Учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы» (стр. 12 из 28)
· хорошая защищенность кабеля от внешних воздействий;
· сравнительно большое расстояние между узлами;
· возможность простого перемещения рабочей станции в пределах длины кабеля AUI.
Недостатками 10Base-5 являются:
· высокая стоимость кабеля;
· сложность его прокладки из-за большой жесткости;
· потребность в специальном инструменте при заделке кабеля;
· останов всей сети при повреждении кабеля или плохом соединении.
В настоящее время толстая Ethernet считается устаревшей технологией и практически не используется.
Тонкая Ethernet
Самым простым типом кабельной проводки Ethernet является спецификация 10Base-2. Поскольку в этом варианте используется тонкий коаксиальный кабель, то спецификацию 10Base-2 часто называют ThinNet (тонкая сеть) или CheapNet (дешевая сеть).
Топология тонкой Ethernet, как и толстой Ethernet, также относится к шинному типу: любые передаваемые данные распространяются по всей длине кабеля и "видны" сразу всем узлам сети.
Трансивер тонкой Ethernet обычно встроен в сетевую плату. Подключение трансивера к кабелю осуществляется с помощью тройника (T–образного разъема). Такое соединение называется соединением типа BNC. Иногда в тонкой Ethernet могут использоваться и внешние трансиверы. Расстояние между отдельными трансиверами в кабельном сегменте тонкой Ethernet должно составлять не менее 1 м. BNC – разъем гальванически развязан со схемами сетевого адаптера узла, напряжение изоляции – 100-150 В. Оплетка кабеля должна заземляться только в одной точке.
В сети Ethernet может быть до пяти сегментов (4 повторителя), но только в трех из них могут находиться узлы. Остальные два сегмента предназначены для расширения сети на большие расстояния, следовательно, максимальный размер сети 10Base-2 составляет 925 м.
Спецификация сегмента тонкой Ethernet предполагает подключение не более
30 рабочих станций на сегмент, созданный на основе коаксиального кабеля типа
RG-58A/U. Кабель прокладывается вдоль маршрута, где размещены рабочие станции или устройства локальной сети. Вдоль кабеля расположены тройники для подключения к сетевым картам отдельных узлов сети. На концах сегмента подключаются 50-омные оконечные резисторы (терминаторы). Максимальная длина сегмента тонкой Ethernet составляет 185 м.
В среде тонкой Ethernet часто используются многопортовые повторители, которые устанавливаются с целью объединения отдельных сегментов Ethernet по схеме разветвляющейся звезды (рис.11). Этот вариант схемы кабельных соединений позволяет реализовать эффективный комбинированный метод, использующий одновременно линейные сегменты и элементы схемы типа звезда (несмотря на то, что приведенная на рис.11 схема имеет вид звезды, по логической организации она эквивалентна шине).
Рис.11. Компоновка тонкой Ethernet с многопортовым повторителем.
Спецификация 10Base-2
| Среда передачи | Коаксиальный кабель RG-58/U (одножильный), RG-56A/U (многожильный), RG-58C/U (военная приемка) |
| Волновое сопротивление | 50 Ом |
| Максимальная длина сегмента | 185 м |
| Число подключений к сегменту | 30 |
| Минимальное расстояние между станциями | 1 м |
| Использование повторителей | Правило "5-4-3" |
| Максимальная длина сети | 925 м |
| Разъем сетевого адаптера | BNC |
Среди стандартных версий Ethernet самой популярной является версия 10Base-T (Twisted Pair Ethernet) с однополосной передачей по неэкранированной витой паре категории 3 или 5. Обычно такая сеть имеет топологию звезды (рис.12).
Рис.12. Топология сети Ethernet на витой паре 10Base-T.
Узлы сети подключаются к сети посредством разъемов RJ-45, встроенных, как правило, в сетевую плату. Кабель UTP (Unshielded Twisted Pair – неэкранированная витая пара) подсоединяет каждый узел сети к интеллектуальному многопортовому кабельному повторителю с помощью порта непосредственного подключения UTP. Максимальное расстояние между узлом сети и концентратором – 100 м. Одна витая пара требуется для передачи данных от станции к повторителю (выход Tx сетевого адаптера), а другая - для передачи данных в обратном направлении (вход Rx сетевого адаптера). Возможно двухтотечное соединение пары узлов между собой без применения концентратора.
