Обзор сетевых архитектур
оенного
приемопередатчика. Следует заметить, что большинство сетевых адаптеров с
целью унификации имеют соответствующие разъемы и могут использоваться и в
сети 10BASE2, так и в сети 10BASE5. Адаптеры могут иметь как автономное
исполнение и подключаться к компьютеру с помощью интерфейса RS-232С, и
встраиваться в компьютер на его системную шину. Автономные адаптеры
Ethernet стоят несколько дороже встраиваемых адаптеров и, как правило,
применяются в тех случаях, когда невозможно поместить адаптер внутрь
компьютера.
В общем, за счет использования относительно дешевого кабеля и
отсутствия трансиверов, стоимость сети Ethernet 10BASE2 является более
низкой по сравнению с сетью Ethernet 10BASE5, в связи с чем за ней
закрепилось название CheapNet (дешевая сеть).
Используя специальные повторители (репитеры), можно объединять между
собой до пяти сегментов сети. В этом случае максимальная длина сети
Ethernet 10BASE5 составляет 2,5 км, а максимальная длина сети Ethernet
10BASE2 – 1 км. Репитеры могут располагаться в произвольном участке
сегмента, образуя сети различной конфигурации – линейной или разветвленной.
Более того, повторители позволяют объединять сети с толстым и тонким
кабелем. В настоящее время появились многопортовые повторители, позволяющие
объединять несколько сегментов в виде звездообразной структуры. Таким
образом, с помощью повторителей может быть реализована топология локальной
компьютерной сети, близкая к оптимальной. При этом необходимо соблюдать так
называемое правило “5-4-3”. В соответствии с этим правилом можно объединять
между собой не более пяти сегментов сети, используя для этого четыре
повторителя. Цифра три указывает на то, что к трем сегментам могут быть
подключены узлы сети.
Совершенствование сетевых средств, и в первую очередь адаптеров,
позволило широко использовать витые пары проводников в качестве передающей
среды локальных компьютерных сетей.
Так, в рамках сети Ethernet и, соответственно, стандарта IEEE 802.3
разработана спецификация 10BASE-T, определяющая использование в качестве
передающей среды витой пары проводников категории 3 и длиной кабеля до 100
метров. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к
которому радикальным образом (рис.2) подключаются рабочие станции.
Концентратор 10BASE - T
Рис. 2 Структура сети Ethernet стандарта 10BASE -
T
Используя несколько концентраторов, можно построить сеть достаточно
сложной конфигурации. Например, объединив два концентратора с помощью
коаксиального кабеля, можно получить локальную сеть, представленную на
рис.3.
Концентраторы 10BASE - T
Рис.3. Структура сети Ethernet с двумя
концентраторами
Для соединения витых пар проводников с концентратором и сетевым
адаптером используются стандартные телефонные разъемы RJ-45. По своей
структуре и функциональным характеристикам адаптер станции совместим с
адаптерами для коаксиального кабеля. В связи с этим в настоящее время с
целью унификации выпускаются преимущественно универсальные сетевые адаптеры
Ethernet 10BASE5/2/T, оснащенные разъемами DB-15, BNC и RJ-45.
Дальнейшее повышение эффективности сетей Ethernet связывается с
использованием коммутирующих концентраторов (switching hub), которые в
отличие от обычных (ретранслирующих) концентраторов позволяют рассматривать
сегменты сети в качестве отдельных сетей, связанных вместе через интерфейс
коммутации пакетов. Коммутирующий концентратор снабжен двумя буферами на
каждый подключаемый порт: для принимаемых и передаваемых пакетов. Благодаря
этому коммутируемый концентратор работает аналогично узлу коммутации
пакетов, принимая и передавая пакеты одновременно между различными парами
абонентов. Это, наряду с увеличением производительности, позволяет избежать
столкновений пакетов. Компьютерные сети, использующие подобную технологию,
получили Switch Ethernet.
Также новым технологическим направлением развития сетей Ethernet
является оптоволоконная сеть Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи 10
Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный
оптоволоконный кабель. Сеть характеризуется звездообразной топологией,
которая поддерживается с помощью оптоволоконных концентраторов.
Максимальная длина одного луча (сегмента) составляет 2100 метров.
Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время имеется широкий
выбор сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов, позволяющих
создавать сети различного состава и конфигурации. В частности, практически
все концентраторы, например IBM 8224, IBM 8271, имеют по несколько входов
для подключения сегментов сетей 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F.
