• Moderní standardní technologie lokálních sítí. Tvorba standardních LAN technologií

    data lze vyměňovat. Když je spojení přerušeno, stanice, která přerušení iniciovala, zašle odpovídající upozornění druhé straně.

    Datagramové protokoly poskytovat nespolehlivé služby doručování dat. Data jsou odesílána bez upozornění a protokol neručí za jejich doručení.

    Datagramové protokoly jsou dostatečně rychlé, protože při odesílání dat nic nedělá.

    Přenos dat na fyzické vrstvě

    Existují dva způsoby přenosu informací: 1. Analogová modulace 2. Digitální kódování

    Analogová modulace - používá se při přenosu dat přes telefonní linky komunikace (úzkopásmové komunikační kanály). Signál má sinusový tvar. Ke kódování informací se používají tři metody:

    Amplitudová modulace, tzn. změna amplitudy nosného signálu

    Frekvenční modulace, tzn. změna frekvence signálu

    Fázová modulace, tzn. změna fáze signálu

    Digitální kódování je způsob prezentace informací ve formě obdélníkových impulsů. Existují dva typy digitálního kódování:

    Kódování potenciálu - k reprezentaci nul a jedniček se používají pouze potenciální hodnoty signálu a jeho poklesy jsou ignorovány.

    Pulzní kódování - umožňuje reprezentovat data potenciálním poklesem v určitém směru.

    Literatura:

    Téma 4. Technologie lokálních sítí

    Otázky ke studiu:

    standardy IEEE 802

    Technologie Ethernet

    Technologie Token Ring

    Technologie FDDI

    standardy IEEE 802

    V roce 1980 Výbor 802 byl organizován v institutu IEEE, jehož účelem bylo vyvinout standardy pro místní sítě. Tyto standardy popisují fungování lokálních sítí na fyzické a linkové vrstvě. Vrstva datového spojení je rozdělena na dvě podvrstvy: vrstvu logického spojení (Logical Link Layer, LLC) a vrstvu řízení přístupu k médiím (Media Access Control, MAC).

    Vrstva MAC provádí synchronizaci přístupu ke sdílenému datovému přenosovému médiu a určuje, ve kterém okamžiku může stanice začít vysílat dostupná data.

    Po získání přístupu k médiu probíhá přenos dat v souladu se standardy, které jsou definovány na úrovni LLC. Vrstva LLC je zodpovědná za komunikaci se síťovou vrstvou a také provádí přenos dat s daným stupněm spolehlivosti.

    Ve vrstvě LLC se používají tři postupy přenosu dat:

    1. LLC1 - přenos dat s navázáním a potvrzením spojení

    2. LLC2 - přenos dat bez navázání spojení a potvrzení

    3. LLC3 - přenos dat bez navázání spojení, ale s potvrzením příjmu dat.

    Protokoly LLC a MAC jsou vzájemně nezávislé - každý protokol vrstvy MAC lze použít s jakýmkoli protokolem vrstvy LLC a naopak.

    Popisuje standard 802.1 obecné pojmy lokální sítě, definuje vztah tří úrovní standardů 802 se sedmiúrovňovým modelem a také standardy pro budování komplexních sítí založených na základních topologiích (internetworking). Tyto standardy zahrnují standardy, které popisují provoz mostu/přepínače, standardy pro kombinování heterogenních sítí pomocí reléového mostu a standardy pro budování virtuálních sítí (VLAN) založených na přepínačích.

    Technologie Ethernet

    Termín Ethernet se vztahuje na rodinu protokolů LAN, které jsou definovány standardem IEEE 802.3 a používají metodu přístupu k médiím CSMA/CD.

    V současné době existují tři hlavní typy technologií, které fungují na bázi optických kabelů nebo nestíněných kroucených párů:

    1. 10Mbps - 10Base-T Ethernet

    2. 100 Mbps – Fast Ethernet

    3. 1000 Mbps – Gigabit Ethernet

    10-Mbit Ethernet zahrnuje tři standardy fyzická vrstva:

    1. 10Base - 5 ("Tlustý" koax) - používá se jako přenosové médium koaxiál Průměr 0,5 palce, impedance 50 ohmů. Maximální délka segmentu bez opakovačů je 500m. K jednomu segmentu lze připojit maximálně 100 transceiverů. Při budování sítě se používá pravidlo"3-4-5" (3 "nabité" segmenty, 4 opakovače, ne více než 5 segmentů). Opakovač se připojuje pomocí transceiveru, tzn. v síti nemůže být více než 297 uzlů. K zamezení odražených signálů se používají 50 ohmové terminátory.

    2. 10 Base - 2 ("Tenký" koax) - používá jako přenosové médium koaxiální kabel o průměru 0,25 palce, charakteristická impedance 50 ohmů. Maximální délka segmentu bez opakovačů je 185m. K jednomu segmentu se nemůže připojit více než 30 uzlů. Při budování sítě se používá pravidlo „3-4-5“ (3 „zatížené“ segmenty, 4 opakovače, ne více než 5 segmentů). K zamezení odražených signálů se používají 50 ohmové terminátory.

    3. 10 Base - T (Unshielded Twisted Pair) - jako přenosové médium jsou použity dva nestíněné kroucené páry, uzly jsou připojeny k rozbočovači a

    tvoří hvězdicovou topologii. Vzdálenost od opakovače ke stanici není větší než 100 metrů pro kategorii kabelů minimálně 3. Huby lze propojovat, čímž se prodlužuje délka segmentu logické sítě (kolizní doména). Při budování sítě se používá pravidlo 4 hubů (mezi libovolnými dvěma uzly v síti by neměly být více než 4 opakovače), počet uzlů v síti by neměl překročit 1024.

