Hogyan lehet megtudni a helyi hálózatban használt technológiát. A technológia főbb jellemzői. Otthoni hálózati architektúra kiválasztása

Gyors fejlődés helyi hálózatok, amelyet most a 10. szabvány tovább testesített Gigabit Ethernetés a vezeték nélküli hálózatok kiépítésére szolgáló technológiák Az IEEE 802.11b/a egyre nagyobb figyelmet kap.

Az Ethernet technológia mára a kábelhálózatok de facto szabványává vált.

És bár az Ethernet technológiát a maga klasszikus formájában már régóta nem találták meg, az eredetileg az IEEE 802.3 protokollban lefektetett ötletek logikus folytatást kaptak mind a Fast Ethernet, mind a Gigabit Ethernet technológiákban.

A történelmi igazságosság kedvéért megjegyezzük, hogy olyan technológiák is figyelmet érdemelnek, mint a Token Ring, ARCNET, 100VG-AnyLAN, FDDI és Apple Talk. Hát akkor. Állítsuk helyre a történelmi igazságosságot, és emlékezzünk a régmúlt idők technológiáira.

Úgy gondolom, hogy nem kell beszélni a félvezetőiparban az elmúlt évtizedben megfigyelt gyors fejlődésről. A hálózati berendezések az egész iparág sorsára jutottak: lavinaszerű termelésnövekedés, nagy sebesség és minimális árak. Az internet történetében fordulópontnak számító 1995-ben mintegy 50 millió új Ethernet portot adtak el. Jó kezdet a piaci dominanciához, amely a következő öt évben elsöprővé vált.

A speciális távközlési berendezések esetében ez az árszint nem elérhető. A készülék bonyolultsága ebben az esetben nem játszik különösebb szerepet - ez inkább mennyiségi kérdés. Ma ez teljesen természetesnek tűnik, de tíz évvel ezelőtt az Ethernet feltétlen dominanciája korántsem volt nyilvánvaló (például az ipari hálózatokban még mindig nincs egyértelmű vezető).

A mai vezető előnyeit (vagy hátrányait) azonban csak a hálózatépítés más módszereivel összehasonlítva lehet azonosítani.

A legelterjedtebb (de korántsem az egyetlen) determinisztikus hozzáférési mód a lekérdezési módszer és a jogátruházási módszer. A lekérdezési módszert kevéssé használják a helyi hálózatokban, de az iparban széles körben használják technológiai folyamatok vezérlésére.

A jogok átadási módszere éppen ellenkezőleg, kényelmes a számítógépek közötti adatátvitelhez.

A működési elv egy szolgáltatási üzenet - egy token - továbbítása egy gyűrűs logikai topológiájú hálózaton. A token fogadása feljogosítja az eszközt a megosztott erőforrás elérésére. Választás munkaállomás ebben az esetben csak két lehetőségre korlátozódik. Mindenesetre el kell küldenie a tokent a sorban következő eszköznek. Sőt, ez megtehető az adatok címzetthez való eljuttatása után (ha rendelkezésre áll), vagy azonnal (ha nincs továbbítandó információ). Az adatok továbbítása során a marker hiányzik a hálózatból, a többi állomás nem tud adást küldeni, és az ütközések elvileg lehetetlenek. A feldolgozáshoz

lehetséges hibákat

, aminek következtében a marker elveszhet, van egy mechanizmus a regenerációjára.

A véletlen hozzáférésű módszereket nem determinisztikusnak nevezzük. Versenyről gondoskodnak az összes hálózati csomópont között az átvitel jogáért. Lehetséges több csomópont egyidejű átviteli kísérlete, ami ütközéseket eredményez.

Ennek a típusnak a leggyakoribb módszere a CSMA/CD (carrier-sense multiple access/collision detection). Adatátvitel előtt a készülék figyeli a hálózatot, hogy megbizonyosodjon arról, hogy senki más nem használja. Ha az átviteli közeget jelenleg valaki használja, az adapter késlelteti az átvitelt, de ha nem, akkor megkezdi az adatátvitelt.

Abban az esetben, ha két adapter szabad vonalat észlelve egyszerre kezdi el az adást, ütközés következik be. Ha észleli, mindkét adás megszakad, és a készülékek tetszőleges idő elteltével megismétlik az adást (természetesen, miután először „meghallgatták” a csatornát, hogy megnézzék, foglalt-e). Az információ fogadásához egy eszköznek fogadnia kell a hálózaton lévő összes csomagot, hogy megállapítsa, az a cél.

Az Ethernet születésnapja 1973. május 22-én van. Robert Metcalfe és David Boggs ezen a napon tette közzé a Xerox Kutatóközpontban általuk kiépített kísérleti hálózat leírását. Vastag koaxiális kábelre épült, és 2,94 Mbit/s adatátviteli sebességet biztosított. Új technológia kapta az Ethernet (over-the-air network) nevet az ALOHA University of Hawaii rádióhálózat tiszteletére, amely hasonló mechanizmust használt az átviteli közeg (rádió levegő) felosztására.

A 70-es évek végére az Ethernetnek szilárd elméleti alapja volt.

1980 februárjában pedig a Xerox a DEC-vel és az Intellel együtt bemutatta az IEEE fejlesztést, amelyet három évvel később 802.3 szabványként hagytak jóvá.

Az Ethernet nem determinisztikus módszere az adatátviteli közeghez való hozzáférésre a vivőérzékelő többszörös hozzáférés ütközésérzékeléssel (CSMA/CD). Egyszerűen fogalmazva, az eszközök kaotikusan, véletlenszerűen osztják meg az átviteli közeget. Ebben az esetben az algoritmus közel sem egyenlő felbontáshoz vezethet az állomások közötti versenyben a médiumhoz való hozzáférésért. Ez viszont hosszú hozzáférési késéseket okozhat, különösen zsúfolt körülmények között. Extrém esetekben az átviteli sebesség nullára csökkenhet. E szervezetlen megközelítés miatt hosszú ideig

Azt hitték (és ma is), hogy az Ethernet nem nyújt kiváló minőségű átvitel adat. Azt jósolták, hogy előbb a Token Ring, majd az ATM váltja majd, de a valóságban minden fordítva történt.

Az, hogy az Ethernet továbbra is uralja a piacot, azoknak a nagy változásoknak köszönhető, amelyeken 20 éves fennállása alatt ment keresztül. Az a „gigabit” full duplexben, amit most a hálózatokban látunk

belépő szintű
, kevéssé hasonlít a 10Base 5 család alapítójára Ugyanakkor a 10Base-T bevezetése után a kompatibilitás megmarad mind az eszközök interakciójának szintjén, mind a kábeles infrastruktúra szintjén. Fejlesztés az egyszerűtől a bonyolultig, a növekedés a felhasználói igényekkel együtt – ez a kulcsa a technológia hihetetlen sikerének. Ítéld meg magad: 1981. március – A 3Com bemutatja az Ethernet adó-vevőt;
1982. szeptember - létrehozták az elsőt
1985 – Megjelent az IEEE 802.3 (Ethernet II) specifikáció második verziója, amelyben kisebb változtatásokat hajtottak végre a csomagfejléc-struktúrán. Az Ethernet-eszközök (MAC-címek) merev azonosítása kialakult. Létrejött egy címlista, ahol bármely gyártó regisztrálhat egy egyedi tartományt (jelenleg csak 1250 dollárba kerül);
1990. szeptember – Az IEEE jóváhagyja a 10Base-T (csavart érpár) technológiát fizikai csillag topológiával és hubokkal. A CSMA/CD logikai topológiája nem változott. A szabvány a SynOptics Communications LattisNet általános néven végzett fejlesztésein alapul;
1990 – A Kalpana (később gyorsan megvásárolta a leendő Cisco óriáscég által kifejlesztett CPW16 kapcsolóval együtt) olyan kapcsolási technológiát kínál, amely a szegmens összes csomópontja közötti megosztott kommunikációs vonalak használatának megtagadásán alapul;
1992 - a kapcsolók használatának kezdete (swich). A csomagban található címinformációk (MAC-cím) felhasználásával a kapcsoló független virtuális csatornákat szervez a csomópontpárok között. A kapcsolás hatékonyan átalakítja a nem-determinisztikus Ethernet-modellt (a sávszélességért versengve) adatcímzett rendszerré a felhasználó figyelme nélkül;
1993 – Megjelenik az IEEE 802.3x specifikáció, a full duplex és a kapcsolatvezérlés a 10Base-T-hez, az IEEE 802.1p specifikáció pedig hozzáadja a csoportos címzést és egy 8 szintű prioritási rendszert. Fast Ethernet javasolt;
A Fast Ethernet, az IEEE 802.3u (100Base-T) szabványt 1995 júniusában vezették be.

