурата ArcNET е представена от две основни топологии: шина и звезда. Средата за предаване е коаксиален кабел RG-62 с характерен импеданс от 93 ома, кримпван върху BNC щекери с подходящ диаметър на завършване (различен от 10Base-2 („тънък“ Ethernet) щекери).

Мрежовото оборудване се състои от мрежови адаптери и хъбове. Мрежовите адаптери могат да бъдат за шинна топология, за звездна топология и универсални. Хъбовете могат да бъдат активни и пасивни. Пасивните хъбове се използват за създаване на звездни секции на мрежата. Активните хъбове могат да бъдат за шина, звезда и смесени топологии. Портовете за топологията на шината не са физически съвместими с портовете за топологията звезда, въпреки че имат същото физическа връзка(BNC гнездо).

В случай на шинна топология, работните станции и сървърите са свързани помежду си с помощта на T-конектори (същите като в 10Base-2 („тънък“ Ethernet), свързани към мрежови адаптери и хъбове и свързани чрез коаксиален кабел. Крайните точки на сегмента завършват с върхове със съпротивление 93 ома. Броят на устройствата на една шина е ограничен. Минималното разстояние между съединителите е 0,9 метра и трябва да бъде кратно на тази стойност. За да се улесни рязането, върху кабела могат да се поставят маркировки. Индивидуалните автобуси могат да се комбинират с помощта на автобусни хъбове.

При използване на звездна топология се използват активни и пасивни хъбове. Пасивният хъб е резистивен разделител, който ви позволява да свържете четири кабела. Всички кабели в това

В този случай те са свързани на базата на точка до точка, без да се образуват автобуси. Не трябва да има повече от два пасивни хъба, свързани между две активни устройства. Минималната дължина на всеки мрежов кабел е 0,9 метра и трябва да бъде кратна на тази стойност. Има ограничение за дължината на кабела между активни и пасивни портове, между два пасивни порта и между два активни порта.

При смесена топология се използват активни концентратори, които поддържат и двата типа връзки.

На мрежовите адаптери на работни станции и сървъри, използвайки джъмпери или DIP превключватели, се задава уникален мрежов адрес, разрешение за използване на чип за разширение на BIOS, който позволява отдалечено зареждане на работната станция (може да бъде без диск), тип връзка (шина или звездна топология), свързване на вграден терминатор (последните две точки не са задължителни). Ограничението за броя на работните станции е 255 (според ширината на мрежовия адресен регистър). Ако две устройства имат еднакъв мрежов адрес, и двете губят своята функционалност, но този сблъсък не засяга работата на мрежата като цяло.

В топологията на шината счупен кабел или терминатор води до неработоспособност на мрежата за всички устройства, свързани към сегмента, който включва този кабел (т.е. от терминатор до терминатор). При звездна топология прекъсването на всеки кабел води до повреда на сегмента, който е изключен от файловия сървър чрез този кабел.

Логическата архитектура на ArcNET е token ring. Тъй като тази архитектура по принцип не позволява сблъсъци, със сравнително голям брой хостове (на практика бяха тествани 25-30 работни станции), производителността на мрежата ArcNET се оказа по-висока от 10Base-2, с четири пъти по-ниска скорост в околната среда (2,5 срещу 10 Mbit/s).

Технологията 802.5 Token Ring е пръстеновидна технология за локална мрежа (LAN) с „токен достъп“ – протокол за локална мрежа, който се намира на слоя за връзка за данни (DLL) на OSI модела. Той използва специална трибайтова рамка, наречена маркер, която се движи около пръстена. Притежаването на маркер дава право на собственика да предава информация на носителя. Рамките на мрежата Token Ring се движат в цикъл Станциите в локална мрежа Token ring (LAN) са логически организирани в пръстеновидна топология с данни, прехвърляни последователно от една пръстенна станция към друга с контролен токен, циркулиращ около пръстена за контролен достъп. Този механизъм за предаване на токени се споделя от ARCNET, шината на токени и FDDI и има теоретични предимства пред стохастичния CSMA/CD Ethernet.