    100-Mbit Ethernet (Fast Ethernet) zahrnuje následující specifikace:

    1. 100Base-TX. Komunikační médium - nestíněný kroucený dvoulinkový kabel kategorie 5 nebo vyšší.Je podporována funkce autodetekce rychlosti. Může pracovat v plně duplexním režimu.

    2. 100Base - FX Používá multimódové vlákno.

    3. 100Base - T4 Používá 4 kroucené páry pro přenos dat přes kabel kategorie 3. Nepodporuje plně duplexní přenos.

    Sítě Ethernet 100 Mbit používají dvě třídy opakovačů (I a II). Opakovače třídy I mohou připojit kanály, které splňují různé požadavky, jako je 100Base-TX a 100Base-T4 nebo 100Base-FX. V rámci jednoho logického segmentu lze použít pouze jeden opakovač třídy I. Tyto opakovače mají často vestavěné možnosti správy pomocí protokolu SNMP.

    Opakovače třídy II neprovádějí konverzi signálu a mohou kombinovat pouze segmenty stejného typu. Logický segment nemůže obsahovat více než dva opakovače třídy II.

    Při budování sítě je třeba vzít v úvahu následující omezení:

    Všechny kroucené dvoulinky nesmějí přesáhnout 100 m. Segmenty z optických vláken nesmí přesáhnout 412 m. Vzdálenost mezi rozbočovači třídy II nesmí přesáhnout 5 m.

    1000megabitový (gigabitový) Ethernet je popsán následujícími standardy:

    IEEE 802.3z (1000Base-TX, 1000Base-LX, 1000Base-SX)

    IEEE 802.3ab (1000Base-T)

    1000Base-TX: přenosové médium - stíněný měděný kabel o délce až 25m. 1000Base-LX : přenosové médium - jednovidové optické vlákno, délka až 5000m. 1000Base-CX : přenosové médium - vícevidové optické vlákno, délka až 550m. 1000Base-T : přenosové médium - UTP CAT5/CAT5e, délka segmentu až 100m.

    Při návrhu ethernetových sítí musí být vždy splněn požadavek na správnou detekci kolizí. K tomu musí doba přenosu rámce minimální délky přesáhnout nebo se rovnat velikosti časového intervalu, během kterého rámec urazí dvojnásobek vzdálenosti mezi dvěma nejvzdálenějšími uzly sítě.

    Technologie Token Ring

    Byl vyvinut společností IBM v roce 1984. Topologie sítě Token Ring je kruhová, kde jsou všechny stanice propojeny kabelovými segmenty, způsob přístupu do sítě je markantní. Právo vysílat data získává stanice, která převzala značku - rámec speciálního formátu. Doba, během které může stanice vysílat, je určena dobou držení tokenu.

    Data jsou přenášena dvěma rychlostmi – 4 a 16 Mbps. Provoz při různých rychlostech ve stejném prstenci není povolen. Pro kontrolu stavu sítě je jedna ze stanic během inicializace vyzvánění vybrána jako aktivní monitor.

    V síť Token Ring s přenosovou rychlostí 4 Mbps, stanice vysílá datový rámec, který je v kruhu přenášen všemi stanicemi, dokud jej nepřijme cílová stanice. Přijímací stanice zkopíruje rámec do své vyrovnávací paměti, nastaví znamení, že rámec byl úspěšně přijat, a přenese jej dále po kruhu. Stanice, která posílá rámec, odebere rámec ze sítě, a pokud nevypršel čas zadržení tokenu, odešle další datový rámec. V jednom okamžiku je v síti přítomen token nebo datový rámec.

    V Síť Token Ring 16 Mb/s používá algoritmus včasného vydání tokenu. Jeho podstata spočívá ve skutečnosti, že stanice, která vysílala svůj datový rámec, vysílá rámeček značky jako další, aniž by čekala, až se datový rámec vrátí kolem kruhu. V tomto případě datové a tokenové rámce obíhají současně kolem kruhu, ale data může přenášet pouze stanice, která token zachytila.

    Pro různé typy zpráv lze rámcům přiřadit různé priority.

    – od 0 do 7. Rámeček značky má dvě pole, ve kterých jsou zaznamenány aktuální a rezervované hodnoty priority. Stanice může získat token pouze v případě, že její hodnota priority dat je větší nebo rovna hodnotě priority tokenu. V opačném případě může zapsat svou hodnotu priority dat do pole vyhrazené priority tokenu a vyhradit si ji pro sebe během dalšího průchodu (pokud toto pole již není rezervováno pro data s vyšší úrovní priority). Stanice, které se podařilo zachytit token, po dokončení přenosu dat přepíše bity pole priority rezervy v poli priority tokenu a resetuje pole priority rezervy. Mechanismus priority se používá pouze tehdy, když to vyžadují aplikace.

    Na fyzické úrovni jsou uzly v síti Token Ring propojeny pomocí více přístupových zařízení (MSAU - Multistation Access Unit), která jsou kombinována s kusy kabelu a tvoří kruh. Všechny stanice v okruhu pracují stejnou rychlostí, maximální délka okruhu je 4000m.