Ezen egy rövid történelem be is fejezhetjük: az Ethernet egészen modern formákat öltött, de a technológia fejlődése természetesen nem állt meg – erről majd egy kicsit később.

Méltatlanul elfeledett ARCNET

A ttached Resource Computing Network (ARCNET) egy hálózati architektúra, amelyet a Datapoint fejlesztett ki a 70-es évek közepén. Az ARCNET-et nem fogadták el IEEE szabványként, de részben megfelel az IEEE 802.4 szabványnak, mint token-áteresztő hálózat (logikai gyűrű). Az adatcsomag bármilyen méretű lehet, 1 és 507 bájt között.

A helyi hálózatok közül az ARCNET rendelkezik a legkiterjedtebb topológiai képességekkel. Gyűrű, közös busz, csillag, fa használható ugyanabban a hálózatban. Ezen kívül nagyon hosszú szakaszok (akár több kilométeres) is használhatók. Ugyanezek a széles lehetőségek vonatkoznak az átviteli közegre is - mind a koaxiális, mind a száloptikai kábel, valamint a csavart érpár alkalmas.

Ezt az olcsó szabványt alacsony – mindössze 2,5 Mbit/s – sebessége akadályozta meg abban, hogy uralja a piacot. Amikor a Datapoint a 90-es évek elején kifejlesztette az ARCNET PLUS-t akár 20 Mbit/s átviteli sebességgel, az idő már eltelt. A Fast Ethernet a legcsekélyebb esélyt sem hagyta az ARCNET-nek a széles körű felhasználásra.

Mindazonáltal a technológia nagy (de sohasem realizált) potenciálja mellett elmondhatjuk, hogy egyes iparágakban (általában folyamatirányító rendszerekben) ezek a hálózatok még mindig léteznek. A determinisztikus hozzáférés, az automatikus konfigurálási lehetőségek és a 120 Kbit/s-tól 10 Mbit/s-ig terjedő árfolyamok tárgyalása nehéz, valós gyártási körülmények között az ARCNET-et egyszerűen pótolhatatlanná teszi.

Ezenkívül az ARCNET lehetőséget biztosít a vezérlőrendszerek számára, hogy pontosan meghatározza a maximális hozzáférési időt a hálózat bármely eszközéhez bármilyen terhelés mellett egy egyszerű képlet segítségével: T = (TDP + TOBSNb)SND, ahol a TDP és a TOB az átvitel. egy adatcsomag ideje, illetve egy byte, a kiválasztott átviteli sebességtől függően Nb az adatbájtok száma, ND a hálózaton lévő eszközök száma.

A Token Ring a token átadás klasszikus példája

Az oken Ring egy másik technológia, amely a 70-es évekre nyúlik vissza. A kék óriás - az IEEE 802.5 szabvány alapját képező IBM - fejlesztésének nagyobb esélye volt a sikerre, mint sok más helyi hálózatnak. A Token Ring egy klasszikus token-átadó hálózat. A logikai topológia (és a hálózat első verzióiban fizikai) egy gyűrű. A modernebb módosítások csillag topológiában sodrott érpárú kábelekre épülnek, és bizonyos fenntartásokkal kompatibilisek az Ethernettel.

Az IEEE 802.5-ben leírt eredeti átviteli sebesség 4 Mbit/s volt, de létezik egy újabb, 16 Mbit/s-os megvalósítás. A médiumhoz való hozzáférés egyszerűbb (determinisztikus) módszere miatt a Token Ringet gyakran népszerűsítették korai szakaszában, mint az Ethernet kiváló helyettesítőjét.

Annak ellenére, hogy létezett egy prioritási hozzáférési séma (melyet minden állomáshoz külön-külön hozzárendeltek), nem lehetett állandó bitsebességet (Constant Bit Rate, CBR) biztosítani egy nagyon egyszerű ok miatt: azok az alkalmazások, amelyek képesek voltak kihasználni ezeket a sémákat. akkor nem létezik. És manapság már nincs is belőlük több.

E körülmény ismeretében csak azt lehetett garantálni, hogy a hálózat összes állomásának teljesítménye egyformán csökken. De nyerni verseny ez nem volt elég, és ma már szinte lehetetlen igazán működő Token Ring hálózatot találni.

FDDI – az első helyi hálózat a száloptikán

A Fiber Distributed Data Interface (FDDI) technológiát 1980-ban fejlesztette ki egy ANSI bizottság. Ez volt az első számítógépes hálózat, amely csak optikai kábelt használt átviteli közegként. Az okok, amelyek a gyártókat az FDDI létrehozására késztették, a helyi hálózatok akkori elégtelen sebessége (legfeljebb 10 Mbit/s) és megbízhatósága (redundanciasémák hiánya) voltak. Ráadásul ez volt az első (és nem túl sikeres) kísérlet az adathálózatok „közlekedési” szintre emelésére, versenyezve az SDH-val.

Az FDDI szabvány előírja az adatátvitelt kétgyűrűs optikai kábelen 100 Mbit/s sebességgel, ami lehetővé teszi a megbízható (lefoglalt) és gyors csatorna elérését. A távolságok meglehetősen jelentősek - akár 100 km-re a kerület körül.

Logikusan a hálózat működése egy token átvitelén alapult.

Emellett egy kidolgozott forgalmi prioritási rendszert is biztosítottak. A munkaállomásokat eleinte két típusra osztották: szinkron (állandó sávszélességű) és aszinkron. Utóbbi pedig egy nyolcszintű prioritási rendszer segítségével osztotta el az átviteli közeget.

Az SDH hálózatokkal való összeférhetetlenség nem tette lehetővé, hogy az FDDI jelentős rést foglaljon el a közlekedési hálózatok területén. Ma ezt a technológiát gyakorlatilag felváltotta az ATM. A magas költségek pedig nem hagytak esélyt az FDDI-nek az Ethernettel folytatott harcban a helyi rést. Az olcsóbb rézkábelre való átállási kísérletek sem segítettek a szabványon. Az FDDI elvein alapuló, de átviteli közegként sodrott érpárú kábeleket használó CDDI technológia nem volt népszerű, és csak a tankönyvekben maradt fenn.

Az AT&T és a HP fejlesztette - 100VG-AnyLAN hogy a technológia az FDDI-hez hasonlóan a helyi hálózatok második generációjához sorolható. A 90-es évek elején hozták létre az AT&T és a HP közös erőfeszítéseivel a Fast Ethernet technológia alternatívájaként. 1995 nyarán versenytársával szinte egyidőben megkapta az IEEE 802.12 szabvány státuszát. A 100VG-AnyLAN sokoldalúsága, határozottsága és a meglévő rendszerekkel való jobb kompatibilitása miatt jó eséllyel nyerhetett, mint az Ethernet.

kábelhálózatok (csavart érpár, 3. kategória). 3. kategória, ami akkor szinte elterjedtebb volt, mint a modern 5. kategória. Az átmeneti időszak valójában nem érintette Oroszországot, ahol a kommunikációs rendszerek építésének későbbi megkezdése miatt mindenhol az 5. kategóriát használva fektették le a hálózatokat.

A hagyományos vezetékezés mellett minden 100VG-AnyLAN hub konfigurálható a 802.3 (Ethernet) vagy 802.5 (Token Ring) keretek támogatására.

A Demand Priority médiahozzáférési módszer egy egyszerű, kétszintű prioritási rendszert határoz meg – magas a multimédiás alkalmazásokhoz, és alacsony minden máshoz.

Meg kell mondanom, ez komoly sikerakció volt. Csökkent a magas költségek, a nagyobb bonyolultság és nagyrészt az, hogy a technológiát a harmadik fél gyártói nem replikálják. Ehhez járul a már jól ismert Token Ring hiánya a valódi alkalmazásoknak, amelyek kihasználják a prioritási rendszert. Ennek eredményeként a 100Base-T-nek sikerült tartósan és véglegesen megragadnia a vezető szerepet az iparágban.

Az innovatív műszaki ötletek valamivel később alkalmazásra találtak, először a 100Base-T2-ben (IEEE 802.3у), majd a „gigabites” Ethernet 1000Base-T-ben.