Token passing Token ring и IEEE 802.5 са основни примери за мрежи за предаване на токени. Мрежите за предаване на токени преместват малък блок от данни, наречен токен, по мрежата. Притежаването на този токен гарантира правото на прехвърляне. Ако възелът, който получава токена, няма информация за изпращане, той просто препраща токена към следващата крайна точка. Всяка станция може да държи маркер за определено максимално време (по подразбиране - 10 ms).

Тази технология предлага решение на проблема със сблъсъци, които възникват при работа с локална мрежа. В Ethernet технологията такива сблъсъци възникват, когато информацията се предава едновременно от няколко работни станции, разположени в рамките на един и същ сегмент, тоест използвайки общ физически канал за данни.

Ако станцията, която притежава токена, има информация за предаване, тя улавя токена, променя един бит от него (в резултат на което токенът се превръща в последователност "начало на блок данни"), допълва го с информацията, която иска да предаде, и изпраща тази информация към следващата пръстеновидна мрежа на станцията. Когато блок информация циркулира около пръстена, няма токен в мрежата (освен ако пръстенът не осигурява ранно освобождаване на токена), така че другите станции, желаещи да предадат информация, са принудени да чакат. Следователно не може да има сблъсъци в мрежите Token Ring. Ако е осигурено ранно освобождаване на токена, тогава нов токен може да бъде освободен след завършване на предаването на блока данни.

Информационният блок циркулира около пръстена, докато достигне желаната дестинационна станция, която копира информацията за по-нататъшна обработка. Информационният блок продължава да циркулира около ринга; той се изтрива за постоянно след достигане на станцията, която е изпратила блока. Изпращащата станция може да провери върнатия блок, за да се увери, че е бил прегледан и след това копиран от станцията местоназначение.

Обхват на приложение За разлика от CSMA/CD мрежите (напр. Ethernet), мрежите за предаване на токени са детерминистични мрежи. Това означава, че е възможно да се изчисли максималното време, което ще измине, преди която и да е крайна станция да може да предава. Тази характеристика, както и някои характеристики на надеждност, правят мрежата Token Ring идеална за приложения, където латентността трябва да бъде предвидима и стабилността на мрежата е важна. Примери за такива приложения са средата на автоматизирани станции във фабрики.

Използва се като по-евтина технология и е широко разпространена навсякъде, където има критични приложения, за които не е важна толкова скоростта, колкото надеждното предаване на информация. В момента Ethernet не отстъпва на Token Ring по надеждност и е значително по-висока в производителността.

Модификации на Token Ring Има 2 модификации за скорости на предаване: 4 Mbit/s и 16 Mbit/s. Token Ring използва 16 Mbps

технология за ранно освобождаване на маркери. Същността на тази технология е, че станция, която е „уловила“ токен, след завършване на предаването на данни генерира безплатен токен и го пуска в мрежата. Опитите за въвеждане на 100 Mbit/s технология не бяха увенчани с търговски успех. Технологията Token Ring в момента не се поддържа.

Технология 802.3 Ethernet от англ. ether „ether“) е пакетна технология за предаване на данни основно в локални компютърни мрежи.

Ethernet стандартите определят кабелните връзки и електрическите сигнали физическо ниво, формат на рамка и протоколи за контрол на достъпа до медиите - на слоя за връзка за данни на OSI модела. Ethernet се описва основно от стандартите IEEE group 802.3. Ethernet стана най-разпространената LAN технология в средата на 90-те години, измествайки наследените технологии като Arcnet, FDDI и Token ring.