    Technologie FDDI

    Vláknové distribuované datové rozhraní - optické distribuované datové rozhraní, vyvinuté institutem ANSI v letech 1986 až 1988. Je to první LAN technologie využívající optické vlákno. Pro zvýšení spolehlivosti je FDDI založeno na dvou prstencích z optických vláken, které tvoří hlavní a záložní datové cesty. Pro zajištění spolehlivosti jsou uzly připojeny k oběma prstencům. V normálním provozu data procházejí pouze primárním prstencem. Pokud dojde k poruše a část primárního prstence nemůže přenášet data, pak se provede operace skládání prstenu - tedy spojení primárního prstence se sekundárním a vytvoření jediného prstence.

    Sítě FDDI používají metodu přístupu k médiím s tokeny, která funguje na základě algoritmu včasného vydání tokenu. Technologie FDDI podporuje přenos dvou typů provozu – synchronního (audio, video) a asynchronního (data). Datový typ určuje stanice. Token lze vždy zachytit na určitý časový interval pro přenos synchronních rámců a pouze v případě, že nedojde k přetížení kruhu - pro přenos asynchronního rámce.

    Maximální počet stanic s duálním připojením v okruhu je 500, maximální délka okruhu je 100 km. Maximální vzdálenost mezi dvěma sousedními uzly je 2 km.

    Abychom pochopili jak místní síti, je nutné chápat takový pojem jako síťová technologie.

    Síťová technologie se skládá ze dvou složek: síťových protokolů a hardwaru, díky kterému tyto protokoly fungují. Protokol je zase souborem „pravidel“, podle kterých se počítače v síti mohou vzájemně propojovat a vyměňovat si informace. Používáním síťových technologií máme internet, mezi počítači u vás doma je místní spojení. Více síťových technologií volal základní, ale mají také jiné krásné jméno - síťové architektury.

    Síťové architektury definují několik síťových parametrů, který musíte mít trochu představu, abyste pochopili zařízení místní sítě:

    1) Rychlost přenosu dat. Určuje, kolik informací, obvykle měřených v bitech, lze odeslat přes síť za daný čas.

    2) Formát síťových rámců. Informace přenášené sítí existují ve formě tzv. „rámců“ – paketů informací. Síťové rámce v různých síťových technologiích mají různé formáty přenášených informačních paketů.

    3) Typ kódování signálu. Určuje, jak se pomocí elektrických impulsů kódují informace v síti.

    4) Přenosové médium. To je materiál (obvykle kabel), kterým prochází tok informací – právě ten, který se nakonec zobrazuje na obrazovkách našich monitorů.

    5) Topologie sítě. Toto je schéma sítě, ve kterém jsou "hrany", které jsou kabely a "vrcholy" - počítače, ke kterým jsou tyto kabely přitahovány. Běžné jsou tři hlavní typy síťových diagramů: kruhový, sběrnicový a hvězdicový.

    6)Způsob přístupu k médiu pro přenos dat. Používají se tři metody přístupu k síťovým médiím: deterministická metoda, metoda náhodného přístupu a prioritní přenos. Nejrozšířenější deterministická metoda, při které se pomocí speciálního algoritmu rozdělí čas použití přenosového média mezi všechny počítače na médiu. V případě metody náhodného přístupu k síti počítače soutěží o přístup k síti. Tato metoda má řadu nevýhod. Jednou z těchto nevýhod je ztráta části přenášených informací v důsledku kolize informačních paketů v síti. Prioritní přístup poskytuje odpovídajícím způsobem největší množství informací stanici se stanovenou prioritou.

    Sada těchto parametrů určujesíťová technologie.

    Síťová technologie je nyní velmi rozšířená IEEE802.3/Ethernet. Rozšířil se díky jednoduchým a levným technologiím. Populární je také díky tomu, že údržba takových sítí je jednodušší. Topologie ethernetových sítí je obvykle postavena ve formě "hvězdy" nebo "sběrnice". Přenosové médium v ​​takových sítích používá tenké i tlusté koaxiální kabely, a kroucené páry a kabely z optických vláken. Délka ethernetových sítí se obvykle pohybuje od 100 do 2000 metrů. Rychlost přenosu dat v takových sítích je obvykle asi 10 Mbps. Sítě Ethernet běžně používají přístupovou metodu CSMA/CD, která se týká decentralizovaných metod náhodného přístupu k síti.

    Existují také možnosti vysokorychlostní sítě Ethernet: IEEE802.3u/Fast Ethernet a IEEE802.3z/Gigabit Ethernet, poskytující rychlost přenosu dat až 100 Mbps a až 1000 Mbps. Tyto sítě využívají především optické vlákno nebo stíněný kroucený pár.

    Existují také méně běžné, ale všudypřítomné síťové technologie.

    síťová technologie IEEE802.5/Token Ring se vyznačuje tím, že všechny vrcholy nebo uzly (počítače) v takové síti jsou sjednoceny do kruhu, používat značkovací metodu přístupu k síti, podporovat stíněný a nestíněný kroucený pár, a optické vlákno jako přenosové médium. Rychlost v síti Token-Ring je až 16 Mbps. Maximální počet uzlů v takovém kruhu je 260 a délka celé sítě může dosáhnout 4000 metrů.

    Přečtěte si následující články na toto téma:

    Místní síť IEEE802.4/ArcNet je speciální v tom, že k přenosu dat používá metodu přenosu oprávnění. Tato síť je jednou z nejstarších a dříve populárních na světě. Tato popularita je způsobena spolehlivostí a nízkou cenou sítě. V dnešní době je taková síťová technologie méně běžná, protože rychlost v takové síti je poměrně nízká - asi 2,5 Mbps. Jako většina ostatních sítí používá jako přenosové médium stíněné a nestíněné kroucené dvoulinky a kabely z optických vláken, které mohou tvořit síť dlouhou až 6000 metrů a zahrnovat až 255 účastníků.

