10Base510Base210Base-T10Base-FL Среда передачи Коаксиальный кабель UTP 3-й кат.Пара многомодовых опт. волокон Код Манчестерский код Топология Шина Звезда Макс. размер сегмента Кол-во узлов на сегмент Основные характеристики стандартов Ethernet

Расстояние меду точками подключения трансиверов не менее 2,5 метров. Правило 5-4-3: в сети допускается не более 4 повторителей (только 3 сегмента могут быть нагружены). Максимальный диаметр сети 5*500=2500 м Достоинства: защищенность кабеля; легкая процедура перемещения рабочей станции вдоль кабеля. Недостатки: высокая стоимость кабеля; сложность прокладки; остановка работы всей сети при повреждении кабеля. Стандарт 10Base-5 повторитель 500 м.

Должно выполняться правило Из правила следует, что максимальный диаметр сети 5*185= 925 м. Достоинства: низкая стоимость; более легкая, по сравнению с толстым коаксиальным кабелем, прокладка кабельной системы. Недостатки: подверженность кабеля авариям; кабель более восприимчив к помехам; остановка работы всей сети при повреждении кабеля. Стандарт 10Base м.

Узлы подсоединяются концентратору с помощью двух витых пар по топологии звезда. Концентратор повторяет (регенерирует) принятый сигнал на всех своих портах и, таким образом, реализует единую среду передачи сигнала. Стандарт 10BaseT

В больших сетях концентраторы соединяют друг с другом по иерархической схеме. Максимальное число станций Между любыми двумя станциями не должно быть более 4-х повторителей (правило 4-х повторителей), и, следовательно, максимальная длина сети равна 5*100= 500 м. При соединении повторителей можно использовать обычные порты повторителей, но соединять их кабелем с перекрестной разводкой.

При одновременном приеме сигнала на нескольких портах, концентратор фиксирует коллизию и посылает на все свои порты JAM последовательность. коллизия

Достоинства Защищенная к повреждениям структура сети. Некоторые типы концентраторов автоматически определяют неисправность адаптера узла или обрыв кабеля и отключают порт, к которому подключен неисправный узел; невысокая стоимость реализации сетей. Недостатки кабель восприимчив к помехам; выход из строя сети при выходе из строя концентратора.

Достоинства более легкая, по сравнению с толстым коаксиальным кабелем, прокладка кабельной системы; высокая степень защищенности кабеля к внешним электромагнитным помехам; низкий уровень электромагнитных излучений кабеля. Недостатки сложность соединения кабелей с разъемами и между собой; высокая стоимость кабеля (по сравнению со стоимостью витой пары и коаксиального кабеля). Стандарт 10 BaseFL

Стандарт IEEE 802.3u В 1992 г. группа производителей сетевого оборудования создала объединение Fast Ethernet Alliance с целью разработки технологии обеспечивающей скорость передачи данных до 100 Мбит/сек. Перед разработчиками стандарта была поставлена задача значительного повышения скорости при сохранении совместимости с технологией Ethernet. В 1995 г. в IEEE был принят стандарт 802.3u технологии Fast Ethernet, поддерживающей скорость передачи до 100 Мбит./c. Fast Ethernet является дополнением стандарта Ethernet – формат кадра и метод доступа не изменился, имеются отличия только на физическом уровне (величина битового интервала уменьшена в 10 раз до 10 нс).

Основные характеристики Fast Ethernet: Среда передачи данных: волоконно-оптический многомодовый кабель, UTP 5 кат., UTP 3 кат., STP Type 1. Межкадровый интервал 0,96 сек. Битовый интервал 10 нсек. Дина сегмента кабеля 100 м – для витой пары и 2000 м для оптоволокна. Признаком свободного состояния среды является передача по ней специального символа Idle. Методы физического кодирования NRZI и MLT3. Методы логического кодированаия: 4B/5B или 8B6T.

В зависимости от используемого кабеля, в стандарте имеются следующие спецификации для физического уровня: 100Base-TX - неэкранированный кабель 5 категории (используются 2 пары); 100Base-FX – многомодовое оптическое волокно (используются два волокна). В стандартах 100Base-TX/FX применяется логическое кодирование 4B/5B каждые четыре бита данных подуровня MAC представляются 5 битами. 100Base-T4 - неэкранированный кабель 3-ей категории (используются 4 пары) Применяется кодирование 8B/6T – каждые восемь бит кодируются 6-ю троичными символами, которые передаются последовательно на одну из трех витых пар (скорость передачи по каждой паре равна 33,3 Мбит./сек.).

В стандартe 802.3u предусмотрена реализация функции автопереговоров (auto-negotiation), позволяющая узлам и концентратору, поддерживающим несколько скоростей передачи данных, выбрать наиболее оптимальный режим работы.

