Високошвидкісні локальні мережі (стр. 1 из 3)

Курсова робота З дисципліни комп’ютерні мережі

Виконав: студент групи КН-III-1 Страшун А.А.

Національний транспортний університет

Київ 2008р.

Розділ 1

Важливе місце в галузі комп’ютерних мереж знаходяться високошвидкісні мережі, які нам забезпечують швидкий доступ до даних, можливість швидкого користування інтернетом, підключення бездротових мереж, мережевий друк, віддалене керування мережею.

Коли з’явилися ПК це дозволило поєднувати ПК у мережі, а потім і створити глобальні, місцеві та локальні мережі. З часом мережі розвинулися до сучасних високошвидкісних, які мають надзвичайно велику пропускну спроможність.

Хоч найбільш важливою областю застосування локальних мереж у теперішній час являється передача цифрових даних, деякі методи можуть бути розповсюджені на передачу мовної, текстової та відеоінформації, що, наприклад , дозволяє об'єднати різні форми учрежденського зв'язку у рамках однієї мережі. Локальні мережі почали використовуватися з середини 70-х років. У результаті зниження цін на електронні компоненти і розширення можливостей термінальних пристроїв, які використовуються в обчислювальних системах, кількість різноманітного обчислювального обладнання, який встановлений у закладах, школах, університетах, на заводах і т.д., збільшилось. Засоби обчислювальної техніки стали більш значними завдяки можливості взаїмодії цих засобів один з одним, доступ до спеціальних служб та пристроїв, одночасного розділення обчислювальних ресурсів. Так, користувачі відносно дешевих "інтелектуальних" пристроїв, які зроблені на мікропроцесорах, почали пошук таких же дешевих методів їх з'єднання між собою. Це стало можливим з появою локальних мереж, хоч частіше за все вони розроблялись для інших цілей. В результаті локальні мережі з успіхом стали застосовуватися для вирішення цих нових завдань.

Локальні мережі отримали швидкий розвиток за короткий час. Однаково слід мати на увазі, що методи та засоби, які використовуваються при їх створенні, по всій видимості, довго не будуть мінятися, так як вони на протязі багатьох років досліджувались у наукових лабораторіях. У подальшому область застосування локальних мереж буде розширюватися. Крім того, отримає розповсюдження сервіс, який локальні мережі являє користувачу.

Локально-обчислювальна мережа може робити тільки на обмеженій території. Як правило, це теріторія одієї споруди чи робочого участку, а її довжина від кількох сотен метрів до кілометра.

Комп’ютерні мережі діляться на топології різних типів локальних мереж: зіркоподібна, кільцева, комбінована, мережа з спільною шиною.

Для сучасного підприємства найбільше підходить ієрархічна організаційна структура управління і зіркоподібний спосіб організації обчислювальної мережі.

Схема зіркоподібної локальної мережі Ethernet

Технологія Ethernet в своєму стрімкому розвитку вже давно переступила рівень локальних мереж. Вона позбавилася від колізій, отримала повний дуплекс і гігабітні швидкості. Широкий спектр економічно вигідних рішень дозволяє сміливо впроваджувати Ethernet на магістралях.

Metro Ethernet будується за трирівневою ієрархічною схемою і включає ядро, рівень агрегації і рівень доступу. Ядро мережі будується на високопродуктивних комутаторах і забезпечує високошвидкісну передачу трафіку. Рівень агрегації також створюється на комутаторах і забезпечує агрегацію підключень рівня доступу, реалізацію сервісів і збір статистики. Залежно від масштабу мережі ядро і рівень агрегації можуть бути об'єднане. Канали між комутаторами можуть будуватися на основі різних високошвидкісних технологій, частіше всього Gigabit Ethernet і 10-Gigabit Ethernet. При цьому необхідно враховувати вимоги по відновленню мережі при збої і структуру побудови ядра. У ядрі і на рівні агрегації забезпечується резервування компонентів комутаторів, а також топологічне резервування, що дозволяє продовжувати надання послуг при одиночних збоях каналів і вузлів. Істотного скорочення часу на відновлення можна добитися лише за рахунок вживання технології канального рівня. Підтримка технології EAPS — власного протоколу компанії Extreme Networks, предназначеного для підтримки топології, що виключає зациклення трафіку і її перестроювання в разі порушень в кільцевих мережах Ethernet. Cети, використовуючі EAPS, володіють всіма позитивним властивостями мереж SONET/SDH і Resilient Packet Ring (RPR) включаючи час відновлення топології =50ms.

Рівень доступу будується за кільцевою або зіркоподібною схемою на комутаторах Metro Ethernet для підключення корпоративних клієнтів, офісних будівель, а також домашніх і SOHO клієнтів. На рівні доступу реалізується повний комплекс заходів безпеки, забезпечуючу ідентифікацію і ізоляцію клієнтів, захист інфраструктури оператора.

Огляд технології

Ethernet (эзернет, від латів. aether — ефір) — пакетна технологія комп'ютерних мереж.

