Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Опубликован: 26.04.2005 | Доступ: свободный | Студентов: 34532 / 6439 | Оценка: 4.33 / 4.06 | Длительность: 19:58:00
ISBN: 978-5-9556-0032-1
Лекция 7:

Старейшие стандартные сети

< Лекция 6 || Лекция 7: 12345 || Лекция 8 >
Аннотация: В этой лекции говорится о стандартных локальных сетях, получивших большое распространение в конце 20 века: Ethernet, Token Ring, Arcnet, их особенностях, достоинствах и недостатках, месте на рынке и перспективах.
Ключевые слова: стоимость, очередь, пользователь, локальные сети, диапазон, Ethernet, Token-Ring, Arcnet, 100VG-AnyLAN, 802.12, метод управления, сеть, фирма, DEC, объединение, ПО, IEEE, electrical, AND, electronic engineering, ECMA, computer, manufacturer, association, dot, множественный доступ, шина, CSMA/CD, среда передачи, кабель, Fast Ethernet, gigabit, ieee 802.3z, звезда, дерево, репитер, сегменты, абонент, витая пара, Замкнутый путь, длина, путь, топология, формат пакета, манчестерский код, доступ, случайный метод, байт, адресация, delimiter, поле пакета, FCS, frame check sequence, CRC, бит, задержка распространения, 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T, 10BASE-FL, скорость передачи, слово, base, fiber optics, 100BASE-T4, 100BASE-TX, 100BASE-FX, IBM, альтернатива, принципиальная схема, digital, PC, network, адаптер, программа, MSAU, MAU, access unit, контроль, trunk, coupling, целостность, самотестирование, adapter, y-cable, входной, path, концентраторы, активный, пассивный, место, кластер, cluster, UTP, STP, FDDI, технические характеристики, RJ-45, mic, speed, token, HSTR, время доступа, маркерный метод, цикл работы, интервал, монитор, программные средства, компьютер, буфер, сдвиговый регистр, адрес, значение, SD, control, ED, end, Intermediate, поле, единица, захват, контрольная сумма, FC-AL, abort, release, resource, net, standard, ограниченная величина, надежность, самосинхронизирующиеся коды, волновое сопротивление, хаб, терминатор, затухание сигнала, права, предел, размер пакета

Вступление

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

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

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

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

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

Таблица 7.1. Параметры базовых вариантов стандартных сетей
Параметр сети Ethernet Token-Ring Arcnet FDDI 100VG-AnyLAN
Стандарт IEEE 802.3 IEEE 802.5 Datapoint ISO 9314 IEEE 802.12
Топология Шина Кольцо Шина Кольцо Звезда
Скорость передачи 10 (100) Мбит/с (16) Мбит/с 2,5 Мбит/с 100 Мбит/с 100 Мбит/с
Длина 5 км 120 м 6 км 20 км 1 км
Среда КК ВП КК ОВ ВП
Метод управления CSMA/CD Маркер Маркер Маркер Центр
Код Манчестер Бифазный Arcnet 4B/5B 5B/6B
Количество До 1024 До 260 До 255 До 1000 До 1024
КК — коаксиальный кабель, ВП — кабель на витых парах, ОВ — оптоволоконный кабель

Сети Ethernet и Fast Ethernet

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

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

Основные характеристики первоначального стандарта IEEE 802.3:

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

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

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

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

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

Классическая топология сети Ethernet

Рис. 7.1. Классическая топология сети Ethernet

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

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

< Лекция 6 || Лекция 7: 12345 || Лекция 8 >
Елена Шеклеина
Елена Шеклеина
Владислав Нагорный
Владислав Нагорный

Подскажите, пожалуйста, планируете ли вы возобновление программ высшего образования? Если да, есть ли какие-то примерные сроки?

Спасибо!

Сергей Романенко
Сергей Романенко
Россия, Оболенск
Николай Костелов
Николай Костелов
Украина, Луцк, ЛНТУ, 2006