Протоколи і стандарти локальних мереж Ethernet Історія

Протоколи і стандарти локальних мереж

Ethernet Історія o o o Ethernet - найпоширеніший зараз стандарт локальних мереж 1972 р. - Xerox організувала експериментальну мережу 1980 р. - DEC, Intel і Xerox розробили і опублікували стандарт Ethernet II (Ethernet DIX) На основі стандарту Ethernet DIX був розроблений стандарт IEEE 802. 3 На основі стандарту Ethernet DIX/IEEE 802. 3 розроблені розширення Fast Ethernet і Gigabit Ethernet Стандарт Ethernet DIX/IEEE 802. 3 містить наступні специфікації фізичного рівня n n n 10 Base-5 (товстий коаксіальний кабель) 10 Base-2 (тонкий коаксіальний кабель) 10 Base - T (вита пара) 10 Base - FL (оптоволоконний кабель) 10 Base - FB (оптоволоконний кабель)

Ethernet Оригінальний стандарт. o Оригінальний стандарт IEEE 802. 3 визначає наступні параметри n n n n n Мережева топологія - шина Мережевий кабель - коаксіальний кабель Швидкість передачі - 10 Мбіт/с Максимальна довжина мережі - 2500 м Максимальна кількість вузлів - 1024 Максимальна довжина сегменту мережі - 500 м Максимальна кількість вузлів в одному сегменті - 100 Метод доступу - CSMA/CD Метод кодування - Манчестер- II

Ethernet Параметри CSMA/CD. Міжкадровий інтервал 9, 6 мкс Максимальне число спроб передачі 16 Максимальна довжина кадру (без преамбули) 1518 байт Максимальна довжина кадру (без преамбули) 64 байти Довжина преамбули 8 байт Мінімальна довжина випадкової паузи 0 бітових після колізії інтервалів Максимальна довжина випадкової паузи після колізії 524000 бітових інтервалів

Ethernet Параметри CSMA/CD o У разі виявлення колізії пристрій припиняє передачу і передає спеціальну 32 -бітову jam -последовательность, посилюючу колізію o Довжина паузи при колізії обчислюється за формулою n Довжина паузи = L * 512 бітові інтервали (51, 2 мкс), де L n значення рівномірної випадкової величини з інтервалу [0, 2 N], n N = max(10, номер_спроби_передачі)

Ethernet Специфікації фізичного рівня o Стандарт IEEE 802. 3 з часом був доповнений додатковими специфікаціями фізичного рівня n n n Base-5 (товстий коаксіальний кабель) 10 Base-2 (тонкий коаксіальний кабель) 10 Base - T (вита пара) 10 Base - FL (оптоволоконний кабель) 10 Base - FB (оптоволоконний кабель)

Ethernet Формат кадру o Існує декілька типів формату кадру, що обумовлено історичними причинами n При використанні різних форматів можлива некоректна робота апаратного і програмного забезпечення, але сучасна апаратура, як правило, здатна працювати з кадрами будь-якого типу o Ми розглянемо один з форматів (802. 3/LLC)

Ethernet Формат кадру (802. 3/LLC o o o Преамбула (8 байт) n перші сім байт містять 1010 останній байт - 10101011 (ознака початку кадру, n Start of Frame Delimiter, SFD ) MAC -адрес приймача (6 байт) MAC -адрес джерела (6 байт) Довжина поля даних кадру (2 байти) Поле даних (від 0 до 1500 байт) Поле заповнення (від 0 до 46 байт) n o SA (6 байт) DA (6 байт) Length (2 байти) якщо довжина поля даних менше 46 байт, це поле доповнює дані до 46 байт Контрольна сума (4 байти) n 10101010 10101010 10101011 Последовательность (БЫСТРАЯ КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ) Проверки Фрейма содержит 32 - разрядную циклическую контрольную сумму пакета (CRC- 32) Data (0 -1500 байт) FCS (4 байти)

Ethernet Висновки o Ethernet - найпоширеніша технологія o Існують різні версії Ethernet, у вузькому сенсі Ethernet - це технологія описана в стандарті IEEE 802. 3, але більшість сучасних пристроїв підтримують усі версії o За відсутності колізій коефіцієнт використання мережі має максимальне значення 0, 96 o У реальних умовах при коефіцієнтах використання мережі великих 0, 5 її продуктивність різко падає із-за зростання числа колізій

