Ethernet технологиясының физикалық спецификациялары бүгінгі күні өз құрамына мәліметті таратудың келесі орталарын қосады: • 10 Base-5 – «жуан» коаксиал деп аталатын 0. 5 дюйм диаметрлі коаксиалды кабель. Толқындық кедергісі 50 Ом. • Сегменттің максималды ұзындығы 500 метр (қайталағышсыз).
• 10 Base-2 - «жіңішке» коаксиал деп аталатын 0. 25 дюйм диаметрлі коаксиалды кабель. Толқындық кедергісі 50 Ом. • Сегменттің максималды ұзындығы - 185 метр (қайталағышсыз). • 10 Base-T – экрандалмаған айналу жұп негізіндегі кабель (Unshielded Twisted Pair, UTP). Концентратормен жұлдыз тәріздес топология құрады. Концентратор мен соңғы түйін аралығы - 100 м-ден көп емес.
• 10 Base-F – оптоталшықты кабель. • Топологиясы айналу жұбы стандартына ұқсайды. • Бұл өзгешіліктің бірнеше нұсқасы бар – FOIRL, 10 Base-FB. 10 санымен осы стандарттардың мәлімет тарату биттік жылдамдығын - 10 Мбит/с, ал Base сөзі – бір негізгі жиілікте 10 МГц тарату әдісін білдіреді (бірнеше тасушы жиілікті қолданатын, broadband – кеңжолақты деп аталатын стандарттардан басқалау).
Ethernet 10 Base-T дуплексті және де жартылай дуплексті таратуды қолдайды, себебі тарату екі бағытта симплексті қос жұп RJ-45 разъемын қолдану арқылы жүргізіледі. 10 Base-T RJ-45 3 и 5 категориялы төрт UTP жұптық кабель қолданылады. Бір бағыттағы тек екі жұп қолданылады. . NETS and OSs
Локалды желілердің стандарттары. Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI технологиялары • Fast Ethernet технологиясы Ethernet классикалық технологиясының эволюциялық дамуы болып табылады. Fast Ethernet технологиясының кадрлар форматы 10 -Мегабитті Ethernet технологиясының кадрлар форматынан ерекшеленбейді
1995 жылы мамыр айында IEEE комитеті Fast Ethernet спецификациясын 802. 3 u стандарты етіп қабылдады. Fast Ethernet-тін Ethernet-тен айырмашылығы әр түрлі кабельді және импульстердің электрлік параметрлерін қолдану мен қатар кодалаудын тәсілдері мен кабельдегі өткізушілердің (кол-во в кабеле проводников) санын көбейтуге байланысты.
Fast Ethernet-тің физикалық деңгейінің спецификациялары. Әр түрлі типті кабельдер үшін бұл стандартта үш спецификациясы көрсетіледі: айналу жұбындағы кабель үшін 100 Base. TX және 100 Base. T 4, ал оптикалық кабель үшін 100 Base. FX. 100 Base. TX спецификациясы екі жұпты қолдануды талап етеді: экрандалмаған - UTP (unshielded twisted pair) немесе экрандалған STP (shielded twisted pair) – біреуі тарату, ал екіншісі қабылдау үшін.
Бұл талаптарға кабельдердің екі негізгі стандарты сәйкес келеді: EIA/TIA-568 UTP, 5 -категория және IBM компаниясының STP 1 типті кабелі. 100 Base. TX-те желілік серверлермен жұмыс кезінде дуплексті режим қамтамасыз етілуі керек (бұл мүмкіндікті іске асыру үшін коммутаторлар дуплексті болуы керек), сондай-ақ сегізталшықты кабельдің төрт жұбының екеуін ғана қолданалыды – қалған екеуі бос қалады, оларды желінің мүмкіндіктерін кеңейту мақсатында қолданады.
100 Base. T 4 спецификациясы 3 -ші категорияның экрандалмаған айналу жұбын қолданады. Қосу үшін төрт жұптың, олардың үшеуі мәліметтерді тарату үшін және біреуі келіспеушілікті анықтау үшін қолданылады. 8 В 6 Т кодалау схемасы және бір жұпта 25 МГц биттік жылдамдық, сонда нәтижесінде мәліметті тарату үшін 100 МГц биттік жылдамдық қолданылады.