Когато извършвате работа по създаването на локална мрежа, трябва да имате предвид следното:

* Създаване на локална мрежа и настройка на оборудване за достъп до Интернет;

* Изборът на оборудване трябва да се основава на технически спецификации, способни да отговорят на изискванията за скорост на пренос на данни;

* Оборудването трябва да е безопасно, защитено от токов удар на хора;

* Всяка работна станция трябва да има a мрежов кабел;

* Възможност за наличие на wi-fi в целия офис;

* Разположението на работните места трябва да отговаря на изискванията на стандартите за разполагане на оборудването в учебните заведения;

* Разходите за създаване на локална мрежа трябва да са икономически обосновани;

* Надеждност на локалната мрежа.

ВЪВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………..3

1 ETHERNET И БЪРЗИ ETHERNET МРЕЖИ……………………………5

2 МРЕЖА TOKEN-RING…………………………………………………….9

3 ARCNET МРЕЖА…………………………………………………………….14

4 FDDI МРЕЖА…………………………………………………………………………………18

5 100VG-AnyLAN МРЕЖА…………………………………………………………….23

6 УЛТРА СКОРОСТНИ МРЕЖИ…………………………………………………….25

7 БЕЗЖИЧНИ МРЕЖИ………………………………………………………….31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….36

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИТЕ ИЗТОЧНИЦИ………………………39

ВЪВЕДЕНИЕ

От появата на първите локални мрежи са разработени няколкостотин различни мрежови технологии, но само няколко са получили забележимо широко разпространение. Това се дължи преди всичко на високо нивостандартизация на мрежовите принципи и тяхната поддръжка от известни компании. Стандартните мрежи обаче не винаги имат рекордни характеристики и осигуряват най-много оптимални режимиобмен. Но големите производствени обеми на тяхното оборудване и следователно ниската му цена им дават огромни предимства. Също така е важно производителите софтуерсъщо така основно се фокусира върху най-често срещаните мрежи. Следователно потребителят, който избира стандартни мрежи, има пълна гаранция за съвместимост на оборудването и програмите.

Целта на тази курсова работа е да разгледа съществуващите технологии за локална мрежа, техните характеристики и предимства или недостатъци един спрямо друг.

Избрах темата за локалните мрежови технологии, защото според мен тази тема е особено актуална сега, когато мобилността, скоростта и удобството се ценят по целия свят, с възможно най-малко загуба на време.

В момента намаляването на броя на използваните типове мрежи се превърна в тенденция. Факт е, че увеличаването на скоростта на предаване в локалните мрежи до 100 и дори 1000 Mbit/s изисква използването на най-съвременни технологии и скъпи научни изследвания. Естествено, това могат да си позволят само най-големите компании, които поддържат своите стандартни мрежи и техните по-модерни разновидности. В допълнение, голям брой потребители вече са инсталирали някакъв вид мрежа и не искат незабавно и напълно да сменят мрежовото оборудване. Малко вероятно е в близко бъдеще да бъдат приети принципно нови стандарти.

Пазарът предлага стандартни локални мрежи от всички възможни топологии, така че потребителите имат избор. Стандартните мрежи предоставят широк обхват допустими размеримрежа, брой абонати и не по-малко важно цените на оборудването. Но да направите избор все още не е лесно. Наистина, за разлика от софтуера, който не е труден за подмяна, хардуерът обикновено издържа много години; подмяната му води не само до значителни разходи и необходимост от повторно свързване на кабелите, но и до ревизия на компютърната система на организацията. В тази връзка грешките при избора на оборудване обикновено са много по-скъпи от грешките при избора на софтуер.

1 ETHERNET И БЪРЗИ ETHERNET МРЕЖИ

Най-разпространената сред стандартните мрежи е Ethernet мрежата. За първи път се появява през 1972 г. (разработен от известната компания Xerox). Мрежата се оказа доста успешна и в резултат на това през 1980 г. беше подкрепена от такива най-големите компании, като DEC и Intel). Чрез техните усилия през 1985 г. Ethernet мрежата се превръща в международен стандарт, той е приет от най-големите международни организации по стандартизация: IEEE Committee 802 (Институт на инженерите по електротехника и електроника) и ECMA (Европейска асоциация на производителите на компютри).