Многопортовые повторители в данном случае называются концентраторами или хабами (Hub). Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар, подключенных ко всем его портам, так что образуется единая среда передачи данных - логический моноканал (логическая общая шина). Концентратор также обнаруживает коллизии в сегменте (в случае одновременного приема сигналов по нескольким своим входам Rx) и посылает последовательность запирания (jam-последовательность) на все свои Tx- выходы.
Отметим, что кабельные концентраторы или многопортовые повторители UTP обеспечивают более сложную (чем в Ethernet на коаксиальном кабеле) схему регенерации сигнала, вследствие чего система обнаружения конфликтов 10Base-T отличается от схем обнаружения, работающих на основе стандартных трансиверов толстой и тонкой Ethernet.
Концентраторы 10Base-T можно соединять между собой с помощью тех же портов, которые предназначены для подключения конечных узлов. Для обеспечения синхронизации станций и надежного обнаружения коллизий в стандарте определено максимальное число концентраторов, располагаемых между любыми двумя станциями, а именно 4. Это правило носит название "правило 4-х хабов".
Чтобы обеспечить выполнение этого правила в сетях с большим числом узлов, концентраторы обычно соединяют друг с другом иерархическим способом, образуя древовидную структуру из 2-3 уровней иерархии (рис.13). Видим, что в схеме на рис.13 между любыми двумя узлами сети располагается не более трех концентраторов.
Некоторые повторители и кабельные концентраторы могут, кроме того, связывать воедино сегменты сред ThickNet, ThinNet и UTP.
Рис.13. Иерархическая структура сети 10Base-T Ethernet.
Спецификация 10Base-T
| Среда передачи | Витая пара UTP категории 3 или 5 |
| Волновое сопротивление | 50 Ом |
| Максимальный диаметр сети | 500 м |
| Максимальное число станций в сети | 1024 |
| Максимальная длина кабеля между узлом и концентратором | Не более 100 м |
| Использование концентраторов | Правило "4 хаба" |
| Разъем сетевого адаптера | RJ-45 |
Сети 10Base - T обладают по сравнению с коаксиальными вариантами Ethernet рядом преимуществ, которые связаны с разделением общего физического кабеля на отдельные кабельные отрезки. И хотя логически эти отрезки по-прежнему образуют моноканал, их физическое разделение позволяет контролировать состояние кабельных отрезков и отключать их в случае обрыва, короткого замыкания или неисправности сетевого адаптера на индивидуальной основе. Концентратор обычно автоматически выполняет такие контрольные действия, уведомляя при этом администратора о возникшей проблеме.
В стандарте 10Base-T определена процедура тестирования физической работоспособности отрезка кабеля, соединяющего трансивер конечного узла и порт концентратора. Эта процедура называется тестом связности (link test), который основан на передаче каждые 16 мс специальных импульсов J и K манчестерского кода между передатчиком и приемником каждой витой пары. Если тест не проходит, то порт блокируется и отключает проблемный узел от сети. Т.к. коды J и K являются запрещенными при передаче истинных кадров, то тестовые последовательности не влияют на работу алгоритма доступа к среде. В случае неисправности неработающий порт отключается, но импульсы link test продолжают посылаться в порт с тем, чтобы при восстановлении устройства работа с ним была продолжена.
К ситуациям, в которых происходит отключение порта, относятся:
· ошибки на уровне кадра, когда интенсивность прохождения через порт ошибочных кадров (неверная контрольная сумма, неверная длина кадров, неоформленный заголовок кадра) превышает заданный порог;
· множественные коллизии, когда концентратор фиксирует, что источником коллизий был один и тот же порт 60 раз подряд;
· затянувшаяся передача (jabber), когда время передачи превышает время передачи кадра максимальной длины.