100 Base. FX спецификациясы 62, 5 -мкм өзекше және 125 -мкм қабықшамен қапталған көпмодалы оптоталшықпен жұмысты қарастырады. 4 В 5 В кодалау сұлбасы және мәліметті тарату 125 МГц биттік жылдамдық (аналогты түрде FDDI), нәтижесінде мәліметті тарату үшін 100 МГц жылдамдық қолданылады. 100 Base. FX стандарты бір үй көлемінде Fast Ethernet қайталағыштарын магистралды қосылуда қолдану негізделген.
Fast Ethernet кадрлар таратуының барлық уақыттары сәйкес келетін 10 Мегабитті Ethernet технологиясынан 10 есе аз: битаралық интервал 100 нс -тың орнына 10 нс, ал кадраралық интервал – 9. 6 мкс-тың орнына 0. 96 мкс.
МАС адрестің түрлері § Unicast Кез келген коммуникациондық құрылғыда арналық деңгейде өзіңе тән алты байтты уникальды адресі болады. Онда бірінші бит ылғи 0 тең. § Multicast Бұл адрес администратор белгілі топқа бөлген станцияны идентификациялайды. Онда бірінші бит - 1, ал қалғандары әртүрлі. Және ол адрес таратушының адресі SA болмауы керек. § Broadcast Адрестің барлық биты 1, яғни FF-FF-FF-FF. Бұндай адресті желідегі барлық станцияға арналған. кадр
Ethernet и Fast Ethernet Стегі 802. 3 i 10 Base-T Арналық деңгей LLC (802. 2) MAC 802. 3 u 100 Base-T LLC (802. 2) MAC Үйлестіру д/а (п/у) Medium Independent Interface (MII) AUI Физикалық деңгей Physical Medium Attachment (PMA) Medium Dependent Interface (разъем) Кодалаудың физикалық д/а (п/у) физ. кодирования Physical Medium PCS Attachment (PMA) PM Dependent autonegotiation MDI Media Dependent Interface
Fast Ethernet (100 Mbps) Спецификации Ethernet Скорость передачи, baud Кодирование Кабельная система Возможность работы в дуплексном режиме 10 Base-T 10 Mbd Manchester II 2 пары UTP 3 кат. + 100 Base-TX 125 Mbd 4 B/5 B, MLT-3 2 пары UTP 5 кат. , STP 1 + 100 Base-T 4 33 Mbd 8 B/6 T 4 пары UTP 3 кат. - 100 Base-T 2 25 Mbd PAM-5 2 пары UTP 3 кат. + 100 Base-FX 125 Mbd 4 B/5 B, NRZI оптоволокно +
Fast Ethernet –тің физикалық деңгейі Үш деңгей астыдан (подуровней) тұрады: LLC (802. 2) MAC п/у согласования MII 1) Үйлестіруші МАС деңгей асты ( МАС подуровень согласования) (reconciliation sublayer) PHY FX оптоволокно PHY TX PHY T 4 витая пара
2) тарату ортасына байланыссыз интерфейс (независимый от среды интерфейс) (Media Independent Interface, MII), қолданудағы физикалық ортаға байланыссыз МАС деңгейі астымен Физикалық деңгей құрылғысымен мәліметтерді алмастыруды қамтамасыз етеді.
3) Физикалық деңгей құрылғысы (устройство физического уровня) (Physical layer device, PHY) – МАС деңгейі астынан келген мәліметтерді белгілі типтегі кабельмен тарату үшін кодалайды, синхронизациялайды, сонымен қатар қабылдау түйінінде мәліметтерді декодалайды.
Тарату ортасына байланыссыз интерфейс (Media Independent Interface) MII интерфейсі PHYқұрылғысын сигналдарды көп портты қайталағышконцентратордағы (многопортовом повторителеконцентраторе) қайталау микросхемасымен жалғайды. ИМС репитера (коммутатора) MII MII PHY FX PHY TX порты репитера (коммутатора)
Данные о конфигурации, а также о состоянии порта и линии хранятся соответственно в двух регистрах: регистре управления (Control Register, для установки скорости работы порта, для указания, будет ли порт принимать участие в процессе автопереговоров о скорости линии (наиб. высокоскоростной режим), для задания режима работы порта - полудуплексный или полнодуплексный, и т. п. ) и регистре статуса (Status Register, информацию о действительном текущем режиме работы порта).