    Architektura sítě FDDI (Fibre Distributed Data Interface), na základě IEEE802.4/ArcNet a je velmi oblíbený pro svou vysokou spolehlivost. Tato síťová technologie zahrnuje dva prstence z optických vláken, dlouhé až 100 km. Zároveň je také zajištěna vysoká rychlost přenosu dat v síti - cca 100 Mbps. Smyslem vytvoření dvou prstenců z optických vláken je to, že jeden z prstenců má cestu s redundantními daty. Tím se snižuje možnost ztráty přenášených informací. Taková síť může obsahovat až 500 účastníků, což je také výhoda oproti jiným síťovým technologiím.

    Architektury nebo technologie LAN lze rozdělit do dvou generací. První generace zahrnuje architektury, které poskytují nízké a střední rychlosti přenosu dat: Ethernet 10 Mbps, Token Ring (16 Mbps) a ARC síť (2,5 Mbps).

    Pro přenos dat tyto technologie využívají kabely s měděným jádrem. Druhá generace technologií zahrnuje moderní vysokorychlostní architektury: FDDI (100 Mbps), ATM (155 Mbps) a modernizované verze architektur první generace (Ethernet): Fast Ethernet (100 Mbps) a Gigabit Ethernet (1000 Mbps) ). Vylepšené architektury první generace jsou navrženy pro měděné i optické kabely. Nové technologie (FDDI a ATM) jsou zaměřeny na využití optických datových přenosových linek a lze je využít pro simultánní přenos různých typů informací (video, hlas a data). Síťová technologie je minimální sada standardních protokolů a softwaru a hardwaru, které je implementují, postačující k vybudování počítačové sítě. Síťové technologie se nazývají základní technologie. V současné době existuje obrovské množství sítí s různou úrovní standardizace, ale široce se používají takové známé technologie jako Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDDI.

    Metody přístupu k síti

    ethernet je metoda vícenásobného přístupu s nasloucháním přenašeči a řešením kolizí (konfliktů). Před zahájením přenosu každá pracovní stanice určí, zda je kanál volný nebo obsazený. Pokud je kanál volný, stanice začne vysílat data. Ve skutečnosti vedou konflikty ke snížení výkonu sítě pouze tehdy, když pracuje 80–100 stanic. Přístupová metoda Arcnet. Tento způsob přístupu se rozšířil především díky tomu, že zařízení Arcnet je levnější než zařízení Ethernet nebo Token-Ring. Arcnet se používá v lokálních sítích s hvězdicovou topologií. Jeden z počítačů vytvoří speciální token (zvláštní zprávu), který je postupně předán z jednoho počítače do druhého. Pokud stanice potřebuje odeslat zprávu, po obdržení tokenu vytvoří paket s adresou odesílatele a cíle. Když paket dosáhne cílové stanice, zpráva je odpojena od tokenu a předána stanici. Metoda přístupu žetonový prsten. Tato metoda byla vyvinuta IBM; je navržen pro kruhovou topologii sítě. Tato metoda je podobná Arcnetu v tom, že také používá token předávaný z jedné stanice na druhou. Na rozdíl od Arcnetu poskytuje přístupová metoda Token Ring možnost přiřadit různé priority různým pracovním stanicím.

    Základní LAN technologie

    Technologie Ethernet je nyní nejpopulárnější na světě. V klasické ethernetové síti se používá standardní koaxiální kabel dvou typů (tlustý a tenký). Verze ethernetu s kroucenou dvojlinkou je však stále běžnější, protože se mnohem snadněji instaluje a udržuje. Používají se sběrnicové topologie a pasivní hvězdicové topologie. Standard definuje čtyři základní typy médií.

     10BASE5 (silný koaxiální kabel);

     10BASE2 (tenký koaxiální kabel);

     10BASE-T (twisted pair);

     10BASE-F (kabel z optických vláken).

    Fast Ethernet je vysokorychlostní verze sítě Ethernet, která poskytuje přenosovou rychlost 100 Mbps. Sítě Fast Ethernet jsou kompatibilní se sítěmi založenými na standardu Ethernet. Základní topologie sítě Fast Ethernet je pasivní hvězda.

    Standard definuje tři typy médií pro Fast Ethernet:

     100BASE-T4 (čtyřnásobný kroucený pár);

     100BASE-TX (duální kroucený pár);

     100BASE-FX (kabel z optických vláken).

    Gigabit Ethernet je vysokorychlostní verze sítě Ethernet, která poskytuje přenosovou rychlost 1000 Mbps. Standard sítě Gigabit Ethernet v současnosti zahrnuje následující typy přenosová média:

     1000BASE-SX - segment na vícevidovém optickém kabelu s vlnovou délkou světelného signálu 850 nm.

     1000BASE-LX – segment na vícevidovém a jednovidovém optickém kabelu s vlnovou délkou světelného signálu 1300 nm.

     1000BASE-CX - segment na elektrickém kabelu (stíněný kroucený pár).

     1000BASE-T - segment na elektrickém kabelu (čtyřnásobný nestíněný kroucený pár).

    Díky tomu, že jsou sítě kompatibilní, je snadné a jednoduché propojit segmenty Ethernet, Fast Ethernet a Gigabit Ethernet do jedné sítě.