Стандартът се нарича IEEE 802.3 (чете се на английски като „осем, две, точка три“). Той дефинира множествен достъп до канал тип моно шина с откриване на сблъсък и контрол на предаването. Някои други мрежи също отговарят на този стандарт, тъй като нивото на детайлност е ниско. В резултат на това мрежите IEEE 802.3 често бяха несъвместими една с друга както по дизайн, така и по електрически характеристики. Въпреки това, наскоро стандартът IEEE 802.3 се счита за стандарт за Ethernet мрежата.

Основни характеристики на оригиналния стандарт IEEE 802.3:

• топология – шина;
• предавателна среда – коаксиален кабел;
• скорост на предаване – 10 Mbit/s;
• максимална дължина на мрежата – 5 km;
• максимален брой абонати – до 1024;
• дължина на мрежовия сегмент – до 500 m;
• брой абонати на един сегмент – до 100;
• метод на достъп – CSMA/CD;
• Теснолентово предаване, тоест без модулация (моно канал).

Строго погледнато, има малки разлики между стандартите IEEE 802.3 и Ethernet, но те обикновено се пренебрегват.

Сега Ethernet мрежата е най-популярната в света (повече от 90% от пазара) и вероятно ще остане такава през следващите години. Това беше значително улеснено от факта, че от самото начало характеристиките, параметрите и протоколите на мрежата бяха отворени, в резултат на което огромен брой производители по света започнаха да произвеждат Ethernet оборудване, което беше напълно съвместимо помежду си .

Класическата Ethernet мрежа използва 50-омов коаксиален кабел от два вида (дебел и тънък). Напоследък обаче (от началото на 90-те) най-широко използваната версия на Ethernet е тази, която използва усукани двойки като среда за предаване. Определен е и стандарт за използване във влакнесто-оптични кабелни мрежи. Бяха направени допълнения към оригиналния стандарт IEEE 802.3, за да се съобразят с тези промени. През 1995 г. се появи допълнителен стандарт за по-бърза версия на Ethernet, работеща със скорост от 100 Mbit/s (т.нар. Fast Ethernet, стандарт IEEE 802.3u), използваща усукана двойка или оптичен кабел като среда за предаване. През 1997 г. се появява и версия със скорост 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet, стандарт IEEE 802.3z).

В допълнение към стандартната шинна топология все повече се използват пасивни звездни и пасивни дървовидни топологии.

Класическа мрежова топология на Ethernet

Максималната дължина на кабела на мрежата като цяло (максимален път на сигнала) теоретично може да достигне 6,5 километра, но на практика не надвишава 3,5 километра.

Мрежата Fast Ethernet няма топология на физическа шина; използва се само пасивна звезда или пасивно дърво. В допълнение, Fast Ethernet има много по-строги изисквания за максимална дължина на мрежата. В крайна сметка, с 10-кратно увеличение на скоростта на предаване и запазване на формата на пакета, минималната му дължина става десет пъти по-къса. Така допустимата стойност на двойното време за предаване на сигнала през мрежата се намалява 10 пъти (5,12 μs срещу 51,2 μs в Ethernet).

Стандартният манчестърски код се използва за предаване на информация в Ethernet мрежа.

Достъпът до Ethernet мрежата се осъществява по произволен метод CSMA/CD, осигуряващ равнопоставеност на абонатите. Мрежата използва пакети с променлива дължина със структура.

За Ethernet мрежа, работеща със скорост от 10 Mbit/s, стандартът дефинира четири основни типа мрежови сегменти, фокусирани върху различни медии за предаване на информация:

• 10BASE5 (дебел коаксиален кабел);
• 10BASE2 (тънък коаксиален кабел);
• 10BASE-T (усукана двойка);
• 10BASE-FL (оптичен кабел).