Apple Talk, Local Talk

Az Apple Talk az Apple által a 80-as évek elején javasolt protokollverem. Kezdetben az Apple Talk protokollokat a hálózati eszközökkel való együttműködésre használták, összefoglaló néven Local Talk (az Apple számítógépekbe épített adapterek). A hálózati topológia közös buszként vagy „faként” épült fel,

maximális hossza

300 m volt, átviteli sebesség - 230,4 Kbps. Az átviteli közeg árnyékolt csavart érpár. A Helyi beszélgetés szegmens legfeljebb 32 csomópontot tud összekapcsolni.

Az alacsony sávszélesség miatt gyorsan szükség volt adapterek fejlesztésére a nagyobb sávszélességű hálózati környezetekhez: Ether Talk, Token Talk és FDDI Talk for Ethernet, Token Ring és FDDI hálózatokhoz. Így az Apple Talk a linkek szintjén az univerzalitás útját járta, és a hálózat bármilyen fizikai megvalósításához tud alkalmazkodni.

A legtöbb Apple termékhez hasonlóan ezek a hálózatok az „Apple” világában élnek, és gyakorlatilag nincs átfedésük a PC-kkel.

Az UltraNet csillag topológiát használ, és akár 1 Gbit/s-os információcsere-sebességet is képes biztosítani az eszközök között. Ezt a hálózatot a nagyon bonyolult fizikai megvalósítás és a szuperszámítógépekhez hasonló magas árak jellemzik.

Az UltraNet vezérléséhez PC számítógépeket használnak, amelyek egy központi hubhoz csatlakoznak. Ezenkívül a hálózat tartalmazhat hidakat és útválasztókat az Ethernet vagy Token Ring technológiával épített hálózatokhoz való csatlakozáshoz. Átviteli közegként használható koaxiális kábel

és optikai szál (30 km-es távolságig).

Ipari és speciális hálózatok

Meg kell jegyezni, hogy az adathálózatokat nem csak számítógépek közötti kommunikációra vagy telefonálásra használják. Az ipari és speciális eszközöknek is meglehetősen nagy rése van. Például a CANBUS technológia meglehetősen népszerű, és az autók vastag és drága kábelkötegeinek egy közös busszal való helyettesítésére szolgál.

Ez a hálózat nem rendelkezik nagy fizikai kapcsolatok választékkal, a szegmens hossza korlátozott, az átviteli sebesség alacsony (akár 1 Mbit/s). A CANBUS azonban a minőségi mutatók és a kis- és közepes méretű automatizáláshoz szükséges alacsony árú megvalósítások sikeres kombinációja. Hasonló rendszerekhez tartozik még ModBus, PROFIBUS, FieldBus.

Manapság a CAN vezérlők fejlesztőinek érdeklődése fokozatosan az otthonautomatizálás felé tolódik el.

Az ATM mint univerzális adatátviteli technológia

Az ATM lényege nagyon egyszerű: össze kell keverni minden típusú forgalmat (hang, videó, adat), tömöríteni és egy kommunikációs csatornán továbbítani. Mint fentebb megjegyeztük, ezt nem technikai áttörések, hanem számos kompromisszum révén érik el. Bizonyos szempontból ez hasonlít a differenciálegyenletek megoldásához.

A folyamatos adatok olyan intervallumokra vannak felosztva, amelyek elég kicsik a kapcsolási műveletek végrehajtásához.

Ez a megközelítés természetesen nagymértékben megnehezítette a valódi berendezések fejlesztőinek és gyártóinak amúgy is nehéz feladatát, és a piac számára elfogadhatatlanul késleltette a megvalósítási időkeretet.

Az adatok minimális részének (cellák – ATM terminológiában) méretét több tényező is befolyásolja. Egyrészt a méret növelése csökkenti a cellaprocesszor-kapcsoló sebességigényét és növeli a csatornakihasználás hatékonyságát. Másrészt minél kisebb a cella, annál gyorsabb az átvitel. Valójában az egyik cella átvitele közben a második (akár a legmagasabb prioritású) vár. Az erős matematika, a sorok és a prioritások mechanizmusa kissé elsimíthatja a hatást, de nem szünteti meg az okot. Elég sok kísérletezés után 1989-ben a cellaméretet 53 bájtban határozták meg (5 bájt szolgáltatás és 48 bájt adat).

Nyilvánvaló, hogy azért különböző sebességeket ez a méret változhat. Ha 25 és 155 Mbit/s közötti sebességhez 53 bájt megfelelő, akkor egy gigabithez 500 bájt sem lesz rosszabb, 10 gigabithez pedig 5000 bájt is megfelelő. De ebben az esetben a kompatibilitási probléma megoldhatatlanná válik. Az érvelés korántsem tudományos jellegű - a kapcsolási sebesség korlátozása szabta meg a technikai korlátot az ATM-sebesség 622 Mbit fölé történő növelésére, és jelentősen megnövelte a költségeket alacsonyabb sebességeknél. Az ATM második kompromisszuma a kapcsolatorientált technológia. Az átviteli munkamenet előtt a kapcsolati rétegben egy küldő-vevő virtuális csatorna jön létre, amelyet más állomások nem használhatnak, míg a hagyományos statisztikai multiplexelési technológiákban nem jön létre kapcsolat, és a csomagok, késleltetés és maximális adatvesztés – vagyis a szolgáltatás bizonyos minőségének biztosítása érdekében.

Mindezek a tulajdonságok, valamint az SDH hierarchiával való jó kompatibilitás lehetővé tették, hogy az ATM viszonylag gyorsan a gerinchálózati adathálózatok szabványává váljon. De a technológia összes lehetőségének teljes körű megvalósításával nagy problémák merültek fel. Ahogy már nem egyszer előfordult, a helyi hálózatok ill

kliens alkalmazások nem támogatta az ATM funkciókat, és e nélkül egy nagy potenciállal rendelkező, erőteljes technológia csak szükségtelen konverziónak bizonyult az IP (lényegében az Ethernet) és az SDH világa között. Ez egy nagyon szerencsétlen helyzet volt, amelyet az ATM-közösség megpróbált korrigálni. Sajnos volt néhány stratégiai tévedés. Az optikai szálak rézkábelekkel szembeni összes előnye ellenére az interfészkártyák és a kapcsolóportok magas költsége rendkívül megdrágította a 155 Mbps ATM használatát ebben a piaci szegmensben. Miután megpróbálta azonosítani az alacsony sebességű megoldásokat

asztali rendszerek

, Az ATM Fórum pusztító vitába keveredett arról, hogy milyen sebességet és kapcsolattípust célozzon meg. A gyártók két táborra oszlanak: a 25,6 Mbit/s sebességű rézkábel és az 51,82 Mbit/s sebességű optikai kábel támogatói. Számos nagy horderejű konfliktus után (a kezdetben 51,82 Mbit/s sebességet választottak) az ATM Forum a 25 Mbit/s-ot hirdette ki szabványnak. De a drága idő örökre elveszett. A technológiai piacon nem a „klasszikus” Ethernettel kellett találkozni a megosztott átviteli közegével, hanem a Fast Ethernettel és a kapcsolt 10Base-T-vel (a kapcsolt 100Base-T hamarosan megjelenő megjelenésének reményében). Magas ár, kevés gyártó, szakképzettebb szervíz igénye, driver-problémák stb. csak rontott a helyzeten. A vállalati hálózati szegmensbe való behatolás reményei összeomlottak, az ATM meglehetősen gyenge köztes pozíciója pedig egy időre megszilárdult. Ez a pozíciója ma az iparágban. ComputerPress 10"2002, amely az LCS egy nagyon specifikus topológiájára összpontosít. Így az ilyen szintű legnépszerűbb protokoll - az Ethernet - a „közös busz” topológiához készült, amikor az összes hálózati csomópont párhuzamosan kapcsolódik egy közös buszhoz, a Token Ring protokoll pedig a „csillag” topológiához. . Ebben az esetben a hálózat PC-i közötti kábelkapcsolatok egyszerű felépítését alkalmazzák, a hardver- és szoftvermegoldások egyszerűsítése és költségeinek csökkentése érdekében pedig megvalósul a kábelek megosztása az összes PC-vel időmegosztásos módban. Ilyen egyszerű megoldások A huszadik század 70-es éveinek második felében az első LCS fejlesztőire jellemző, pozitív következményekkel együtt negatív következményekkel is járt, amelyek közül főként a teljesítmény és a megbízhatóság korlátai voltak.