Физический уровень 100 Base-FX Многомодовое оптоволокно. Прием данных в параллельной форме от MAC-подуровня, трансляция их в один поток бит (TX или FX) и передача их через разъем в кабель и наоборот на приемной стороне. PHY FX == PCS (4 b/5 b), PMA, PMD. PHY FX и TX похожи.
4 b/5 b: физ. кодирование - NRZI, сл. для того, чтобы избавиться от длинных последовательностей 0 применяют логического кодирование - 4 b/5 b. Код 4 b/5 b. Из 32 5 битовых комбинаций используется 16, остальные под служебные, так как исходные символы равен 16 -ти. Код 8 В/6 Т (28=256, 36=729) так как на 256 исходных кодов приходится 729 результирующих символов.
Схема непрерывного обмена информацией. В отличие от 10 Base. T, незанятая сеть наполнена символами Idle (11111) - поддерживается синхронизм и проверяется целостность сети. Есть запрещенные комбинации, сл. повышается устойчивость сети за счет отбрасывания таких символов. MAC MII PHY FX/TX MDI Rx 11111 Tx 11111 MAC MII PHY FX/TX Tx MDI Rx 11111
Кадр Fast Ethernet Idle JK Pre+SFD DA SA L data CRC T Idle Для отделения кадра Ethernet от символов Idle используется комбинация символов Start Delimiter (пара символов JK, также из числа избыточных символов для логического кодирования 4 b/5 b), а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ T ограничитель конца потока значащих символов. Результирующий код (4 b/5 b+NRZI) передается со скоростью 125 Мбод (125 МГц - тактовая частота), 8 нс битовое расстояние.
Физический уровень 100 Base-TX Двухпарная витая пара (5 кат. или STP 150 Ом). PHY FX == PCS (4 b/5 b), PMA, TP-PMD + Auto-negotiation (автопереговоры по принятию режима работы порта (PHY TX и PHY T 4). Отличия от FX - использование метода MLT-3 для передачи 5 -битовых порций и договор о скорости работы порта.
Автопереговоры позволяют сетевым картам проделать следующее: - сообщить о спецификации Ethernet и доп. возможностях на другой конец UTP и договориться о максимальном приемлемом для обоих режиме (из пяти возможных по убыванию для Fast Ethernet): - 100 Base-TX full-duplex (2 пары категории 5 (или Type 1 A STP)
100 Base-T 4 (4 пары категории 3) - 100 Base-TX (2 пары категории 5 (или Type 1 A STP) - 10 Base-T full-duplex (2 пары категории 3) - 10 Base-T (2 пары категории 3) - Переговорный процесс происходит при включении питания устройства, а также может быть инициирован и в любой момент модулем управления.
Для организации переговорного процесса используются служебные сигналы проверки целостности линии технологии 10 Base-T - link test pulses, если узел-партнер поддерживает только стандарт 10 Base-T. Внутрь них инкапсулируется информация переговорного процесса Auto-negotiation Fast Link Pulse burst (FLP).
Устройство, начавшее процесс autonegotiation, посылает своему партнеру пачку импульсов FLP, в котором содержится 8 -битное слово, кодирующее предлагаемый режим взаимодействия, начиная с самого приоритетного, поддерживаемого данным узлом. Если узел не понимает автодоговора, то он шлет в сеть каждые 16 мс link test pulses. Пример: две сетевых карты 100 Base-TX, но только одна может работать в полнодуплексном режиме. Установленный режим в результате autonegotiation - 100 Мбит/с полудуплекс. 10 Base-T и 100 Base-TX --> 10 Base-T (скорее всего полудуплекс), редко бывает, что вообще не договорятся.