    Síť Token-Ring navrhuje IBM. Token-Ring byl určen k propojení všech typů počítačů vyráběných IBM (od osobních po velké). Síť Token-Ring má topologii hvězdicového kruhu. Síť Arcnet je jednou z nejstarších sítí. Síť Arcnet používá jako svou topologii „sběrnici“ a „pasivní hvězdu“. Síť Arcnet byla velmi populární. Mezi hlavní výhody sítě Arcnet patří vysoká spolehlivost, nízká cena adaptérů a flexibilita. Hlavní nevýhodou sítě je nízká rychlost přenosu dat (2,5 Mbit/s). FDDI (Fibre Distributed Data Interface) - standardizovaná specifikace pro síťovou architekturu pro vysokorychlostní přenos dat přes optická vlákna. Přenosová rychlost - 100 Mbps. Hlavní technické vlastnosti sítě FDDI následující:

     Maximální počet účastníků sítě je 1000.

     Maximální délka okruhu sítě je 20 km

     Maximální vzdálenost mezi účastníky sítě je 2 km.

     Přenosové médium - optický kabel

     Metoda přístupu – značka.

     Rychlost přenosu informací – 100 Mbps.

    Technikaethernet

    Ethernet je dnes nejrozšířenějším standardem lokální sítě.

    Ethernet je síťový standard založený na experimentální síti Ethernet, kterou Xerox vyvinul a implementoval v roce 1975.

    V roce 1980 DEC, Intel a Xerox společně vyvinuly a zveřejnily standard Ethernet Revision II pro koaxiální kabelovou síť, který se stal nejnovější verzí proprietárního standardu Ethernet. Proto se proprietární verze standardu Ethernet nazývá standard Ethernet DIX nebo Ethernet II, na jehož základě byl vyvinut standard IEEE 802.3.

    Na základě standardu Ethernet byly přijaty další standardy: v roce 1995 Fast Ethernet (doplněk k IEEE 802.3), v roce 1998 Gigabit Ethernet (část IEEE 802.3z hlavního dokumentu), které v mnoha ohledech nejsou nezávislými standardy.

    Pro přenos binárních informací po kabelu pro všechny varianty fyzické vrstvy technologie Ethernet, které poskytují propustnost 10 Mbps, je použit kód Manchester (obr. 3.9).

    V manchesterském kódu se ke kódování jedniček a nul používá potenciálový pokles, tedy přední část pulsu. V kódování Manchester jsou každé hodiny rozděleny na dvě části. Informace jsou zakódovány potenciálními kapkami, ke kterým dochází uprostřed každého cyklu. Jednotka je zakódována přechodem z nízké do vysoké (náběžná hrana impulsu) a nula je zakódována zpětnou hranou (zadní hrana).

    Rýže. 3.9. Diferenciální kódování Manchester

    Standard Ethernet (včetně Fast Ethernet a Gigabit Ethernet) používá stejnou metodu oddělení médií, metodu CSMA/CD.

    Každé PC pracuje na Ethernetu podle principu „Před odesláním zpráv si poslechněte přenosový kanál; poslouchejte, když posíláte; v případě rušení přestaňte pracovat a zkuste to znovu."

    Tento princip lze dešifrovat (vysvětlit) takto:

    1. Nikdo nesmí posílat zprávy, když to již dělá někdo jiný (před odesláním si poslechněte).

    2. Pokud dva nebo více odesílatelů začnou posílat zprávy přibližně ve stejný okamžik, jejich zprávy se dříve nebo později vzájemně "srazí" v komunikačním kanálu, což se nazývá kolize.

    Kolize jsou snadno rozpoznatelné, protože vždy vytvářejí rušivý signál, který nevypadá jako legitimní zpráva. Ethernet dokáže rozpoznat rušení a způsobit, že odesílatel pozastaví přenos a chvíli počká, než zprávu znovu odešle.

    Důvody rozšířenosti a popularity Ethernetu (výhody):

    1. Levnost.

    2. Skvělé zkušenosti s používáním.

    3. Pokračující inovace.

    4. Bohatost výběru vybavení. Mnoho výrobců nabízí síťová zařízení založená na Ethernetu.

    Nevýhody Ethernetu:

    1. Možnost kolizí zpráv (kolizí, interference).

    2. Při velkém zatížení sítě je doba přenosu zprávy nepředvídatelná.

    TechnikaŽetonprsten

    Sítě Token Ring, stejně jako sítě Ethernet, se vyznačují sdíleným médiem pro přenos dat, které se skládá z kabelových segmentů spojujících všechny síťové stanice do kruhu. Kruh je považován za společný sdílený zdroj a přístup k němu nevyžaduje náhodný algoritmus jako v sítích Ethernet, ale deterministický algoritmus založený na převodu práva používat prsten na stanice v určitém pořadí. Toto právo je přenášeno pomocí rámce speciálního formátu nazývaného token nebo token.

    Technologie Token Ring byla vyvinuta společností IBM v roce 1984 a poté byla předložena jako návrh normy výboru IEEE 802, který na jejím základě v roce 1985 přijal standard 802.5.

    Každé PC funguje v Token Ringu podle principu „Počkejte na značku, pokud je potřeba poslat zprávu, přiložte ji k označovači, až projde kolem. Pokud značka projde, odstraňte z ní zprávu a odešlete značku dále.

    Sítě Token Ring fungují při dvou přenosových rychlostech, 4 a 16 Mbps. Míchání stanic provozovaných různými rychlostmi ve stejném kruhu není povoleno.

    Technologie Token Ring je sofistikovanější technologie než Ethernet. Má vlastnosti odolnosti proti poruchám. Síť Token Ring definuje postupy řízení sítě, které se používají zpětná vazba prstencová struktura - odeslaný rámec se vždy vrací k odesílající stanici.