Името на сегмента включва три елемента: числото "10" означава скорост на предаване от 10 Mbit/s, думата BASE означава предаване в основната честотна лента (т.е. без модулиране на високочестотен сигнал) и последното елемент е допустимата дължина на сегмента: „5” – 500 метра, „2” – 200 метра (по-точно 185 метра) или вид на комуникационната линия: „T” – усукана двойка (от английски „twisted-pair” ), “F” – оптичен кабел (от английски “fiber optic”).

По същия начин, за Ethernet мрежа, работеща със скорост 100 Mbit/s (Fast Ethernet), стандартът дефинира три типа сегменти, които се различават по видовете медии за предаване:

• 100BASE-T4 (четворна усукана двойка);
• 100BASE-TX (двойна усукана двойка);
• 100BASE-FX (оптичен кабел).

Тук числото „100“ означава скорост на предаване от 100 Mbit/s, буквата „T“ означава усукана двойка, а буквата „F“ означава оптичен кабел. Типовете 100BASE-TX и 100BASE-FX понякога се комбинират под името 100BASE-X, а 100BASE-T4 и 100BASE-TX се наричат ​​100BASE-T.

Развитието на Ethernet технологията се отдалечава все повече от оригиналния стандарт. Използването на нови преносни среди и комутатори дава възможност за значително увеличаване на размера на мрежата. Премахването на кода на Манчестър (в мрежи Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) осигурява увеличени скорости на трансфер на данни и намалени изисквания за кабели. Отказът от метода за управление CSMA/CD (с пълен дуплексен режим на обмен) прави възможно драстично повишаване на ефективността на работа и премахване на ограниченията върху дължината на мрежата. Всички нови разновидности на мрежата обаче се наричат ​​още Ethernet мрежа.

2 ТОКЕН-РИНГ МРЕЖА

Мрежата Token-Ring е предложена от IBM през 1985 г. (първата версия се появява през 1980 г.). Той беше предназначен за свързване в мрежа на всички видове компютри, произведени от IBM. Самият факт, че се поддържа от IBM най-големият производител компютърно оборудване, показва, че тя трябва да обърне специално внимание. Но също толкова важно е, че Token-Ring в момента е международният стандарт IEEE 802.5 (въпреки че има малки разлики между Token-Ring и IEEE 802.5). Това поставя тази мрежана същото ниво на състояние като Ethernet.

Token-Ring е разработен като надеждна алтернатива на Ethernet. И въпреки че Ethernet сега замества всички други мрежи, Token-Ring не може да се счита за безнадеждно остаряла. Повече от 10 милиона компютъра по света са свързани с тази мрежа.

IBM направи всичко възможно, за да осигури възможно най-широкото разпространение на своята мрежа: подробна документация беше публикувана до електрически схемиадаптери. В резултат на това много компании, например 3COM, Novell, Western Digital, Proteon и други, започнаха да произвеждат адаптери. Между другото, концепцията NetBIOS е разработена специално за тази мрежа, както и за друга мрежа, IBM PC Network. Ако в предварително създадената компютърна мрежа Мрежови програми NetBIOS се съхраняват във вградената памет само за четене на адаптера, но мрежата Token-Ring вече използва програма, емулираща NetBIOS. Това направи възможно да се реагира по-гъвкаво на хардуерните функции и да се поддържа съвместимост с програми от по-високо ниво.

Какво е мрежова технология? Защо е необходимо? За какво се използва? Отговори на тези, както и на редица други въпроси, ще бъдат дадени в рамките на тази статия.

Няколко важни параметъра

1. Скорост на трансфер на данни. Тази характеристика определя колко информация (измерена в повечето случаи в битове) може да бъде предадена през мрежата за определен период от време.
2. Формат на рамката. Информацията, която се предава през мрежата, се комбинира в информационни пакети. Те се наричат ​​рамки.
3. Тип кодиране на сигнала. В този случай се решава как да се криптира информацията в електрически импулси.
4. Предавателна среда. Това обозначение се използва за материала, като правило това е кабел, през който преминава потокът от информация, който впоследствие се показва на екраните на монитора.
5. Мрежова топология. Това е схематично изграждане на структура, чрез която се предава информация. Като правило се използват гума, звезда и пръстен.
6. Метод за достъп.

