Лекция 8 Тема занятия Развитие технологии Ethernet и

Лекция 8 Тема занятия: Развитие технологии Ethernet и технологии кольцевых ЛВС 2. 8 Развитие технологии Ethernet 2. 8. 1 Технология Fast Ethernet 2. 8. 2 Технология Gigabit Ethernet 2. 8. 3 Технология 10 -Gigabit Ethernet 2. 8. 4 Технологии 40 -Gigabit Ethernet и 100 -Gigabit Ethernet 2. 9 Технологии кольцевых ЛВС 2. 9. 1 Технология Token Ring 2. 9. 2 Технология FDDI 1

2. 8 Развитие технологии Ethernet 2. 8. 1 Технология Fast Ethernet

Стандарт Fast Ethernet В начале 90 -х годов прошлого века увеличилась производительность компьютеров и узким местом классических ЛСЕ стала их недостаточная производительность. В 1995 г. комитет IEEE 802. 3 принял новый стандарт 802. 3 u – Fast Ethernet (FE) , дополняющий прежний стандарт 802. 3 в виде глав с 21 по 30. Все отличия FE коснулись только физического уровня.

Стандарт Fast Ethernet В стандарте предполагается использование только трех вариантов кабельных систем 1) 100 Base T 4 – витая пара категорий 3, 4, 5 с использованием всех четырех его пар; 2) 100 Base TХ - витая пара категории 5 с использованием двух их четырех его пар; 3) 100 Base FX – многомодовый волоконно – оптический кабель.

Топология сетей Fast Ethernet Единственной топологией сетей FE стала звездообразная топология, подобная стандартам 10 Base T, 10 Base F. Поэтому использование коаксиального кабеля не предусмотрено.

Особенности стандарта Fast Ethernet Для всех стандартов FE характерно: 1) Форматы кадров FE и Е совпадают; 2) Межкадровый интервал ТТ (технологическая пауза) и битовый интервал bt уменьшились в 10 раз - ТТ=0, 96 мкс; bt=0, 01 мкс. Таким образом, временные параметры доступа к ФСПД, измеренные в битовых интервалах, остаются прежними (время отсрочки ТП, время передачи кадров и пр. );

Особенности стандарта Fast Ethernet 3) Признаком свободного состояния ФСПД является передача по ней специального символа Idle, а не отсутствие сигнала в ней как в классических ЛСЕ. 4) Предусмотрены автопереговоры между различными устройствами сети. Вначале NIC объединенного стандарта E/FE предлагает и проверяет возможность обмена на скорости 100 Мбит/с. Если элементы сети его не поддерживают, то скорость автоматически уменьшается до 10 Мбит/с. Таким же образом выбирается режим полнодуплексный или полудуплексный.

Основные ограничения FЕ На сегодняшний день сети E/FE наиболее популярны. Приведем основные ограничения для FE для ЛВС без логического сегментирования.

Особенности сегментирования FE В одном домене коллизий (логическом сегменте) допускается использовать один репитер (хаб) класса 1 (время задержки ~70·bt), либо два репитера класса 2 (время задержки ~(33. . 46)·bt). Между повторителями длина кабеля < 5 м. Таким образом правило 4 -х хабов в ЛСЕ трансформируется в сетях FE в правило одного или двух хабов, в зависимости от класса хабов.

Особенности сегментирования FE При применении элементов логического сегментирования – мостов, коммутаторов и т. д. , расстояние между ними для оптоволокна может достигать 412 м для полудуплекса и до 2 -х км при полном дуплексе. В случае логического сегментирования ограничений на максимальные размеры сети нет, лишь бы они выполнялись для каждого сегмента.

Особенности сегментирования FE Пример сети FE показан на рис. 1. 12

2. 8. 2 Технология Gigabit Ethernet

Стандарт GE В 1999 г. комитет IEEE 802. 3 принимает стандарт 802. 3 z – Gigabit Ethernet (GE). Он поднял возможную скорость обмена до 1 Гбит/с. При этом, сохраняется протокол доступа к разделяемой среде CSMA/CD и форматы кадра Е и FE. Возросли требования к ФСПД – кабельной системе.

