Обзор сетевых архитектур (стр. 2 из 4)

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:

¨ рекомендуемый стандартом дуплексный коннектор SC, достаточно простой в применении;

¨ FDDI-коннектор, заимствованный из сетей FDDI;

¨ 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 происходит от одной станции к другой в порядке убывания их логических адресов. Станция с наибольшим адресом циклически передает кадр маркера станции с наибольшим адресом, тем самым, замыкая логическое кольцо передачи маркера. Станция, которая получает маркер от другой станции, относительно нее называется преемником. Соответственно, станция, о которой поступает маркер, называется предшественников. Так для станции Ст2 предшественником является станция Ст3, а преемников – станция Ст1.

Логическое кольцо передачи маркера