Четырехпарная витая пара PHY T 4 для старых сетей на категории 3. PHY T 4 == PCS (8 B/6 T), PMA + Auto-negotiation. 8 B/6 T (8 бит / 6 триад): каждые 8 бит информации MAC-уровня кодируются 6 -ю троичными цифрами (ternary symbols), то есть цифрами, имеющими три состояния, битовое расстояние - 40 наносекунд. (28=256, 36=729, введена избыточность) Группы из 6 -ти троичных цифр затем передаются в три передающих витых пары. Четвертая пара - для прослушивания несущей частоты в целях обнаружения коллизии. 3*25 МГц(такт)*8/6=3*33. 3 Мбит/c=100 Мбит/с.
Физический уровень 100 Base-T 4 Соединение RJ-45 карты с портом репитера по спецификации PHY T 4: 1 2 3 4 5 6 7 8 MDI сетевой карты передача (1 -2) прием (3 -6) двунаправ. пара (4 -5) двунаправ. пара (7 -8) 1 2 3 4 5 6 7 8 MDI-X концентратора
Поддержка VLAN - Virtual Local Area Networks, возможность создания виртуальных локальных сетей на коммутаторах (1998 год). Технология коммутации кадров позволяет сделать логическую конфигурацию локальной сети независимой от ее физической инфраструктуры.
Цели нововведения: 1. обеспечить средства поддержки приложений, критичных ко времени задержки и стабильности пропускной способности; 2. позволить объединять станции в независимые логические группы, обеспечить коммуникацию внутри группы, разграничив внутренний и внешний трафики (коммутаторы отсылают кадры, в том числе широковещательные, только станциям в группе, идентификатор которой обнаружен в заголовках кадра); 3. упростить конфигурирование локальных сетей.
Кадр с тегом VLAN Pre+SFD DA SA VLAN ID Tag control 2 байта T|L LLC data (Pad) FCS 46 -1500 байт Кадр МАС уровня был увеличен до 1522 байт (добавлено 4 байта). Заголовок VLAN состоит из двух полей: VLAN type ID (два байта на прежнем месте поля T|L, имеющие заранее определенное стандартное значение).
Tag Control Information (два байта, указывающие на приоритетность кадра (0 минимальный, 7 - максимальный), а также на идентификатор конкретной VLAN). Информацией в заголовке VLAN пользуется коммутаторы принятии решения в какой(ие) порт(ы) переправлять кадр. При принятии кадра VLAN конечной станцией, она выбрасывает информацию в теге VLAN и обрабатывает кадр как обычно. Для функционирования сетей VLAN необходимо, чтобы все станции "понимали" этот формат кадра!
Gigabit Ethernet Подуровни Gigabit MAC и согласования (reconciliation) Gigabit Media Independent Interface (опционален) 1000 Base-X PCS (8 B/10 B), PMA, autonegotiation CX-PMD 2 витых пары STP LX-PMD 2 одно- или многомодовых оптоволокна 1000 Base-T PCS, PMA, autonegotiation SX-PMD 1000 Base-T PMD 2 многомодовых оптоволокна 4 витых пары UTP 5 категории и выше
Соединение 1000 Base-T PAM-5 кодирование (обычно) 250 Mbps TXD<6: 7> 250 Mbps RXD<6: 7> 250 Mbps TXD<4: 5> 250 Mbps RXD<4: 5> 250 Mbps TXD<2: 3> 250 Mbps RXD<2: 3> 250 Mbps TXD<0: 1> 250 Mbps RXD<0: 1> PCS Т номера битов 125 Mbaud R Т T 125 Mbaud R Т R R T 125 Mbaud PMA 4 витых PMA пары R T TXD<6: 7> 250 Mbps RXD<6: 7> 250 Mbps TXD<4: 5> 250 Mbps RXD<4: 5> 250 Mbps TXD<2: 3> 250 Mbps RXD<2: 3> 250 Mbps TXD<0: 1> 250 Mbps RXD<0: 1> 250 Mbps PCS
Спецификации GEthernet 1000 Base-LX =1300 нм 9 мкм, одномодовое 1000 Base-SX =850 нм 50 мкм, многомодовое 500 МГц-км 50 мкм, многомодовое 400 МГц-км 62. 5 мкм, многомодовое 200 МГц-км 62. 5 мкм, многомодовое 160 МГц-км 50 или 62. 5 мкм, многомодовое 400 или 500 МГц-км 4 пары кат. 5 UTP 1000 Base-T 1000 Base-CX витая пара STP 25 м 220 м 275 м 500 м 550 м Кроме этого вне основных стандартов 802. 3 существуют 1000 Base-LH (10 км) и 1000 Base-ZX (90 км) 5 км
Кодирование 8 B/10 B (8 бит --> 10 бит) применяется также в Fibre Channel. Характеристики: § введена избыточность (256 состояний кодируются в 1024); § избыточность позволяет восстанавливать неправильно переданный сигнал без повторной передачи; § возможность самосинхронизации за счет часто встречающихся фронтов импульсов;
§ убран дисбаланс между количеством "0" и "1" по сравнению с 4 b/5 b (нет зависимости нагрева лазеров от передаваемых данных, повышается стабильность, а также нет накопления потенциала для электропроводных линий); § кодирование позволяет отличать данные от управляющих сигналов.