Gigabit Ethernet В 1996 г. начата разработка и в 1998 г. принят стандарт 802.3z сетей на основе оптического волокна (многомодовый и одномодовый кабели Base-FX, 1000Base-LX) и двойного коаксиального кабеля. В 1999 г. принят стандарт 802.3ab для сетей на основе витой пары 5- ой кат. (1000Base-T). Особенности стандарта: Метод доступа – CSMA/CD Диаметр сети – 200 м. Минимальный размер кадра увеличен с 64 байт до 512 байт (4095 бит). Станциям разрешается передавать несколько кадров подряд (Burst Mode) общей длинной не > 8192 байт. Для обеспечения синхронизации приемника и передатчика используется кодирование 8B/10B

Особенности стандарта 1000Base-T В стандарте 1000Base-T предусмотрена передача сигнала одновременно по 4-м витым парам проводников кабеля. Для кодирования применяется код PAM5 использующий пять уровней потенциала – всего 5 4 комбинаций при передаче по 4-м парам. В каждом такте передается 8 бит, из 5 4 = 625 комбинаций используется 256. В дуплексном режиме передача ведется одновременно по всем парам в обоих направлениях в одном диапазоне частот (гибридная развязка на основе специализированных микросхем DSP – Digital Signal Processor ). Средства достижения диаметра сети 200 м. Для выполнения условия Tmin PDV увеличен размер минимального кадра до 512 байт, т.е. Tmin = 4096 битовых интервалов. Формально размер кадра не увеличен, кадр дополняется полем расширения (расположено за полем FCS и в контрольной сумме не учитывается).

Недостатки сетей, на разделяемой среде Сети на основе разделяемой среды удовлетворительно работают только при небольшом кол-ве узлов и небольшом трафике. При превышении загрузки сети более чем на 30-50%, работа сети становится неэффективной из-за большого числа коллизий.. Ограничение на кол-во узлов – 1024 узла в технологии Ethernet. Ограничение на максимальный диаметр сети – не более 2500 м. Достоинство сетей используемых разделяемые среды Простота протоколов и сетевого оборудования (следовательно низкая стоимость оборудования) Простота процедуры подключения узлов сети Отсутствие потери кадров из-за перегрузки коммуникационного оборудования.

Принцип работы мостов и коммутаторов коммутатор Логическая структуризация сети – разделение среды передачи данных на логические сегменты, которые объединяются с помощью мостов или коммутаторов. Разделяемая среда 1 Разделяемая среда 2 Разделяемая среда 3 хаб

Мост – устройство, предназначенное для обеспечения взаимодействия локальных сетей посредством продвижения кадров между сетями. Мост передает кадр на некоторый порт только, если через этот порт доступен узел, которому этот кадр адресован. Коммутатор – устройство, логика работы которого аналогична логике работы моста, но реализуемое на многопроцессорной базе и выполняющее многопотоковую передачу кадров между коммуникационными портами. коммутатор хаб мост

Виды алгоритмов работы мостов и коммутаторов: Алгоритм с маршрутизацией от источника Алгоритм прозрачного моста Многопотоковая передача кадров между портами коммутатора

Принципы работы прозрачного моста IEEE 802.1D Каждый из портов моста получает доступ к сегменту, к которому он подключен в соответствии с алгоритмом CSMA/CD. Мосты и коммутаторы передают кадры с одного порта на другой, предварительно буферизируя их (возможно частично). В результате буферизации кадра эффект разделяемой среды нарушается, и сеть разделяется на независимые сегменты в соответствии с алгоритмом CSMA/CD. Решение о продвижении кадра на некоторый порт принимается на основе анализа адресной таблицы и адреса узла получателя (содержащегося в заголовках кадров) Кадры с широковещательным адресом в поле Адрес назначения передаются на все порты моста. Такой режим передачи кадров называется затоплением сети.

Для получения информации о МАС-адресах узлов, подключенных к каждому порту, мост записывает все кадры, поступающие на его порты в буферную память, выделяет адреса источников из заголовков кадров и записывает пары номер порта - адрес источника в адресную таблицу. Записи таблицы состоят из двух полей: Номер порта - идентификатор порта коммутатора MAC-адрес – адрес узла доступного через указанный порт Определение маршрута продвижения кадра прозрачным мостом коммутатор Номер портаMAC-адрес Адресная таблица E3E3 E1E1 E3E3 2 E2E2 E2E2 2E2E2 4 E3E3

Виды записей в адресной таблице Динамические – автоматически создаются в процессе самообучения моста. С каждой записью сопоставляется отметка времени, и если в течение некоторого периода времени (таймаута) мост не принял ни одного пакета с данным адресом в поле адрес источника, эта запись помечается как устаревшая. Статические – создаются вручную администратором сети и не имеют срока жизни. Процесс построения адресной таблицы называют самообучением моста. Самообучение не прекращается в течение всего времени работы моста.

При прохождении через коммутатор заголовок и тело кадра не изменяется; Коммутаторы (мосты) разделяют сеть на различные домены коллизий но образуют единый широковещательный домен; Логика работы узлов сети не меняется в зависимости от того подключены ли узлы непосредственно друг к другу или между ними есть один или несколько коммутаторов (коммутаторы прозрачны для узлов). Замечания

Реализация полнодуплексной передачи данных с помощью коммутаторов При подключении к коммутатору одного узла (компьютера или другого коммутатора), в случае использования отличной от коаксиального кабеля среды передачи, возможна работа порта коммутатора в полнодуплексном режиме. Для реализации полнодуплексного режима достаточно отменить обработку коллизий (отменить метод доступа CSMA/CD). При использовании полнодуплексного режима, производительность порта коммутатора увеличивается в два раза. Коммутатор 1 Коммутатор 2 хаб TXRX TX