Mivel a legegyszerűbb topológiájú LCS-ben (közös busz, gyűrű, csillag) csak egy út van az információ továbbítására - egy mono csatorna, teljesítmény A hálózatot az adott útvonal kapacitása korlátozza, a hálózat megbízhatóságát pedig az útvonal megbízhatósága. Ezért, ahogy a helyi hálózatok köre speciális kommunikációs eszközök (hidak, switchek, routerek) segítségével fejlődött és bővült, ezek a korlátozások fokozatosan megszűntek. Alapkonfigurációk Az LKS (bus, ring) elemi linkekké alakult, amelyekből a helyi hálózatok bonyolultabb struktúrái jönnek létre, párhuzamos és tartalék útvonalakkal a csomópontok között.

A helyi hálózatok alapstruktúráján belül azonban továbbra is ugyanazok az Ethernet és Token Ring protokollok működnek. Ezeknek a struktúráknak (szegmenseknek) egy közös, összetettebb helyi hálózatba történő integrálása további berendezések segítségével történik, és a PC-k interakciója egy ilyen hálózatban más protokollok segítségével történik.

A helyi hálózatok fejlesztésében a felsoroltakon kívül további trendek is megjelentek:

megosztott megtagadása adatátviteli közeg valamint az aktív kapcsolók használatára való átállás, amelyekhez a PC-hálózatok egyedi kommunikációs vonalakkal csatlakoznak;
új működési mód megjelenése az LCS-ben kapcsolók használatakor - full-duplex (bár a helyi hálózatok alapvető struktúráiban a PC-k félduplex módban működnek, mivel az állomás hálózati adaptere minden pillanatban továbbítja a adatokat, vagy fogad másokat, de ezt nem egyidejűleg teszi meg). Napjainkban minden LCS technológia fél-duplex és full-duplex üzemmódban is működik. Az LCS protokollok szabványosítását a 802-es bizottság végezte, amelyet 1980-ban szerveztek meg az IEEE Institute-ban. Az IEEE 802.X család szabványai csak az OSI-modell két alsó rétegére – a fizikai és a linkre – vonatkoznak. Ezek a szintek tükrözik a helyi hálózatok sajátosságait, a hálózati szinttől kezdve, közös jellemzőkkel rendelkeznek bármely osztály hálózatai számára.

Helyi hálózatokon link réteg két alszintre oszlik:

logikai adatátvitel ( LLC – Logikai kapcsolatvezérlés);
média hozzáférés szabályozás ( MAC - Media Access Control).

MAC alréteg protokollok és LLC egymástól független, azaz minden egyes MAC alréteg protokoll bármely alréteg protokollal működhet LLC, és fordítva.

A MAC alréteg biztosítja a közös átviteli közeg és a MAC alréteg megosztását LLC megszervezi a szállítási szolgáltatások különböző színvonalú személyzetének átadását. A modern LCS-k több MAC alréteg protokollt használnak, amelyek különböző algoritmusokat valósítanak meg a hozzáféréshez megosztott környezet valamint a technológiák sajátosságainak meghatározása Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

LLC protokoll. Az LKS számára ez a protokoll biztosítja a szállítási szolgáltatás szükséges minőségét. A hálózati protokollok és a MAC alréteg protokollok között helyezkedik el. A protokoll szerint LLC A kereteket vagy datagram módszerrel továbbítják, vagy olyan eljárásokkal, amelyek kapcsolatot létesítenek az egymással kölcsönhatásban lévő hálózati állomások között, és visszaküldik a kereteket, ha torzításokat tartalmaznak.

Ethernet technológia (802.3 szabvány). Ez a leggyakoribb helyi hálózati szabvány. A legtöbb LCS jelenleg ezzel a protokollal működik. Számos lehetőség és módosítás létezik Ethernet technológiák, amely a technológiák egész családját alkotja. Ezek közül a legismertebbek az IEEE 802.3 szabvány 10 megabites változata, valamint az új nagy sebességű technológiák Gyors Ethernet és Gigabit Ethernet. Mindezek a lehetőségek és módosítások a fizikai típustól függően különböznek adatátviteli közeg.

Minden típusú Ethernet szabvány ugyanazt a módszert használja az átviteli közeg elérésére - a módszert véletlenszerű hozzáférés CSMA/CD. Kizárólag közös logikai busszal rendelkező hálózatokban használatos, amely többszörös hozzáférési módban működik, és bármely két hálózati csomópont közötti adatátvitelre szolgál. Ez a hozzáférési mód valószínűségi jellegű: az Ön rendelkezésére álló átviteli közeg megszerzésének valószínűsége a hálózat torlódásától függ. Ha a hálózat erősen terhelt, az ütközések intenzitása megnő, és a hasznos áteresztőképessége meredeken csökken.

Használható hálózati sávszélesség- Ezt átviteli sebesség a keret adatmezője által hordozott felhasználói adatok. Ez mindig kisebb, mint az Ethernet protokoll névleges bitsebessége a kerettöbblet, a keretközi intervallumok és a médiához való hozzáférésre való várakozás miatt. A hálózat kihasználtsága ütközések és hozzáférési várakozás nélkül maximális érték 0,96.

Az Ethernet technológia támogatja a 4 különböző típusok közös címformátummal rendelkező keretek. A kerettípus felismerés automatikusan megtörténik.

Minden Ethernet szabvány a következő jellemzőkkel és korlátozásokkal rendelkezik:

névleges áteresztőképesség - 10 Mbit/s;
a hálózatban a PC-k maximális száma 1024;
a hálózat csomópontjai közötti maximális távolság 2500 m;
a koaxiális hálózati szegmensek maximális száma 5;
maximális szegmenshossz - 100 m-től (10Base -T esetén) 2000 m-ig (10Base -F esetén);
a hálózati állomások közötti átjátszók maximális száma 4.

Token Ring technológia (802.5 szabvány). A Shared itt használatos átviteli közeg, amely az összes PC-hálózatot egy gyűrűbe összekötő kábelszakaszokból áll. A determinisztikus hozzáférést a gyűrűre alkalmazzák (közös megosztott erőforrás), a gyűrű használati jogának meghatározott sorrendben történő állomásokra történő átruházása alapján. Ezt a jogot egy marker közvetíti. A token hozzáférési módszer garantálja, hogy minden PC hozzáférjen a gyűrűhöz a token forgási idején belül. Prioritásjelző tulajdonosi rendszert használnak - 0-tól (legalacsonyabb prioritás) 7-ig (legmagasabb). Az aktuális keret prioritását maga az állomás határozza meg, amely lefoglalhatja a gyűrűt, ha nincsenek benne magasabb prioritású keretek.

A Token Ring hálózatokban mint fizikai adatátviteli közegÁrnyékolt és árnyékolatlan csavart érpár, valamint optikai kábelt használnak. A hálózatok két bitsebességgel működnek - 4 és 16 Mbit/s, és egy gyűrűben minden PC-nek azonos sebességgel kell működnie. A gyűrű maximális hossza 4 km, ill maximális mennyiség RS a gyűrűben - 260. A gyűrű maximális hosszára vonatkozó korlátozások a marker gyűrű körüli megfordulásának idejére vonatkoznak. Ha 260 állomás van a körben, és a marker tartási ideje az egyes állomásokon 10 ms, akkor a marker egy teljes elforgatás után 2,6 s múlva visszatér az aktív monitorhoz. Hosszú, például 50 képkockára osztott üzenet továbbításakor ezt az üzenetet a legjobb esetben (amikor csak a küldő PC aktív) 260 másodperc múlva kapja meg a címzett, ami nem mindig elfogadható a felhasználók számára.

A 802.5 szabványban a maximális keretméret nincs meghatározva. Általában 4 KB-nak vesszük a 4 Mbit/s-os hálózatoknál és 16 KB-nak 16 Mbit/s-os hálózatoknál.

A 16 Mbit/s-os hálózatok is hatékonyabb gyűrű hozzáférési algoritmust használnak. Ez egy korai token felszabadító (ETR) algoritmus: egy állomás azonnal továbbít egy hozzáférési tokent a következő állomásnak, miután befejezte kerete utolsó bitjének átvitelét, anélkül, hogy megvárná, hogy a keret és a foglalt token visszatérjen a gyűrű körül. Ebben az esetben a gyűrű mentén egyszerre több állomás képkockái is továbbításra kerülnek, ami jelentősen növeli a gyűrűkapacitás kihasználásának hatékonyságát. Természetesen ebben az esetben egy adott pillanatban csak az az RS tud keretet generálni a ringbe, amelyik az adott pillanatban a hozzáférési tokent birtokolja, más állomások pedig csak mások képkockáit továbbítják.