Стандарт GE GE предполагает использование 4 -х стандартов: 1) 1000 Base-CX – для соединения двух коммутаторов на расстоянии до 25 метров при использовании экранированного медного двухпроводного кабеля; 2) 1000 Base-LX (от Long) – длинноволновый вариант оптической связи со значениями λ=1270… 1355 нм на многомодовом оптоволокне с длиной сегмента до 550 м; 3) 1000 Base-SХ (от Short) – коротковолновый вариант оптической связи с длиной волны λ= 770… 860 нм и той же максимальной длиной сегмента;

Стандарт GE 4) 1000 Base-Т – используется неэкранированная витая пара UTP 5 -й категории, причем в кабеле задействуются все четыре пары. Длина сегмента до 100 м. Для того, чтобы обеспечить указанные максимальные размеры сегментов (домена коллизий) при возросшей скорости и уменьшении временных интервалов минимальный размер кадра увеличивается с 72 до 520 байт, за счет дополнительного поля расширения, заполняемого нулями.

2. 8. 3 Технология 10 -Gigabit Ethernet

Стандарт 10 GE В 2002 г появляется стандарт IEEE 802. 3 ae для 10 -Gigabit Ethernet (10 GE). Столь быстрое внедрение высокоскоростных технологий вызвано ростом популярности широкополосных приложений, таких как видео высокого качества, и увеличением числа сетевых соединений.

Стандарт 10 GE Для сети 10 GE в 2002 г были предусмотрены только оптические соединения на одномодовом кабеле: стандарты 10 GBase ER, 10 GBase EW (длина сегмента до 40 км), стандарты 10 GBase LR, 10 GBase EW (длина сегмента до 10 км) и многомодовом кабеле: стандарт 10 GBase LX 4 (длина сегмента до 300 м), стандарты 10 GBase SR, 10 GBase SW (длина сегмента до 65 м).

Режимы 10 GE При этом, используется полнодуплексный коммутируемый – switch режим, исключающий разделение ФСПД, даже между несколькими узлами. Режим разделения оказывается не нужным, так как технологию 10 GE предполагается использовать не для связи отдельных РС, а лишь на отдельных магистралях связи с высокоскоростными центральными серверами.

Пример организации перспективной составной сети Ethernet, использующей все виды стандартов

Дополнительные стандарты 10 GЕ В 2004 г дополнительно был принят более дешевый стандарт 10 GBase-CX 4. Он предполагает применение четырехпарных двухосевых (twinax) кабелей для связи на расстояния до 15 м. В 2006 г принимается стандарт 10 GВase-Т с витой парой STP категории 7 (каждая пара экранирована – дорогой вариант) и расстоянием до 100 м. На кабеле UTP категорий 6 и 6 а связь обеспечивается до 55 м. (см. стандарт IEEE 802. 3 an).

2. 8. 4 Технологии 40 -Gigabit Ethernet и 100 -Gigabit Ethernet

Стандарты 40 GE и 100 GE В 2010 году принимается стандарт 802. 3 ba-2010, обеспечивающий скорость передачи данных в 40 и 100 гигабит в секунду, при совместном использовании нескольких 10 Гбит/с или 25 Гбит/с линий связи.

Стандарты 40 GE и 100 GE Стандартизованы следующие варианты для различных видов ФСПД: где: • MMF (Multi Mode Fiber) многомодовый волоконнооптический кабель; • SMF (Single Mode Fiber) одномодовый волоконнооптический кабель.

Популярность технологий Ethernet В настоящее время стандарты 40 GE и 100 GE находятся на этапе освоения. В целом, высокоскоростные технологии Ethernet в настоящее время теснят все остальные сетевые технологии, в том числе и региональных сетей (появился Metro Ethernet) и даже глобальных сетей. Вызвано это простотой и низкой стоимостью Ethernet. Оборудование на базе всех модификаций Ethernet за несколько первых лет с начала поставок дешевело в среднем на 30% в год.

2. 9 Технологии кольцевых ЛВС 2. 9. 1 Технология Token Ring

Стандарт TR Технология TR была разработана компанией IBM в 1984 г. Требования на ЛВС TR задаются стандартом IEEE 802. 5. Это также сети с разделяемой средой передачи данных, которая представляет собой отрезки кабеля, соединяющее все РС в кольцо. При этом используется не случайный доступ к кольцу, а детерминированный, основанный на постоянной циркуляции в кольце кадра специального формата, называемого маркером. Поэтому указанный метод доступа также называется маркерным.