Расширение кадра GEthernet Slot_time (окно коллизий) зависит от размеров сегмента и должно быть больше, чем время двойного прохождения сигнала по среде передачи. Для того, чтобы надежно обнаруживать коллизию при повышении скорости передачи существует два способа: а) уменьшить длину сегмента коллизий, а, следовательно, и Slot_time; б) увеличить минимальную длину кадра.
При переходе от Ethernet к Fast Ethernet был уменьшен размер сегмента коллизий до 205 метров для UTP. Для функционирования Gigabit Ethernet выбрали путь увеличения минимальной длины кадра до 416 байт (для 1000 Base-X) или 520 байт (для 1000 Base-T) путем добавления к нему расширения кадра. Различия в длине связаны с дополнительным логическим кодированием 8 B/10 B для 1000 Base-X. Расширение кадра игнорируется на приемной стороне. Pre+SFD DA SA T|L LLC data (Pad) 416 байт для 1000 Base-X 520 байт для 1000 Base-T FCS расширение
Уплотнение (Packet bursting) Расширение кадра позволило избежать проблем с Slot_time, но во многих случаях для маленьких пакетов приходится передавать слишком много ненужной информации (448 байт расширения из 520). Пропускная способность падает до скоростей Fast Ethernet.
Уплотнение (Packet bursting) Во избежание неполного использования канала передачи используется уплотнение кадров. Первый кадр передается, если нужно, с расширением, а вместо межкадровых промежутков (IFG*), когда станция должна "молчать", она выдает в среду символы расширения (для того, чтобы другие станции не захватили среду), а затем после первого IFG* следуют другие кадры, но уже без расширения (промежутки между кадрами опять заполняются символами расширения). В этом случае полоса пропускания используется намного более практично. МАС кадр с расширением IFG* MAC кадр Макс. последовательность - два кадра максимальной длины IFG* - во время межкадрового интервала станция выдает в среду передачи символы расширения кадра. Ethernet и Fast Ethernet не поддерживают расширение кадров и packet bursting.
Применение GEthernet Переход от Fast Ethernet к более высокоскоростным сетям (напр. , Gigabit Ethernet) происходит либо заменой (дополнительной закупкой) оборудования (коммутаторов, репитеров), либо благодаря использованию агрегации каналов (возможность параллельной пересылки данных между коммутаторами по нескольким витым парам одновременно).
Применение GEthernet 6 -ти портовы й коммутатор FE Агрегация каналов FE коммутатор (репитер) GE коммутатор FE Использование GE в качестве остовной сети (backbone)
10 Gigabit Ethernet Alliance -> IEEE 802. 3 ae Работа над стандартом началась в 1999 году, закончилась в середине 2002. Особенности 10 GE: а) сохранен формат кадра (МАС подуровень); б) передача только в полнодуплексном режиме;
в) использование оптоволокна г) метод доступа CSMA/CD не нужен. Для небольших расстояний в сетях на одномодовых оптоволокнах могут использоваться неохлаждаемые оптические элементы, а иногда и п/п лазерные диоды, что сильно удешевляет технологию.