A Token Ring technológia (e hálózatok technológiáját még 1984-ben fejlesztette ki az IBM) lényegesen összetettebb, mint az Ethernet technológia. Hibatűrési képességeket tartalmaz: miatt visszacsatolás ring az egyik állomás (aktív monitor) folyamatosan figyeli a marker jelenlétét, a marker és az adatkeretek átfutási idejét, a hálózatban észlelt hibákat automatikusan kiküszöböli, például az elveszett marker visszaállítható. Ha az aktív monitor meghibásodik, egy új aktív monitor kerül kiválasztásra, és a csengetési inicializálási eljárás megismétlődik.

A Token Ring szabvány eredetileg a hálózaton belüli kapcsolatok kiépítését biztosította az úgynevezett hubok segítségével MAU, azaz többszörös hozzáférésű eszközök. A hub lehet passzív (portokat köt össze belső kapcsolatokígy az ezekhez a portokhoz csatlakoztatott PC-k egy gyűrűt alkotnak, és egy port megkerülését is biztosítják, ha az ehhez a porthoz csatlakoztatott számítógép ki van kapcsolva, vagy aktív (jelregeneráló funkciókat lát el, ezért néha ismétlőnek is nevezik).

A Token Ring hálózatokat csillaggyűrűs topológia jellemzi: a PC-k csillag topológia segítségével csatlakoznak a hubokhoz, magukat a hubokat pedig speciális Ring In (RI) és Ring Out (RO) portokon keresztül egyesítik, hogy gerincet képezzenek. fizikai gyűrű. A Token Ring hálózat több, hidakkal elválasztott gyűrűre építhető fel, a címzett felé routing frame-ekkel (minden kerethez tartozik egy mező a gyűrűk útvonalával).

A közelmúltban a Token Ring technológia az IBM erőfeszítései révén új fejlesztést kapott: javasolták új lehetőség ez a technológia ( HSTR), támogatja a 100 és 155 Mbit/s bitsebességet. Ugyanakkor a 16 Mbit/s-os Token Ring technológia főbb jellemzői megmaradnak.

FDDI technológia. Ez az első olyan LCS technológia, amely optikai kábelt használ az adatok továbbítására. 1988-ban jelent meg, hivatalos neve száloptikai elosztott adatinterfész ( Fiber Distributed Data Interface, FDDI). Jelenleg az optikai kábelen kívül árnyékolatlan, csavart érpárú kábelt használnak fizikai közegként.

Technológia FDDI Hálózatok közötti gerinchálózati kapcsolatokhoz, nagy teljesítményű szerverek hálózathoz történő csatlakoztatásához, vállalati és nagyvárosi hálózatok számára készült. Ezért magas átviteli sebesség adat (100 Mbit/s), hibatűrés protokoll szinten és nagy távolságok a hálózati csomópontok között. Mindez befolyásolta a hálózathoz való csatlakozás költségeit: ez a technológia túl drágának bizonyult a kliensszámítógépek csatlakoztatásához.

Jelentős folytonosság van a Token Ring és a között FDDI. A Token Ring technológia fő gondolatait elfogadták, és a technológia fejlesztése és fejlesztése megvalósult

A hálózati technológia szabványos protokollok, valamint azokat megvalósító szoftverek és hardverek minimális készlete, amely elegendő a kiépítéshez számítógépes hálózat. Hálózati technológiák alaptechnológiáknak nevezzük. Az adathálózatokban a konzisztens működés biztosítására különféle adatkommunikációs protokollokat alkalmaznak - olyan szabályokat, amelyeket az adó és a fogadó félnek be kell tartania a következetes adatcsere érdekében. A protokollok szabályok és eljárások összessége, amelyek szabályozzák, hogyan történik bizonyos kommunikáció. A protokollok olyan szabályok és technikai eljárások, amelyek lehetővé teszik, hogy több eszköz hálózatba kapcsolva kommunikáljon egymással.

Sok protokoll létezik. És bár mindannyian részt vesznek a kommunikáció megvalósításában, minden protokollnak más a célja, más-más feladatokat lát el, és megvannak a maga előnyei és korlátai.

A protokollok működnek különböző szinteken interakciós modellek nyílt rendszerek OSI/ISO. A protokoll funkcióit az határozza meg, hogy melyik rétegen működik. Több protokoll együtt is működhet. Ez a protokollok úgynevezett veremje vagy halmaza.

Ahogy a hálózati funkciók az OSI-modell minden rétegében megoszlanak, a protokollok együtt működnek a protokollverem különböző rétegeiben. A protokollverem rétegei megfelelnek az OSI modell rétegeinek. A protokollok együttesen biztosítják teljes leírás a verem funkciói és képességei.

A hálózaton keresztüli adatátvitelnek műszaki szempontból egymást követő lépésekből kell állnia, amelyek mindegyikének megvan a maga eljárása vagy protokollja. Így bizonyos műveletek végrehajtása során szigorú sorrendet tartanak fenn.

Ezenkívül ezeket a műveleteket mindegyiken ugyanabban a sorrendben kell végrehajtani hálózati számítógép. A küldő számítógépen a műveletek felülről lefelé, a fogadó számítógépen pedig alulról felfelé haladnak.

A küldő számítógép a protokollnak megfelelően a következő műveleteket hajtja végre: az adatokat kis blokkokra, úgynevezett csomagokra bontja, amelyekkel a protokoll képes működni, címinformációkat ad a csomagokhoz, hogy a fogadó számítógép megállapíthassa, hogy ezek az adatok neki valók. , előkészíti az adatokat a hálózati adapterkártyán, majd a hálózati kábelen keresztüli átvitelre.

A fogadó számítógép a protokollnak megfelelően ugyanazokat a műveleteket hajtja végre, de csak fordított sorrendben: adatcsomagokat fogad a hálózati kábelről; adatokat továbbít a számítógépnek a hálózati adapterkártyán keresztül; eltávolítja a csomagból a küldő számítógép által hozzáadott összes szolgáltatási információt, az adatokat a csomagból egy pufferbe másolja - az eredeti blokkba való egyesítéséhez az adatblokkot az általa használt formátumban továbbítja az alkalmazásnak.

Mind a küldő, mind a fogadó számítógépnek minden műveletet ugyanúgy kell végrehajtania, hogy a hálózaton keresztül fogadott adatok megegyezzenek az elküldött adatokkal.

Ha például két protokoll különböző módon bontja fel az adatokat csomagokra és ad hozzá információkat (csomagsorrend, időzítés és hibaellenőrzés), akkor egy ilyen protokollt futtató számítógép nem tud sikeresen kommunikálni egy olyan számítógéppel, amelyen a protokoll fut. más protokoll.

A 80-as évek közepéig a legtöbb helyi hálózat elszigetelt volt. Egyedi cégeket szolgáltak ki, és ritkán vonták össze nagy rendszerré. Amikor azonban elérte a helyi hálózatokat magas szintű a fejlődés és az általuk továbbított információ mennyisége megnőtt, nagy hálózatok összetevőivé váltak. Az egyik helyi hálózatból a másikba továbbított adatokat az egyik lehetséges útvonalon irányítottnak nevezzük. Azokat a protokollokat, amelyek támogatják a hálózatok közötti adatátvitelt több útvonalon, irányított protokolloknak nevezzük.

A számos protokoll közül a leggyakoribbak a következők:

IPX/SPX és NWLmk;

OSI protokollcsomag.

A Wi-Fi egy vezeték nélküli kommunikációs technológia. Ez a név a Wireless Fidelity (angolul - vezeték nélküli precizitás) rövidítése. Úgy tervezték, hogy rövid távolságokon és ugyanakkor meglehetősen nagy sebességen is elérje. Ennek a szabványnak három változata van - IEEE 802.11a, b és g, ezek különbsége az adatátviteli sebességben és az adatátviteli távolságban van. Maximális sebesség működése 11/ 54/ 320 Mbit/s, az átviteli távolság pedig kb. 100 méter. A technológia kényelmes, mivel nem igényel sok erőfeszítést a számítógépek hálózatba történő csatlakoztatásához, és elkerüli a kábelek lefektetésekor felmerülő kellemetlenségeket. Jelenleg a szolgáltatásokat kávézókban, repülőtereken, parkokban stb.