Fast Ethernet Історія o 1992 р. - організовуються два табори n Fast Ethernet Alliance (Syn. Optics, 3 Com та ін. ) почав розробку високошвидкісної технології, яка зберігала б метод доступу Ethernet (Fast Ethernet) n Hewlett - Packard, AT&T і IBM розробляють технологію, що грунтується на пріоритетному (Demand Priority) методі доступу до передавального середовища (100 VG - Any. LAN) o 1995 р. - обидві технології прийнято як стандарти n IEEE 802. 3 u – Fast Ethernet n IEEE 802. 12 – 100 VG-Any. LAN

Fast Ethernet Відмінності від оригінального Ethernet o Рівні MAC і LLC Fast Ethernet в точності відповідають однойменним рівням Ethernet, усі відмінності містяться на фізичному рівні o Fast Ethernet використовує 3 варіанти кабельних систем n багатомодовий оптоволоконний кабель n (використовуються 2 волокна) кабель витої пари категорії 5 n (використовуються 2 пари) кабель витої пари категорії 3 n (використовуються 4 пари)

Fast Ethernet Специфікації 802. 3 u. o Стандарт 802. 3 u визначає 3 специфікації фізичного рівня n 100 Base-TX n 100 Base-T 4 n 100 Base-FX o використовує двохпарний кабель UTP категорії 5 або STP Type 1 o використовує чотирипарний кабель UTP категорій 3, 4, 5 o використовує 2 волокна багатомодового оптоволоконного кабелю (62, 5/125 мкм) o Мережа використовує топологію "зірка" і завжди має ієрархічну структуру n n Максимальний діаметр мережі - 210 м Для збільшення діаметру слід використовувати не концентратори, а складніші пристрої

Fast Ethernet Специфікації 802. 3 u o Для усіх специфікацій визначені наступні загальні параметри n Формати кадрів Fast Ethernet відрізняються від форматів кадрів Ethernet n Міжкадровий інтервал - 0, 96 мкс n Бітовий інтервал - 10 нс n Значення усіх тимчасових параметрів алгоритму, виміряні в бітових інтервалах, не змінилися n Ознакою вільного стану середовища є сигнал Idle (а не відсутність сигналу), що передається по ній

Fast Ethernet Специфікації 100 Base-TX, 100 Base-FX o 100 Base-TX n Максимальна довжина кабелю - 100 м n Реалізований механізм переговорів (Auto negotiation), що дозволяє двом пристроям вибрати найбільш вигідний режим роботи n Метод кодування - 4 B/5 B+MLT - 3 o 100 Base-FX n Максимальна довжина кабелю (напівдуплексний режим) - 412 м n Максимальна довжина кабелю (повнодуплексний режим) - 2000 м n Метод кодування - 4 B/5 B + NRZi

Fast Ethernet Специфікація 100 Base-T 4 NIC 1 2 3 4 5 6 7 8 Передача Прийом Двонаправлені пари 1 2 3 4 5 6 7 8 HUB o Метод кодування - 8 B/6 T o Передача ведеться по трьох парах (1 -2, 4 -5 і 7 -8) o Четверта пара (3 -6) використовується для виявлення колізій

Fast Ethernet Повторители o Повторители Fast Ethernet бувають двох класів n Клас I - підтримують обидва типи логічного кодування (4 B/5 B, 8 B/6 T) o Можуть мати порти усіх трьох типів o Вносять велику затримку із-за необхідності трансляції типів логічного кодування n Клас II - підтримують тільки який-небудь один тип логічного кодування o Можуть мати або порти типу 100 Base - T 4, або порти типів 100 Base - TX і 100 Base - FX o У одній мережі допускається n n наявність тільки одного повторителя класу I або наявність двох повторителей класу II, причому вони мають бути сполучені кабелем завдовжки не більше 5 м o Насправді, при побудові мереж Fast Ethernet зазвичай використовуються не повторители, а складніші пристрої (комутатори і маршрутизатори)