Стандарти Ethernet визначають дротяні з'єднання і електричні сигнали на фізичному рівні, формат пакетів і протоколи управління доступом до середовища — на канальному рівні моделі OSI. Ethernet в основному описується стандартами IEEE групи 802.3. Ethernet став найпоширенішою технологією ЛВС в середині 90-х років минулого століття, витіснивши такі технології, як Arcnet, FDDI і Token ring.

У стандарті перших версій (Ethernet v1.0 і Ethernet v2.0) вказано, що як передавальне середовище використовується коаксіальний кабель, надалі з'явилася можливість використовувати кабель вита пара і кабель оптичний. Метод управління доступом — множинний доступ з контролем тієї, що несе і виявленням колізій (CSMA/CD, Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection), швидкість передачі даних 10 Мбіт/с, розмір пакету від 72 до 1526 байт, описані методи кодування даних. Кількість вузлів в одному сегменті мережі, що розділяється, обмежена граничним значенням в 1024 робітників станції (специфікації фізичного рівня можуть встановлювати жорсткіші обмеження, наприклад, до сегменту тонкого коаксиала може підключатися не більше 30 робочих станцій, а до сегменту товстого коаксиала — не більше 100). Проте мережа, побудована на одному сегменті, що розділяється, стає неефективною задовго до досягнення граничного значення кількості вузлів.

У 1995 році прийнятий стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet із швидкістю 100 Мбіт/с, а пізніше був прийнятий стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet із швидкістю 1000 Мбіт/с. З'явилася можливість роботи в режимі повний дуплекс.

Формат кадру

Існує декілька форматів Ethernet-кадра.

Первинний Variant I (більше не застосовується).

Ethernet Version 2 або Ethernet-кадр II, ще званий DIX (абревіатура перших букв фірм-розробників DEC, Intel, Xerox) — найбільш поширена і використовується до цього дня. Часто використовується безпосередньо протоколом інтернет.

Novell — внутрішня модифікація IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).

Кадр IEEE 802.2 LLC.

Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.

Як доповнення, Ethernet-кадр кадр може містити тег IEEE 802.1Q, для ідентифікації VLAN до якої він адресований і IEEE 802.1p для вказівки пріоритетності.

Деякі мережеві карти Ethernet, вироблювані компанією Hewlett-Packard використовували при роботі кадр формату IEEE 802.12, відповідний стандарту 100VG-AnyLAN.

Різні типи кадру мають різний формат і значення MTU.

Різновиди Ethernet

Залежно від швидкості передачі даних і передавального середовища існує декілька варіантів технології. Незалежно від способу передачі стек мережевого протоколу і програми працюють однаково практично у всіх нижеперечисленных варіантах.

У цьому розділі коротко описані всі офіційно існуючі різновиди. По деяких причинах, на додаток до основного стандарту багато виробників рекомендують користуватися іншими запатентованими носіями — наприклад, для збільшення відстані між крапками мережі використовується оптоволоконний кабель. Більшість Ethernet-карт і інших пристроїв мають підтримку декількох швидкостей передачі даних, використовуючи автовизначення швидкості і дуплексности, для досягнення найкращого з'єднання між двома пристроями. Якщо автовизначення не спрацьовує, швидкість підстроюється під партнера, і включається режим напівдуплексної передачі. Наприклад, наявність в пристрої порту Ethernet 10/100 говорить про те, що через нього можна працювати по технологіях 10BASE-T і 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 — підтримує стандарти 10BASE-T, 100BASE-TX, і 1000BASE-T.

Ранні модифікації Ethernet

Xerox Ethernet — оригінальна технологія, швидкість 3Мбит/с, існувала в двох варіантах Version 1 і Version 2, формат кадру останньої версії до цих пір має широке вживання.

0BROAD36 — широкого поширення не набув. Один з перших стандартів, що дозволяє працювати на великих відстанях. Використовував технологію широкосмугової модуляції, схожої на ту, що використовується в кабельних модемах. Як середовище передачі даних використовувався коаксіальний кабель.

1BASE5 — також відомий, як STARLAN, став першою модифікацією Ethernet-технологии, що використовує виту пару. Працював на швидкості 1 Мбіт/с, але не знайшов комерційного вживання.

10 Мбіт/с Ethernet

10BASE5, IEEE 802.3 (званий також «Товстий Ethernet») — первинна розробка технології із швидкістю передачі даних 10 Мбіт/с. Слідуючи ранньому стандарту IEEE використовує коаксіальний кабель, з хвилевим опором 50 Ом (RG-8), з максимальною довжиною сегменту 500 метрами.

10BASE2, IEEE 802.3a (званий «Тонкий Ethernet») — використовується кабель RG-58, з максимальною довжиною сегменту 200 метрами, комп'ютери приєднувалися один до іншого, для підключення кабелю до мережевої карти потрібний T-коннектор, а на кабелі має бути BNC-коннектор. Потрібна наявність терминаторов на кожному кінці. Багато років цей стандарт був основним для технології Ethernet.

STARLAN 10 — Перша розробка, що використовує виту пару для передачі даних на швидкості 10 Мбіт/с. Надалі, еволюціонував в стандарт 10BASE-T.

10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачі даних використовується 4 дроти кабелю витої пари (дві скручені пари) категорії-3 або категорії-5. Максимальна довжина сегменту 100 метрів.