USB hálózat. Elsősorban laptop felhasználóknak készült, mert... Ha nincs hálózati kártya a laptopban, az elég drága lehet. A kényelem az, hogy a hálózat használata nélkül is létrehozható hálózati kártyákés hubok, sokoldalúság, bármilyen eszköz csatlakoztatásának lehetősége. Az adatátviteli sebesség 5-7 Mbit/s.

Helyi hálózat elektromos vezetékeken keresztül. 220V. Elektromos hálózatok nem hasonlítható össze a helyi és globális hálózatokkal. Minden lakásban, minden szobában van konnektor. Több tíz méter kábelt húzhat a ház körül, összekötve minden számítógépet, nyomtatót és egyebeket hálózati eszközök. De akkor minden számítógép „munkahellyé” válik, amely állandóan a szobában található. Elmozdítani azt jelenti, hogy eltolja hálózati kábel. Otthon is telepíthető vezeték nélküli hálózat IEEE 802.11b, de problémák adódhatnak a falakon és a mennyezeten keresztüli jel behatolásával, ráadásul ez felesleges sugárzás, ami már elég a modern életben. De van egy másik módja is - a falakba szerelt meglévő elektromos vezetékek és aljzatok használata. Ehhez csak a megfelelő adapterekre van szüksége. Sebesség hálózati kapcsolat elektromos vezetékeken keresztül 14 Mbit/s. A hatótáv körülbelül 500 méter. De ezt érdemes megfontolni elosztó hálózat- háromfázisú, valamint egy fázis és egy nulla kerül a házakba, egyenletesen terhelve az egyes fázisokat. Tehát, ha az egyik felhasználó csatlakozik az egyik fázishoz, a második pedig egy másikhoz, akkor használja hasonló rendszer nem fog menni.

A hálózati technológia szabványos protokollok, valamint azokat megvalósító szoftverek és hardverek minimális halmaza, amely elegendő egy számítógépes hálózat kiépítéséhez. A hálózati technológiákat alaptechnológiáknak nevezzük. Jelenleg hatalmas számú hálózat létezik különböző szabványosítási szintekkel, de olyan jól ismert technológiák váltak széles körben elterjedtté, mint az Ethernet, Token-Ring, Arcnet.

Az adathálózatokban a konzisztens működés biztosítására különféle adatkommunikációs protokollokat alkalmaznak - olyan szabályokat, amelyeket az adó és a fogadó félnek be kell tartania a következetes adatcsere érdekében. A protokollok szabályok és eljárások összessége, amelyek szabályozzák, hogyan történik bizonyos kommunikáció. A protokollok olyan szabályok és technikai eljárások, amelyek lehetővé teszik több számítógép számára, hogy hálózatba kapcsolva kommunikáljon egymással.

A protokollok az OSI/ISO nyílt rendszerek összekapcsolási modelljének különböző szintjein működnek. A protokoll funkcióit az határozza meg, hogy melyik rétegen működik. Több protokoll együtt is működhet. Ez a protokollok úgynevezett veremje vagy halmaza.

Ahogy a hálózati funkciók az OSI-modell minden rétegében megoszlanak, a protokollok együtt működnek a protokollverem különböző rétegeiben. A protokollverem rétegei megfelelnek az OSI modell rétegeinek. Összességében a protokollok teljes leírást adnak a verem funkcióiról és képességeiről.

Ezenkívül ezeket a lépéseket ugyanabban a sorrendben kell végrehajtani minden hálózati számítógépen. A küldő számítógépen a műveletek felülről lefelé, a fogadó számítógépen pedig alulról felfelé haladnak.

A küldő számítógép a protokollnak megfelelően a következő műveleteket hajtja végre: az adatokat kis blokkokra, úgynevezett csomagokra bontja, amelyekkel a protokoll működni tud, címinformációkat ad a csomagokhoz, hogy a fogadó számítógép megállapíthassa, hogy ezek az adatok neki valók. , előkészíti az adatokat a hálózati adapterkártyán, majd a hálózati kábelen keresztüli átvitelre.

Mind a küldő, mind a fogadó számítógépnek minden műveletet ugyanúgy kell végrehajtania, hogy a hálózaton keresztül fogadott adatok megegyezzenek az elküldött adatokkal.

A 80-as évek közepéig a legtöbb helyi hálózat elszigetelt volt. Egyedi cégeket szolgáltak ki, és ritkán vonták össze nagy rendszerré. Amikor azonban a helyi hálózatok magas fejlettségi szintet értek el, és az általuk továbbított információ mennyisége megnőtt, nagy hálózatok alkotóelemeivé váltak. Az egyik helyi hálózatból a másikba továbbított adatokat az egyik lehetséges útvonalon irányítottnak nevezzük. Azokat a protokollokat, amelyek támogatják a hálózatok közötti adatátvitelt több útvonalon, irányított protokolloknak nevezzük.

A számos protokoll közül a leggyakoribbak a következők:

IPX/SPX és NWLmk;

OSI protokollcsomag.

Jelenleg az Ethernet a legelterjedtebb technológia a helyi hálózatokban. Több mint 10 millió helyi hálózat és több mint 100 millió olyan számítógép működik ezen a technológián alapuló hálózati kártyával, amely támogatja ezt a technológiát. Az Ethernetnek több altípusa van a használt kábel sebességétől és típusától függően.

Ennek a technológiának az egyik alapítója a Xerox, amely 1975-ben fejlesztette ki és hozta létre az Ethernet Network teszthálózatot. Az említett hálózatban megvalósított elvek többsége ma is használatos.

A technológia fokozatosan fejlődött, hogy megfeleljen a növekvő felhasználói igényeknek. Ez oda vezetett, hogy a technológia kiterjesztette hatókörét olyan adatátviteli médiára, mint az optikai szál vagy az árnyékolatlan csavart érpár.

E kábelrendszerek használatának megkezdésének oka a helyi hálózatok számának meglehetősen gyors növekedése volt a különböző szervezeteknél, valamint alacsony teljesítmény helyi hálózatok koaxiális kábellel. Ugyanakkor felmerült az igény e hálózatok kényelmes és költséghatékony menedzselésére és karbantartására, amit az örökölt hálózatok már nem tudtak biztosítani.

Az Ethernet működésének alapelvei. A hálózaton lévő összes számítógép egy közös kábelhez, úgynevezett közös buszhoz csatlakozik. A kábel egy átviteli közeg, amelyet egy adott hálózat bármely számítógépe használhat információ fogadására vagy továbbítására.

Az Ethernet hálózatok csomagkapcsolt adatátviteli módszert használnak. A küldő számítógép kiválasztja a küldeni kívánt adatokat. Ezeket az adatokat rövid csomagokká alakítják (néha kereteknek is nevezik), amelyek tartalmazzák a feladó és a címzett címét. A csomag fel van szerelve szolgáltatási információkkal - preambulum (jelzi a csomag kezdetét) - és a csomag ellenőrző összegének értékére vonatkozó információval, amely a csomag hálózaton keresztüli helyes továbbításának ellenőrzéséhez szükséges.

A csomag küldése előtt a küldő számítógép ellenőrzi a kábelt, és ellenőrzi, hogy az nem tartalmaz-e olyan vivőfrekvenciát, amelyen az átvitel megtörténik. Ha ilyen frekvenciát nem észlel, akkor megkezdi a csomag továbbítását a hálózatba.

A csomagot az ehhez a hálózati szegmenshez csatlakozó számítógépek összes hálózati kártyája elfogadja. A hálózati kártyák szabályozzák a csomag célcímét. Ha a célcím nem egyezik a címmel erről a számítógépről, akkor a csomag feldolgozás nélkül elutasításra kerül. Ha a címek megegyeznek, akkor a számítógép elfogadja és feldolgozza a csomagot, eltávolítja belőle az összes szolgáltatási adatot és továbbítja szükséges információkat„fel” az OSI modell szintjein egészen az alkalmazás szintjéig.

Miután a számítógép elküldte a csomagot, egy rövid, 9,6 μs-os szünetet vár, majd ismételten megismétli a csomagátviteli algoritmust, amíg a szükséges adatok teljesen el nem kerülnek. A szünetre azért van szükség, hogy az egyik számítógép ne tudja fizikailag blokkolni a hálózatot nagy mennyiségű információ továbbításakor. Amíg ez a technológiai szünet tart, a csatornát a hálózat bármely más számítógépe használhatja.