Наборът от всички тези параметри определя мрежовата технология, какво представлява тя, какви устройства използва и нейните характеристики. Както се досещате, има много от тях.

Главна информация

Но какво е мрежова технология? В крайна сметка дефиницията на това понятие никога не е била дадена! И така, мрежовата технология е координиран набор от стандартни протоколи и софтуер и хардуер, които ги прилагат в обем, достатъчен за изграждане на локална компютърна мрежа. Това определя как ще се осъществява достъп до средата за предаване на данни. Като алтернатива можете да намерите и името „основни технологии“. Не е възможно всички да бъдат разгледани в рамките на статията поради големия брой, така че ще се обърне внимание на най-популярните: Ethernet, Token-Ring, ArcNet и FDDI. Какво са те?

Ethernet

В момента това е най-популярната мрежова технология в целия свят. Ако кабелът се повреди, тогава вероятността той да е този, който се използва, е близо до сто процента. Ethernet може безопасно да бъде включен в най-добрите мрежови информационни технологии, поради ниската си цена, висока скорост и качество на комуникация. Най-известният тип е IEEE802.3/Ethernet. Но въз основа на него бяха разработени две много интересни опции. Първият (IEEE802.3u/Fast Ethernet) позволява скорост на предаване от 100 Mbit/секунда. Тази опция има три модификации. Те се различават един от друг по материала, използван за кабела, дължината на активния сегмент и специфичния обхват на обхвата на предаване. Но се появяват колебания в стила на „плюс-минус 100 Mbit/секунда“. Друг вариант е IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Капацитетът му на предаване е 1000 Mbit/s. Тази вариация има четири модификации.

Token-Ring

Мрежовите информационни технологии от този тип се използват за създаване на споделена среда за предаване на данни, която в крайна сметка се формира като обединение на всички възли в един пръстен. Тази технология се основава на топология звезда-пръстен. Първият е основен, а вторият е допълнителен. За получаване на достъп до мрежата се използва методът на токена. Максималната дължина на пръстена може да бъде 4 хиляди метра, а броят на възлите може да бъде 260 броя. Скоростта на пренос на данни не надвишава 16 Mbit/s.

ArcNet

Тази опция използва топология на шина и пасивна звезда. Освен това, той може да бъде изграден върху неекранирана усукана двойка и оптичен кабел. ArcNet е истински старомоден в света на мрежовите технологии. Дължината на мрежата може да достигне 6000 метра, а максималният брой абонати е 255. Трябва да се отбележи, че основният недостатък на този подход е ниската скорост на пренос на данни, която е само 2,5 Mbit/секунда. Но тази мрежова технология все още се използва широко. Това се дължи на неговата висока надеждност, ниска цена на адаптери и гъвкавост. Мрежи и мрежови технологии, изграден на други принципи, може да има по-високи показатели за скорост, но точно защото ArcNet осигурява висок добив на данни, това ни позволява да не го отстъпваме. Важно предимство на тази опция е, че методът за достъп се използва чрез делегиране на правомощия.

FDDI

мрежа Компютърни технологииот този тип са стандартизирани спецификации за високоскоростна архитектура за предаване на данни, използваща оптични линии. FDDI е значително повлиян от ArcNet и Token-Ring. Следователно тази мрежова технология може да се разглежда като подобрен механизъм за предаване на данни, базиран на съществуващите разработки. Пръстенът на тази мрежа може да достигне дължина от сто километра. Въпреки значителното разстояние, максималният брой абонати, които могат да се свържат с него, е само 500 възела. Трябва да се отбележи, че FDDI се счита за много надежден поради наличието на първичен и резервен път за данни. Добавя към популярността му възможността за бърз трансфер на данни - приблизително 100 Mbit/секунда.