Сравнение GE и 10 GE Разница в стоимости портов GE и 10 GE в течение 5 лет снизится до 2 -3 раз (8 -9 раз в 2004 году). Источник: Cahners In-stat, CFI Group Также будут стремительно развиваться спецификации 10 GE на медных проводах (в 2008 году ожидается соотношение стоимости 10 GE медь/оптоволокно = 0. 15).
Стек 10 Gigabit Ethernet Media Access Control (MAC) Full Duplex 10 Gigabit Media Independent Interface (XGMII) или 10 Gigabit Attachment Unit Interface (XAUI) WWDM LAN PHY (8 B/10 B) WWDM PMD 1310 нм Serial LAN PHY (64 B/66 B) Serial PMD 850 нм Serial PMD 1310 нм Serial WAN PHY (64 B/66 B + WAN I-face Sublayer) Serial PMD 1550 нм Serial PMD 850 нм Serial PMD 1310 нм Serial PMD 1550 нм Две спецификации устройств физического уровня: LAN и WAN для использования в локальных и глобальных сетях соответственно.
Спецификации 10 GEthernet Специф-ция 8 B/10 B PCS 64 B/66 B PCS 10 GBase-SR 10 GBase-SW WIS 10 GBase-LX 4 850 нм Serial 1310 нм WWDM 1310 нм 1550 нм Serial 10 GBase-LR 10 GBase-LW 10 GBase-ER 10 GBase-EW Спецификация WAN основана на использовании глобальных сетей SONET/SDH (Synchronous Optical Network / Synchronous Digital Hierarchy) благодаря инкапсуляции данных в кадр SONET канала ОС 192, пропускная способность которого близка к 10 Гбит/сек.
Многомодовое волокно и 10 GE Использование многомодового оптоволокна в различных спецификациях 10 Gigabit Ethernet (по стандарту 802. 3 ae) Многомодовое оптическое волокно (MMF) 62. 5 u MMF 50 u MMF MГц*км 160 200 400 500 2000 850 нм Serial 26 м 33 м 66 м 82 м 300 м 240 м 300 м 1310 нм LX 4 300 м при 500 МГц*км
Применение 10 Gigabit Ethernet Скорость передачи данных, время задержки и другие характеристики ставят 10 GE в один ряд с высокоскоростными интерфейсами (Fibre Channel, HIPPI, Ultra SCSI, ATM), применяемыми для связи серверов обработки данных и блоков их хранения.
Применение: Øкоммутатор-коммутатор Øкоммутатор-сервер (серверный стек) Øмежду зданиями Øсеть городского масштаба (для одномодового волокна до 40 км. для излучения с длиной волны 1550 нм. , и 10 км. для 1310 нм. )
В отличие от синхронных сетей SONET/SDH, где вся сеть привязана к одному генератору, и где нельзя задерживать кадры на промежуточных устройств, 10 GE (как и любой Ethernet) не может обеспечить синхронность, поскольку устройства канального и сетевого уровня могут буферизировать и обрабатывать данные на основании алгоритмов производителей данной аппаратуры.
Сипаттама FDDI Биттік жылдамдық Ethernet 100 Мбит/с 10 Мбит/с Token Ring 16 Мбит/c Топология Ағаштардың екілік сақинасы Шина/жұлдыз Жұлдыз/сақина Рұқсат әдісі Токенді айналу уақытының үлесі CSMA/CD Резервтеудің приоритетті жүйесі Мәлімет тарату ортасы Жуан коаксиал, Экрандалған және Көпмодалы оптоталшық, жіңішке коаксиал, экрандалмаған айналу жұбы, оптоталшық Желінің максималды (сақинаға ) ұзындығы (көпірсіз) Түйіндер арасындағы (-11 максималды жоғалу) арақашықтық Түйіндердің максималды саны d. Bтүйін 500 (1000 қосылулар) арасындағы 1024 Қабыл алмаудан кейінгі тактілеу және қалпына келтірудің таралған Анықталмаған Экрандалған айналу жұбы үшін 260, экрандалмаған айналу жұбы үшін 72 Белсенді монитор
СОӨЖ Token Ring стандарты Fiber Distributed Data Interface технологиясы
Скачать презентацию Ethernet технологиясының физикалық спецификациялары бүгінгі күні өз құрамына
3_D_1241_ris.ppt