Gigabit Ethernet Історія o Gigabit Ethernet Alliance (3 Com, Cisco, Bay Networks и др. ) n Основна ідея - збереження концепцій класичного Ethernet + досягнення пропускної спроможності 1000 Мбіт/с o 1995 р. - починається робота над стандартом Gigabit Ethernet o 1996 р. - створюється група IEEE 802. 3 z o 1997 р. - поява перших зразків устаткування o 1998 р. - прийнятий стандарт IEEE 802. 3 z o 1999 р. - прийнятий стандарт IEEE 802. 3 ab

Gigabit Ethernet Особливості… o Що збереглося n Зберігся формат кадрів Ethernet n Існують напівдуплексна версія, що підтримує метод доступу CSMA/CD, і повнодуплексна версія для роботи з комутаторами n Підтримуються оптоволоконний кабель і кабель витої пари o Проблеми n n Згідно CSMA/CD, діаметр мережі, побудованої на комутаторах, не повинен перевищувати 25 м (при незміненій мінімальній довжині кадру) Досягнення пропускної спроможності 1000 Мбіт при використанні оптоволоконного кабелю і, особливо, кабелю витої пари

Gigabit Ethernet Особливості… o Мінімальний розмір кадру – 512 б n Дозволяє встановити максимальний діаметр (співвідношення швидкість на час- макс. довж. каб) мережі – 200 м o Burst Mode (монопольний режим) n Крайні вузли можуть передавати декілька кадрів підряд без міжкадрових інтервалів (сумарна довжина кадрів не більше 8192 байт) o Методи кодування – 8 B/10 B и PAM 5

Gigabit Ethernet Особливості o Стандарт 802. 3 z визначає наступні специфікації фізичного рівня n n 1000 Base-LX o використовує 2 волокна одномодового (до 5000 м) або багатомодового (до 550 м) оптоволоконного кабелю і сигнал з довжиною хвилі 1, 3 мкм (при напівдуплексній передачі - 100 м) 1000 Base-SX o використовує 2 волокна багатомодового (до 220 або 500 м) оптоволоконного кабелю і сигнал з довжиною хвилі 0, 8 мкм (при напівдуплексній передачі - 100 м) 1000 Base-СХ o використовує твинаксиальный кабель (містить 2 або 4 коаксіальні провідники), максимальна довжина - 25 м 1000 Base-T (IEEE 802. 3 ab) o використовує кабель UTP категорії 5 сигнал передається по усіх 4 парам метод кодування - PAM 5 (використовує 5 рівнів напруги) в повнодуплексному режимі o знімається вхідний сигнал з кожної пари і з нього віднімається сигнал, що передається (потрібно істотну потужність для обробки)

10 Gigabit Ethernet o 2002 р. - прийнятий стандарт 802. 3 ae o Формат пакету Ethernet - не змінився o Визначені специфікації фізичного рівня n 10 Gbase-LR n 10 Gbase-ER n 10 Gbase-SR n 10 Gbase-LХ 4 o використовує одномодовий оптоволоконний кабель (до 10 км) o використовує одномодовий оптоволоконний кабель (до 40 км) o використовує багатомодовий оптоволоконний кабель (до 28 м) o використовує багатомодовий оптоволоконний кабель (до 300 м) o Фізичне середовище передачі - оптоволоконний кабель o Метод кодування - 64 B/66 B + PAM 10 o Режим передачі - повнодуплексний

100 Gigabit Ethernet o Ратифікований стандарт 100 Gigabit Ethernet 23. 06. 2010 o Інститут інженерів електроніки і електротехніки затвердив остаточну специфікацію 802. 3 ba, що описує стандарт передачі даних 100 Gigabit Ethernet. o Із-за постійного зростання об'ємів передаваного через інтернет трафіку, появи нових відеосервісів і розвитку систем високопродуктивних обчислень за запитом проблема розширення пропускної спроможності мережевих магістралей загострюється все сильніше. Саме на її рішення і спрямований стандарт IEEE 802. 3 ba. o Затверджена специфікація передбачає дві можливі швидкості передачі інформації - 40 і 100 Гбит/с.