    Rýže. 3.10. Princip technologie TOKEN RING

    V některých případech jsou zjištěné chyby sítě opraveny automaticky, lze například obnovit ztracený token. V ostatních případech jsou chyby pouze zaznamenávány a jejich odstraňování provádí personál údržby ručně.

    Pro řízení sítě jedna ze stanic funguje jako tzv. aktivní monitor. Aktivní monitor je vybrán během inicializace vyzvánění jako stanice s maximální hodnota MAC adresy. Pokud aktivní monitor selže, postup inicializace vyzvánění se zopakuje a vybere se nový aktivní monitor. Síť Token Ring může zahrnovat až 260 uzlů.

    Rozbočovač token ring může být aktivní nebo pasivní. Pasivní rozbočovač jednoduše interně propojuje porty, takže stanice připojené k těmto portům tvoří kruh. Pasivní MSAU neprovádí zesílení ani resynchronizaci signálu.

    Aktivní rozbočovač provádí funkce regenerace signálu, a proto se někdy označuje jako opakovač, jako ve standardu Ethernet.

    Obecně platí, že síť Token Ring má kombinovanou konfiguraci hvězda-kruh. Koncové uzly jsou připojeny k MSAU v hvězdicové topologii a samotné MSAU jsou kombinovány prostřednictvím speciálních Ring In (RI) a Ring Out (RO) portů, aby vytvořily páteřní fyzický kruh.

    Všechny stanice v kruhu musí pracovat stejnou rychlostí, buď 4 Mbps nebo 16 Mbps. Kabely spojující stanici s rozbočovačem se nazývají odbočné kabely (lalokový kabel) a kabely spojující rozbočovače se nazývají trunkové kabely.

    Technologie Token Ring umožňuje používat různé typy kabelů pro připojení koncových stanic a hubů:

    – STP Type 1 – stíněný kroucený pár (Shielded Twisted pair).
    Je povoleno spojit až 260 stanic do kruhu s délkou odbočných kabelů do 100 metrů;

    – UTP Type 3, UTP Type 6 – nestíněný kroucený pár (Unshielded Twisted pair). Maximální počet stanic je snížen na 72 s padacími kabely o délce až 45 metrů;

    - optický kabel.

    Vzdálenost mezi pasivními MSAU může být až 100 m při použití kabelu STP Type 1 a 45 m při použití kabelu UTP Type 3. Maximální vzdálenost mezi aktivními MSAU se zvyšuje na 730 m nebo 365 m v závislosti na typu kabelu.

    Maximální délka Token Ring ringu je 4000 m. Omezení maximální délky ringu a počtu stanic v ringu u technologie Token Ring nejsou tak přísná jako u technologie Ethernet. Zde tato omezení souvisejí především s dobou obratu fixu kolem kruhu.

    Všechny hodnoty časového limitu na síťových adaptérech síťových uzlů Token Ring jsou konfigurovatelné, takže můžete vytvořit síť Token Ring pomocí velké množství stanic a s delší délkou prstence.

    Výhody technologie Token Ring:

    Zaručené doručení zpráv

    vysoká rychlost přenosu dat (až 160 % Ethernet).

    Nevýhody technologie Token Ring:

    Vyžaduje drahá zařízení pro přístup k médiím;

    Technologie je obtížnější implementovat;

    Jsou vyžadovány 2 kabely (pro zvýšení spolehlivosti): jeden příchozí, druhý odchozí z počítače do rozbočovače;

    vysoká cena (160-200 % Ethernetu).

    TechnikaFDDI

    Technologie FDDI (Fibre Distributed Data Interface) je první LAN technologií, ve které je médiem pro přenos dat kabel z optických vláken. Tato technologie se objevila v polovině 80.

    Technologie FDDI je z velké části založena na technologii Token Ring, která podporuje přístupovou metodu předávání tokenů.

    Síť FDDI je postavena na bázi dvou optických prstenců, které tvoří hlavní a záložní přenosovou cestu dat mezi uzly sítě. Mít dva kruhy je hlavní způsob, jak zvýšit odolnost v síti FDDI, a uzly, které chtějí využít tohoto zvýšeného potenciálu spolehlivosti, by měly být připojeny k oběma kruhům.

    V normálním režimu sítě procházejí data všemi uzly a všemi sekcemi kabelu pouze primární (Primární) kruh, tento režim se nazývá Thru režim - „přes“ nebo „tranzit“. Sekundární vyzvánění (sekundární) se v tomto režimu nepoužívá.

    V případě nějakého druhu selhání, kdy část primárního prstence není schopna přenášet data (například přerušení kabelu nebo porucha uzlu), se primární prstenec sloučí se sekundárním a vytvoří opět jeden prstenec. Tento režim síťového provozu se nazývá Wrap, tedy „skládací“ nebo „skládací“ kroužky. Operace skládání se provádí pomocí rozbočovačů a/nebo síťových adaptérů FDDI.

    Rýže. 3.11. IVS se dvěma cyklickými kruhy v nouzovém režimu

    Pro zjednodušení tohoto postupu jsou data na primárním prstenci přenášena vždy v jednom směru (na schématech je tento směr znázorněn proti směru hodinových ručiček) a na sekundárním v opačném směru (zobrazeno ve směru hodinových ručiček). Když je tedy ze dvou kruhů vytvořen společný kruh, zůstávají vysílače stanic stále spojeny s přijímači sousedních stanic, což umožňuje správné vysílání a příjem informací sousedními stanicemi.

    Síť FDDI dokáže plně obnovit svou provozuschopnost v případě jednotlivých poruch jejích prvků. Při více selháních se síť rozpadne na několik nesouvisejících sítí.