FAST ETHERNET
Сеть Fast Ethernet представляет собой дальнейшее различие сети
Ethernet за счет увеличения в 10 раз тактовой частоты. При этом основные
аспекты построения сети Ethernet остались неизменными. В первую очередь это
касается метода доступа, формата кадра и др. Основные отличия касаются
физического уровня и связаны используемой передающей средой.
В соответствии со стандартом IEEE 802.3u для технологии Fast Ethernet
в зависимости от применяемого кабеля определены следующие три наименования:
100Base-TX и 100Base-T4 – для витой пары проводников и 100 Base-FX – для
оптоволоконного кабеля.
Система 100Base-FT использует две ары проводов: одну для передачи,
другую – для приема данных. Спецификация стандарта на физическую среду
передачи данных ANSI TP-PMD, на котором основано применение витой пары в
100Base-TX, допускает использование неэкранированной (UTP) категории 5 и
экранированной (STP) витых пар.
Наиболее распространенной средой является неэкранированная витая пара.
В этом кабеле пары проводников должны быть завиты по всей длине, за
исключением его концов, где кабель подключается к разъемам. Длина невитого
участка не должна превышать 1-1,5 см. протяженность сегментов в сети
100Base-TX на кабеле UTP категории 5 с волновым сопротивлением 100 Ом не
должна превышать 100 м. Это ограничение диктуется допустимым временем
задержки распространения сигнала в передающей среде и является достаточно
жестким. С целью снижения влияния помех используется биполярная передача:
по одному из проводов передается положительный, а другому – отрицательный
потенциал. В отличие от стандарта ANSI TP-PMD в 100Base-TX используется
такая же распайка, как и в 100Base-T. Это позволяет заменять
соответствующие интерфейсные платы без перепайки или замены кабеля.
Стандартом 100Base-TX предусмотрено использование экранированной
витой пары с волновым сопротивлением 150 Ом и стандартных девяти штырьковых
коннекторов D-типа.
Специализацией 100Base-T также определена длина кабеля до 100 м. При
этом допускается использование кабелей UTP категорий 3, 4 и 5, однако
рекомендуется использование кабеля категории 5. Из четырех используемых пар
две предназначены для однонаправленной передачи, а две другие – для
двунаправленной передачи. Пары обозначаются следующим образом: TX – для
однонаправленной передачи данных; RX – для однонаправленного приема; BI –
две остальные пары для обмена данными в обоих направлениях. С целью
снабжения уровня помех при подключении кабеля 100Base-T4 необходимо
придерживаться правила перекрестного соединения пар проводников.
Обе спецификации ограничивают диаметр сети (максимальное расстояние
между любыми двумя абонентами) величиной в 200 м.
Спецификация не оптоволоконный интерфейс 100Base-FX определяет длину
сегмента до 100 м, однако, допустимый диаметр сети равен 412 м. По
спецификации 100Base-FX для каждого соединения требуется двухжильный
многомодовый волоконно-оптический кабель, в котором по одному волокну
передается, а по – другому принимается сигнал. Эти волокна имеют
перекрестное соединение и поэтому обозначаются как RX и TX. Существует
много видов волоконно-оптических кабелей, от простых двух волоконных до
специальных многоволоконных кабелей. Наиболее часто в сегментах 100Base-FX
используется многомодовый кабель MMF с оптоволокном толщиной 62,5 микрона и
внешней изоляцией толщиной 125 микрон (обозначается как 62,5/125).
Для подключения может использоваться один из трех типов коннекторов:
o рекомендуемый стандартом дуплексный коннектор SC, достаточно
простой в применении;
o FDDI-коннектор, заимствованный из сетей FDDI;
o штыковой ST-коннектор, используемый в сетях 10Base-FL.
2.Сети с маркерным методом доступа
(стандарт IEEE 802.4)
Одной из первых локальных сетей с маркерным методом доступа является сеть
ArcNet фирмы Datapoint. Скорость передачи информации по современным
понятиям относительно невысокая – 2,5 Мбит/с, однако последняя разработка
сети - ArcNet Plus работает на скорости 20 Мбит/с. Считается, что на
основе ArcNet был разработан стандарт IEEE 802.3, однако между ними
существует достаточно много отличий. В связи с этим остановимся на
рассмотрении сетей стандарта IEEE 802.4. Эти сети, как и ArcNet, используют
маркерный метод доступа в рамках шинной топологии. Доступ осуществляется с
помощью непрерывно передаваемого кадра маркера определенного формата.
Передача маркера
| |  скачать работу |
Обзор сетевых архитектур |