Ha két számítógép egyidejűleg ellenőrzi a csatornát és közös kábelen próbál meg adatcsomagokat küldeni, akkor ezen műveletek eredményeként ütközés következik be, mivel a két képkocka tartalma közös kábelen ütközik, ami jelentősen torzítja a továbbított adatokat.

Ütközés észlelése után az adó számítógépnek le kell állítania az átvitelt egy rövid, véletlenszerű időtartamra.

A hálózat helyes működésének fontos feltétele, hogy minden számítógép egyidejűleg kötelezően felismerje az ütközéseket. Ha valamelyik továbbító számítógép nem számítja ki az ütközést, és arra a következtetésre jut, hogy a csomag továbbítása helyesen történt, akkor ez a csomag egyszerűen elveszik, mivel erősen torzítja és a fogadó számítógép elutasítja (ellenőrző összeg eltérés).

Valószínű, hogy az elveszett vagy sérült információkat a protokoll újra továbbítja legfelső szint, amely a kapcsolat létrehozásával és üzeneteinek azonosításával dolgozik. Azt is figyelembe kell venni, hogy az újraküldés meglehetősen hosszú időintervallum (tíz másodperc) után történik, ami egy adott hálózat átviteli sebességének jelentős csökkenéséhez vezet. Éppen ezért az ütközések időben történő felismerése rendkívül fontos a hálózat stabilitása szempontjából.

Minden Ethernet-paramétert úgy terveztek, hogy az ütközések mindig egyértelműen azonosíthatók legyenek. Ezért a keret adatmező minimális hossza legalább 46 bájt (és a szolgáltatási információkat figyelembe véve - 72 bájt vagy 576 bit). A kábelrendszer hosszát úgy számítják ki, hogy amíg egy minimális hosszúságú keret elszállításához szükséges, az ütközési jelnek legyen ideje eljutni a hálózat legtávolabbi számítógépéhez. Ez alapján 10 Mbit/s sebességnél a tetszőleges hálózati elemek közötti maximális távolság nem haladhatja meg a 2500 m-t Minél nagyobb az adatátviteli sebesség, annál rövidebb a maximális hálózathossz (arányosan csökken). A Fast Ethernet szabvány használatával a maximális távolság 250 m, Gigabit Ethernet esetén pedig 25 m.

Így a megosztott környezet sikeres megszerzésének valószínűsége közvetlenül függ a hálózat terhelésétől.

A hálózati áteresztőképesség követelményeinek folyamatos növekedése az Ethernet technológia fejlődéséhez vezetett, melynek átviteli sebessége meghaladta a 10 Mbit/s-ot. 1992-ben bevezették a Fast Ethernet szabványt, amely 100 Mbit/s sebességgel támogatja az információtovábbítást. Az Ethernet legtöbb működési elve változatlan marad.

Néhány változás történt benne kábelrendszer. A koaxiális kábel nem volt képes 100 Mbit/s-os információátviteli sebességet biztosítani, ezért a Fast Ethernetben árnyékolatlan, csavart érpárú kábelekre, valamint optikai kábelekre cserélik.

Háromféle Fast Ethernet létezik:

A 100Base-TX szabvány két kábelpárt használ egyszerre: UTP vagy STP. Az egyik pár az adatátvitelhez, a másik a vételhez szükséges. Két kábelszabvány felel meg ezeknek a követelményeknek: EIA/TIA-568 UTP Category 5 és STP Type 1 az IBM-től. A 100Base-TX teljes duplex képességet biztosít munka közben hálózati szerverek, valamint egy nyolceres kábel négy aljzatából csak kettőnek a használata - a fennmaradó két pár ingyenes lesz, és a jövőben felhasználható a hálózat funkcionalitásának bővítésére (pl. ezek alapján telefonhálózat).

A 100Base-T4 szabvány lehetővé teszi a 3. és 5. kategóriás kábelek használatát. Ennek oka, hogy a 100Base-T4 négy pár nyolceres kábelt használ: egyet adásra és egyet vételre, a többi adásra és adásra egyaránt használható. és fogadásra. Ennek megfelelően az adatok fogadása és továbbítása egyszerre három páron keresztül hajtható végre. Ha a teljes 100 Mbps sávszélességet három páron osztjuk el, akkor a 100Base-T4 csökkenti a jelfrekvenciát, így a normál működéshez elegendő egy gyengébb minőségű kábel is. A 3. és 5. kategóriájú UTP kábelek 100Base-T4 hálózatokhoz használhatók, akárcsak az 5. kategóriás UTP és az 1. típusú STP.

A 100Base-FX szabvány többmódusú optikai szálat használ 62,5 mikronos maggal és 125 mikronos burkolattal az adatok továbbítására. Ez a szabvány autópályákra tervezve - Fast Ethernet átjátszók csatlakoztatása ugyanabban a helyiségben. Az optikai kábel fő előnyei átkerültek a vizsgált 100Base-FX szabványba: elektromágneses zajokkal szembeni immunitás, fokozott információbiztonság és megnövelt távolságok a hálózati eszközök között.

Hosszú ideig a Firewire interfészt (High Speed Serial Firewire, más néven IEEE1394) elsősorban a streaming videofeldolgozásra használták. Általánosságban elmondható, hogy eredetileg erre tervezték. Ennek az interfésznek a mai mércével mért legmagasabb áteresztőképessége (400 Mbit/s) azonban meglehetősen hatékonysá tette a modern, nagy sebességű perifériás eszközökhöz, valamint a kisméretű nagy sebességű hálózatok szervezéséhez.

A WDM illesztőprogram támogatásának köszönhetően a Firewire interfészt a Windows 98 Second Edition operációs rendszerrel kezdődő operációs rendszerek támogatják. Azonban beépített támogatás Firewire interfész először a Windows Millennium alatt valósult meg, és mára a Windows 2000 és a Windows XP támogatja. A Windows 98SE kivételével minden operációs rendszer támogatja a forró hálózati telepítést is. Ha Firewire-vezérlő van a rendszerben, a Windows automatikusan telepít egy virtuális hálózati adaptert, amely képes közvetlenül elérni és módosítani a szabványos hálózati beállításokat.

A Firewire hálózat alapértelmezés szerint támogatja a TCP/IP protokollt, ami elégséges a legtöbb modern hálózati probléma megoldásához, pl. Internet funkció Beépített kapcsolatmegosztás (internetes megosztás). operációs rendszer Microsoft.

A Firewire jelentős sebességelőnyt biztosít a szabványos 100BaseT Ethernet hálózattal szemben. De nem ez a Firewire hálózat fő előnye. Sokkal fontosabb egy ilyen hálózat létrehozásának egyszerűsége, amely elérhető a nem legmagasabb szintű képzettséggel rendelkező felhasználók számára. Fontos megjegyezni a sokoldalúságot és az alacsony költséget is.

A Firewire hálózat fő hátránya a kábel korlátozott hossza. A specifikáció szerint a 400 Mbit/s sebességű működéshez a kábel hossza nem haladhatja meg a 4,5 métert. A probléma megoldásához használja különféle lehetőségeketátjátszók.

Néhány évvel ezelőtt egy új Ethernet szabványt fejlesztettek ki - a Gigabit Ethernetet. Jelenleg még nem használják széles körben. A Gigabit Ethernet technológia optikai csatornákat és árnyékolt csavart érpárt használ információtovábbítási médiumként. Egy ilyen médium tízszeresére növelheti az adatátviteli sebességet, ami szükséges feltétel videokonferenciák lebonyolítására vagy komplex programok futtatására, amelyek működnek nagy kötetek információ.

Ez a technológia ugyanazokat az elveket használja, mint a korábbi Ethernet szabványok. Ezenkívül egy árnyékolt, csavart érpárú kábeleken alapuló hálózat megvalósítható a Gigabit Ethernet technológiára való átállással, hálózati kártyákés a hálózaton használt hálózati berendezések, a 1000Base-X három fizikai interfészt tartalmaz, amelyek paramétereit és jellemzőit az alábbiakban mutatjuk be:

Az 1000Base-SX interfész 770-860 nm tartományban elfogadható sugárzási hosszúságú lézereket határoz meg, az adó sugárzási teljesítménye 10-0 dBm tartományban, a meglévő BE/KI arány mellett (jel van/nincs jel) legalább 9 dB. Egy ilyen vevő érzékenysége 17 dBm, telítettsége 0 dBm.