    Kruhy v sítích FDDI jsou považovány za běžné sdílené médium pro přenos dat, proto je pro ně definována speciální metoda přístupu. Tato metoda je velmi blízká přístupové metodě sítí Token Ring a nazývá se také metoda token ring.

    Rozdíly v metodě přístupu jsou v tom, že doba uchování tokenu v síti FDDI není konstantní hodnotou. Tato doba závisí na zatížení kroužku - při malém zatížení se zvyšuje a při velkém přetížení může klesnout až na nulu. Tyto změny přístupových metod ovlivňují pouze asynchronní provoz, který není kritický pro malé zpoždění rámců. U synchronního provozu je doba držení tokenu stále pevnou hodnotou.

    Technologie FDDI aktuálně podporuje typy kabelů:

    - optický kabel;

    – Nestíněná kroucená dvoulinka kategorie 5. Nejnovější standard se objevil později než optický a nazývá se TP-PMD (Physical Media Dependent).

    Technologie optických vláken poskytuje potřebné finanční prostředky pro přenos dat z jedné stanice do druhé přes optické vlákno a definuje:

    Použijte jako primární fyzické prostředí vícevidový optický kabel 62,5/125 µm;

    Požadavky na výkon optického signálu a maximální útlum mezi uzly sítě. U standardního vícevidového kabelu tyto požadavky vedou k limitu vzdálenosti 2 km mezi uzly a u jednovidového kabelu se vzdálenost zvyšuje na 10-40 km v závislosti na kvalitě kabelu;

    Požadavky na optické bypassové přepínače a optické transceivery;

    Parametry optických konektorů MIC (Media Interface Connector), jejich označení;

    Slouží k přenosu světla o vlnové délce 1,3 nm;

    Maximální celková délka okruhu FDDI je 100 kilometrů, maximální počet duálně připojených stanic v okruhu je 500.

    Technologie FDDI byla vyvinuta pro použití v kritických oblastech sítí – na páteřních spojích mezi nimi velké sítě, jako je budování sítí a také pro připojení vysoce výkonných serverů k síti. Proto hlavní požadavky, které měli vývojáři ( důstojnost):

    - zajištění vysoké rychlosti přenosu dat,

    - odolnost proti chybám na úrovni protokolu;

    - velké vzdálenosti mezi uzly sítě a velký počet připojené stanice.

    Všechny tyto cíle byly splněny. V důsledku toho se technologie FDDI ukázala jako vysoce kvalitní, ale velmi drahá ( vada). Ani zavedení levnější kroucené dvoulinky výrazně nesnížilo náklady na připojení jednoho uzlu k síti FDDI. Praxe proto ukázala, že hlavní oblastí použití Technologie FDDI se staly páteří sítí skládajících se z několika budov, ale i sítí velikosti velkého města, tedy třídy MAN.

    TechnikaRychleethernet

    Potřeba vysokorychlostní a přitom levné technologie pro připojení výkonných pracovních stanic k síti vedla na počátku 90. let k vytvoření iniciativní skupiny, která hledala nový Ethernet, technologii, která by byla stejně jednoduchá a efektivní, ale fungovala na 100 Mbps.

    Odborníci se rozdělili na dva tábory, což nakonec vedlo ke vzniku dvou standardů přijatých na podzim roku 1995: výbor 802.3 schválil standard Fast Ethernet, který téměř kompletně opakuje 10 Mbps Ethernet technologii.

    Technologie Fast Ethernet zachovala přístupovou metodu CSMA/CD nedotčenou a ponechala stejný algoritmus a stejné časové parametry v bitových intervalech (samotný bitový interval se snížil 10krát). Všechny rozdíly mezi Fast Ethernetem a Ethernetem se projevují na fyzické úrovni.

    Standard Fast Ethernet definuje tři specifikace fyzické vrstvy:

    - 100Base-TX pro 2 páry UTP kategorie 5 nebo 2 páry STP typu 1 (způsob kódování 4V/5V);

    - l00Base-FX pro vícevidový optický kabel se dvěma optických vláken(způsob kódování 4V/5V);

    - 100Base-T4, fungující na 4 párech UTP kategorie 3, ale využívající pouze tři páry pro přenos současně a zbývající pár pro detekci kolize (způsob kódování 8B/6T).

    l00Base-TX/FX standardy mohou pracovat v plně duplexním režimu.

    Maximální průměr sítě Fast Ethernet je přibližně 200 m a přesnější hodnoty závisí na specifikaci fyzického prostředí. V kolizní doméně Fast Ethernet není povolen více než jeden opakovač třídy I (umožňující překlad kódů 4V/5V na kódy 8V/6T a naopak) a nejvýše dva opakovače třídy II (neumožňující překlad kódů).

    Technologie Fast Ethernet při práci na krouceném páru umožňuje dvěma portům zvolit nejefektivnější režim provozu díky postupu automatického vyjednávání - rychlost 10 Mbps nebo 100 Mbps, stejně jako poloduplexní nebo plně duplexní režim.

    Technologie Gigabit Ethernet

    Gigabitový Ethernet přidává nový 1000 Mbps krok do hierarchie rychlosti ethernetové rodiny. Tato fáze umožňuje efektivně budovat velké lokální sítě, ve kterých výkonné servery a páteřní sítě nižších úrovní sítě pracují rychlostí 100 Mb/s a propojuje je páteřní síť Gigabit Ethernet s dostatečně velkou propustností.