Технически аспект

След като разгледахме какви са основите на мрежовите технологии и какво се използват, сега нека обърнем внимание как работи всичко. Първоначално трябва да се отбележи, че разгледаните по-рано опции са изключително локални средства за свързване на електронни компютри. Но има и глобални мрежи. В света има около двеста от тях. Как работят съвременните мрежови технологии? За да направите това, нека разгледаме настоящия принцип на изграждане. И така, има компютри, които са обединени в една мрежа. Условно те се разделят на абонатни (основни) и спомагателни. Първите се занимават с цялата информационна и изчислителна работа. От тях зависи какви ще са мрежовите ресурси. Спомагателните се занимават с преобразуване на информация и нейното предаване по комуникационни канали. Поради факта, че трябва да обработват значително количество данни, сървърите могат да се похвалят с повишена мощност. Но крайният получател на всяка информация все още са обикновените хост компютри, които най-често се представят персонални компютри. Мрежовите информационни технологии могат да използват следните видове сървъри:

1. мрежа. Занимава се с пренос на информация.
2. Терминал. Осигурява функционирането на многопотребителска система.
3. Бази данни. Участва в обработката на заявки към бази данни в многопотребителски системи.

Комутационни мрежи

Те се създават чрез физическо свързване на клиенти за времето, през което ще се предават съобщенията. Как изглежда това на практика? В такива случаи се създава директна връзка за изпращане и получаване на информация от точка А до точка Б. Той включва каналите на една от многото (обикновено) опции за доставка на съобщения. И създадената връзка за успешно прехвърляне трябва да бъде непроменена през цялата сесия. Но в този случай се появяват доста силни недостатъци. Така че трябва да чакате относително дълго време за връзка. Това е придружено от високи разходи за пренос на данни и ниско използване на канала. Следователно използването на мрежови технологии от този тип не е обичайно.

Мрежи за превключване на съобщения

В този случай цялата информация се предава на малки порции. В такива случаи не се установява директна връзка. Предаването на данни се извършва по първия свободен наличен канал. И така, докато съобщението се предаде на получателя. В същото време сървърите са постоянно ангажирани с получаването на информация, събирането й, проверката и установяването на маршрут. И тогава съобщението се предава. Сред предимствата трябва да се отбележи ниска ценатрансфери. Но в този случай все още има проблеми като ниска скорост и невъзможност за диалог между компютрите в реално време.

Мрежи за комутация на пакети

Това е най-модерният и популярен метод днес. Развитието на мрежовите технологии доведе до факта, че информацията вече се обменя чрез кратки информационни пакети с фиксирана структура. Какво са те? Пакетите са части от съобщения, които отговарят на определен стандарт. Късата им дължина помага за предотвратяване на блокиране на мрежата. Благодарение на това опашката в комутационните възли е намалена. Връзките са бързи, нивата на грешки се поддържат ниски и се постигат значителни печалби по отношение на надеждността и ефективността на мрежата. Трябва също да се отбележи, че има различни конфигурации на този подход към строителството. Така че, ако мрежата осигурява превключване на съобщения, пакети и канали, тогава тя се нарича интегрална, тоест може да бъде разложена. Някои от ресурсите могат да се използват изключително. По този начин някои канали могат да се използват за предаване на директни съобщения. Те се създават за времето на пренос на данни между различни мрежи. Когато сесията за изпращане на информация приключи, те се разделят на независими магистрални канали. Когато използвате пакетна технология, е важно да конфигурирате и координирате голям брой клиенти, комуникационни линии, сървъри и редица други устройства. Установяването на правила, известни като протоколи, помага за това. Те са част от използваната мрежова операционна система и са реализирани на хардуерно и софтуерно ниво.