Стандарт TR ЛВС TR имеют две битовые скорости передачи данных 4 и 16 Мбит/с, причем смешение разных скоростей в одном кольце не допускается. Для контроля сети одна из станций исполняет роль монитора, который следит за наличием в сети маркера. Если монитор не получает маркер в течение 2, 6 с, то он порождает новый маркер.

Стандарт TR Вся информация в кольце курсирует только в одном направлении, как правило, против часовой стрелки. Поэтому любая станция получает данные только от одной, соседней в кольце ЭВМ. Ее называют активным соседом по потоку. Получив маркер, РС, нуждающаяся в передаче данных, изымает маркер из кольца и передает вместо него кадр данных в том же направлении.

Особенности стандарта TR За кадром эта же ЭВМ высылает и маркер. Все станции ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если же очередная станция распознает в кадре свой адрес, как адрес назначения, она копирует кадр в свой внутренний буфер для обработки. Одновременно, она вставляет в этот кадр подтверждение приема и передает его дальше. Приход указанного кадра по кольцу к ЭВМ – отправителю служит квитанцией о том, что сообщение достигло адресата.

Гарантии стандарта TR Время владения разделяемой средой в ЛВС TR определяется временем удержания маркера, Оно обычно составляет 10 мс. За этот время станция может передать один или несколько кадров, после чего обязана прекратить передачу и опять выдать маркер в кольцо. Таким образом, технология TR гарантирует доступ ЭВМ к разделяемой среде и контроль доставки сообщений, вследствие проверки станцией отправителем квитанций.

Недостатки технологии TR Однако, TR сложнее технологии ЛСЕ и скорость передачи данных в ней сегодня уже совершенно недостаточна. Вот почему TR значительно менее популярна. Процент ЛВС TR составляет ~10% от ЛСЕ. Даже в сетевой продукции IBM в настоящее время доминирует ЛСЕ.

2. 8. 2 Технология FDDI

Стандарт FDDI Технология FDDI (Fiber Distributed Date Interface) – оптоволоконный интерфейс распределенных данных, была разработана и стандартизирована институтом ANSI в период 1986… 88 годов. Это первая технология, в которой использовался оптоволоконный кабель и скорость передачи 100 Мбит/с. В настоящее время это наиболее отказоустойчивый вид ЛС.

Отказоустойчивость FDDI Отказоустойчивость достигается применением двойного кольца. При этом к обоим кольцам подсоединены станции. В нормальном режиме данные проходят через все узлы и участки только первичного кольца.

Свертывание колец При отказе, когда часть первичного кольца не может передавать данные из-за выхода из строя кабеля или какого-либо узла, первичное кольцо объединяется со вторичным, образуя вновь единое кольцо. Этот режим называют свертыванием колец. За счет него и поддерживается высокий уровень отказоустойчивости

Параметры ЛВС FDDI Кольца в ЛС FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных. Для нее определен маркерный метод доступа, очень близкий к технологии TR. Максимальная общая длина одного кольца FDDI составляет 100 км. Максимальное число станций – 500. Максимальное расстояние между узлами – 2 км. Скорость передачи данных - 100 Мбит/с – соответствует скорости Fast Ethernet.

ЛВС FDDI

Станции ЛВС FDDI Возможностью сворачивания колец обладают только станции DAS (Dual Attachment Station), к которым подключены оба кольца и где, как правило, размещают и серверы. Их количество должно быть достаточным, так как обрыв колец возможен на различных участках колец. Отдельные компьютеры и подсети подсоединяют к станциям SAS (Simple Attachment Station). Станции типа SAS подключены только к одному из колец.

Достоинства и недостатки FDDI Технология FDDI является качественной, но весьма дорогой. Главные ее достоинства – отказоустойчивость и большие размеры. Они позволяют рекомендовать FDDI для применения в региональных сетях масштабов крупного города. Однако, современные более скоростные и дешевые модификации стандартов Ethernet на оптоволокне являются более конкурентоспособными. Этим объясняется тот факт, что ЛВС FDDI составляют сегодня лишь ~5% от сетей Ethernet.