Az 1000Base-LX interfész 1270-1355 nm tartományban, az adó sugárzási teljesítménye 13,5-3 dBm tartományban határoz meg elfogadható sugárzási hosszúságú lézereket a meglévő BE/KI arány mellett (jel van/nincs jel) legalább 9 dB. Egy ilyen vevő érzékenysége 19 dBm, telítettsége 3 dBm.

Az 1000Base-CX egy árnyékolt, csavart érpárú kábel, amelyet adatátvitelre terveztek rövid távolságokon. Mind a négy pár rézkábel adatátvitelre szolgál, az átviteli sebesség egy páron 250 Mbit/s. A Gigabit Ethernet technológia a jelenleg elérhető leggyorsabb helyi hálózati technológia. Hamarosan a legtöbb hálózat ezen a technológián alapul.

A Wi-Fi egy vezeték nélküli kommunikációs technológia. Ez a név a Wireless Fidelity rövidítése. Úgy tervezték, hogy rövid távolságokon és ugyanakkor meglehetősen nagy sebességen is elérje. Ennek a szabványnak három változata van - IEEE 802.11a, b és g, ezek különbsége az adatátviteli sebességben és az adatátviteli távolságban van. A maximális működési sebesség 11/ 54/ 320 Mbit/s, az átviteli távolság pedig körülbelül 100 méter. A technológia kényelmes, mivel nem igényel sok erőfeszítést a számítógépek hálózatba történő csatlakoztatásához, és elkerüli a kábelek lefektetésekor felmerülő kellemetlenségeket. Jelenleg a szolgáltatásokat kávézókban, repülőtereken, parkokban stb.

USB hálózat. Elsősorban laptop felhasználóknak készült, mert... Ha nincs hálózati kártya a laptopban, az elég drága lehet. A kényelem az, hogy a hálózat hálózati kártyák és hubok használata nélkül is létrehozható, sokoldalúság, bármilyen számítógép csatlakoztatásának lehetősége. Adatátviteli sebesség 5-7 Mbit/s Helyi hálózat elektromos vezetékeken keresztül. 220V. Az elektromos hálózatokat nem lehet összehasonlítani a helyi és globális hálózatokkal. Minden lakásban, minden szobában van konnektor. Több tíz méter hosszú kábelt húzhat a ház körül, összekötve az összes számítógépet, nyomtatót és egyéb hálózati eszközt. De akkor minden számítógép „munkahellyé” válik, amely állandóan a szobában található. Az áthelyezés a hálózati kábel áthelyezését jelenti. Az IEEE 802.11b vezeték nélküli hálózatot otthon is telepítheti, de problémák adódhatnak a falon és a mennyezeten keresztüli jel behatolásával, ráadásul ez felesleges sugárzás, ami már elég a modern életben. De van egy másik módja is - a falakba szerelt meglévő elektromos vezetékek és aljzatok használata. Ehhez csak a megfelelő adapterekre van szüksége. A hálózati csatlakozás sebessége elektromos vezetékeken keresztül 14 Mbit/s. A hatótáv körülbelül 500 méter. De érdemes megfontolni, hogy az elosztóhálózat háromfázisú, és a házak egy fázissal és egy nullával vannak ellátva, egyenletesen terhelve az egyes fázisokat. Tehát, ha az egyik felhasználó egy fázishoz csatlakozik, a második pedig egy másikhoz, akkor nem lehet ilyen rendszert használni.

A helyi hálózati technológiák összehasonlító elemzését a B. függelék mutatja be.

Alapvető technológiák helyi hálózatok

A helyi hálózatok hardver- és szoftverköltségének egyszerűsítése és csökkentése érdekében leggyakrabban mono csatornákat használnak, amelyeket a hálózat összes számítógépe közösen használ időmegosztásos módban (a mono csatornák második neve megosztott csatornák). Az egycsatornás klasszikus példája a busztopológia hálózati csatorna. A gyűrűs topológiájú és a passzív középpontú radiális topológiájú hálózatok szintén monocsatornákat használnak, mivel annak ellenére, hogy az egyes hálózati csomópontok szomszédosak saját hálózati szegmenssel, a szomszédos csomópontok ezen szegmenseihez tetszőleges időpontban való hozzáférés nem megengedett. Ezeket a szegmenseket csak a teljes megosztott csatornával együtt használja a hálózat összes számítógépe egy meghatározott algoritmus szerint. Sőt, egy mono csatorna egy adott időpontban csak egy számítógéphez tartozik. Ez a megközelítés lehetővé teszi a hálózat logikájának egyszerűsítését, mivel nincs szükség a csomópontok túlcsordulásának szabályozására sok olyan állomástól érkező csomagokkal, amelyek úgy döntenek, hogy egyidejűleg továbbítanak információkat. A globális hálózatokban nagyon összetett algoritmusokat használnak ehhez a vezérléshez.

De az összes előfizető által megosztott egyetlen adatátviteli csatorna jelenléte korlátozza a rendszer átviteli sebességét. Ezért be modern hálózatok elválasztó kommunikációs eszközök (hidak, útválasztók). megosztott hálózat olyan alhálózatokba (szegmensekbe), amelyek képesek önállóan működni, szükség szerint adatot cserélni egymás között. Ugyanakkor a LAN-on a vezérlőprotokollok ugyanazok maradnak, mint a nem megosztott hálózatokban használtak.

Az OSI-modell két alsó vezérlési szintjének protokollja a legnagyobb fejlesztést a helyi hálózatokban érte el. Ezenkívül az egycsatornás hálózatokban a kapcsolati szintű protokollok két alszintre oszlanak:

· a logikai adatátvitel alszintje – LLC (Logical Link Control);

· hálózati hozzáférés-vezérlési alréteg – MAC (Media Access Control).

A legtöbb protokoll logikai adatátvitelének alrétege, beleértve a fő LAN-protokollokat is magában foglaló IEEE 802.x családot, ugyanaz. (A fő LAN-protokollok a következők: IEEE 802.2 - ez az LLC logikai adatátviteli protokollja; MAC hálózati hozzáférési protokollok: IEEE 802.3 - Ethernet - ezek a protokollok majdnem megegyeznek; IEEE 802.4 - Token Bus, IEEE 802.5 - Token Ring stb. ).

A jelenleg legelterjedtebb technológia (a technológiát használó hálózatok száma meghaladta az 5 milliót, a számítógépek száma pedig meghaladja az 50 milliót) a 70-es évek végén jött létre, és eredeti verziójában koaxiális kábelt használt kommunikációs vonalként. Később azonban ennek a technológiának számos módosítását fejlesztették ki, amelyeket más kommunikációhoz terveztek. Ethernet technológiákÉs IEEE 802.3 sok tekintetben hasonlóak; ez utóbbi nemcsak a „közös busz” topológiát támogatja, hanem a „csillag” topológiát is. Az Ethernet specifikáció támogatja a véletlen hozzáférési módszert (contention method), népszerűségét megbízható, egyszerű és olcsó technológiáinak köszönheti.

IEEE 802.5/Token Ring technológia támogatja a gyűrűs (fő) és radiális (további) hálózati topológiákat, amelyek a token átadási módszert (más néven determinisztikus token módszert) használják az egycsatornás hozzáféréshez. Ennek a technológiának a megvalósítása lényegesen drágább és bonyolultabb, mint az Ethernet-technológiák, de ez is elég gyakori.

ARCNet technológia(Attached Resource Computer Network) egy viszonylag olcsó, egyszerű és megbízható technológia, amelyet csak olyan hálózatokban használnak, személyi számítógépek. Számos kommunikációs vonalat támogat, beleértve a koaxiális kábelt, a csavart érpárú kábelt és az optikai kábelt. Az általa kiszolgált topológiák radiális és busz, amelyek hozzáférést biztosítanak egy csatornához a jogosultság átvitelének módszerével.

FDDI technológia(Fiber Distributed Data Interface, üvegszálas elosztott adatinterfész) nagyrészt a Token Ring technológián alapul, de a száloptikai kommunikációs vonalakra összpontosít (lehetséges árnyékolatlan csavart érpár használata), és adatátvitelt biztosít legfeljebb gyűrűhosszon 100 km-re 500 csomópontok maximális számával és 100 Mbit/s sebességgel. A determinisztikus jogkivonat hozzáférési módszert prioritás nélkül használjuk. A technológia magas költsége miatt
Főleg trönkcsatornákban és nagy hálózatokban valósítják meg.