    Vývojáři technologie Gigabit Ethernet zachovali velkou míru kontinuity s technologiemi Ethernet a Fast Ethernet. Gigabit Ethernet používá stejné formáty rámců jako předchozí verze Ethernetu, pracuje v plně duplexních a polovičních duplexních režimech a podporuje stejnou metodu přístupu CSMA/CD na sdíleném médiu s minimálními změnami.

    Aby byl zajištěn přijatelný maximální průměr sítě 200 m in poloviční duplex vývojáři technologií se rozhodli zvýšit minimální velikost rámce 8krát (z 64 na 512 bajtů). Je také povoleno přenášet několik rámců za sebou, aniž by došlo k uvolnění média, v intervalu 8096 bajtů, rámce pak nemusí být doplněny na 512 bajtů. Zbývající parametry přístupové metody a maximální velikost rámce zůstaly nezměněny.

    V létě 1998 byl přijat standard 802.3z, který definuje použití tří typů kabelů jako fyzického média:

    - vícevidové optické vlákno (vzdálenost až 500 m),

    - jednovidové optické vlákno (vzdálenost až 5000 m),

    - dvojitý koaxiální (twinax), přes který jsou data přenášena současně po dvou stíněných měděných vodičích na vzdálenost až 25 m.

    Vyvinout variantu Gigabit Ethernet přes kategorii 5 UTP, a speciální skupina 802.3ab, která již vypracovala návrh standardu pro provoz nad 4 páry UTP kategorie 5. Přijetí tohoto standardu se očekává v blízké budoucnosti.

    Rychlý rozvoj lokálních sítí, který je nyní dále ztělesněn ve standardu 10 Gigabit Ethernet a bezdrátových síťových technologiích IEEE 802.11b/a, přitahuje stále více pozornosti. Pro kabelové sítě se nyní technologie Ethernet stala de facto standardem. A přestože technologie Ethernet nebyla dlouho nalezena ve své klasické podobě, myšlenky, které byly původně zakotveny v protokolu IEEE 802.3, se dočkaly svého logického pokračování jak v technologii Fast Ethernet, tak v gigabitovém Ethernetu. V zájmu historické spravedlnosti podotýkáme, že pozornost si zaslouží také technologie jako Token Ring, ARCNET, 100VG-AnyLAN, FDDI a Apple Talk. Studna. Obnovme historickou spravedlnost a připomeňme si technologie zašlých časů.

    Myslím, že vám nemohu říci o rychlém pokroku v polovodičovém průmyslu za poslední desetiletí. Síťová zařízení utrpěla osud celého odvětví: lavina růstu výroby, vysoké rychlosti a minimální ceny. V roce 1995, který je považován za přelomový bod v historii internetu, se prodalo asi 50 milionů nových ethernetových portů. Nebyl to špatný začátek pro dominanci na trhu, která se během následujících pěti let stala drtivou.

    U specializovaných telekomunikačních zařízení tato cenová hladina není k dispozici. Složitost zařízení nehraje zvláštní roli – otázka je spíše v kvantitě. Nyní to vypadá celkem přirozeně, ale ještě před deseti lety nebyla naprostá dominance Ethernetu zdaleka samozřejmá (např. v průmyslových sítích stále neexistuje jasný lídr).

    Avšak teprve ve srovnání s jinými metodami budování sítí lze odhalit výhody (či nevýhody) dnešního lídra.

    Hlavní způsoby přístupu média k přenosovému médiu

    Fyzikální principy, podle kterých zařízení funguje, nejsou příliš složité. Podle způsobu získání přístupu k přenosovému médiu je lze rozdělit do dvou tříd: deterministické a nedeterministické.

    U deterministických přístupových metod je přenosové médium distribuováno mezi uzly pomocí speciálního řídicího mechanismu, který zaručuje přenos uzlových dat po určitou dobu.

    Nejběžnější (ale zdaleka ne jediné) deterministické přístupové metody jsou metoda dotazování a metoda přenosu. Metoda dotazování je v lokálních sítích málo použitelná, ale je široce používána v průmyslu pro řízení procesů.

    Metoda přenosu je naopak vhodná pro přenos dat mezi počítači. Princip činnosti spočívá v přenosu servisní zprávy - tokenu - po síti s kruhovou logickou topologií.

    Získání tokenu opravňuje zařízení k přístupu ke sdílenému prostředku. Výběr na pracovní stanice v tomto případě je omezena pouze na dvě možnosti. V obou případech musí odeslat token na další zařízení ve frontě. Kromě toho to lze provést po doručení údajů adresátovi (pokud existují) nebo okamžitě (pokud nejsou k dispozici informace, které je třeba předat). Po dobu průchodu dat není v síti žádný token, ostatní stanice nemohou vysílat a kolize jsou v zásadě vyloučeny. Pro zpracování možné chyby, v důsledku čehož může dojít ke ztrátě markeru, existuje mechanismus pro jeho regeneraci.

    Metody náhodného přístupu se nazývají nedeterministické. Zajišťují soutěž všech síťových uzlů o právo vysílat. Je možné, aby více uzlů vysílalo současně, což má za následek kolize.

    Nejrozšířenější metodou tohoto typu je CSMA / CD (carrier-sense multiple access / kolize detekce) - vícenásobný přístup s dopravcem sense / detekce kolize. Před zahájením přenosu dat zařízení „poslouchá“ v síti, aby se ujistilo, že jej nepoužívá nikdo jiný. Pokud přenosové médium v ​​tu chvíli někdo používá, adaptér přenos zdrží, pokud ne, začne vysílat data.

    V případě, že dva adaptéry, které detekují volnou linku, začnou vysílat současně, dojde ke kolizi. Když je detekován, oba přenosy jsou přerušeny a zařízení po nějakém libovolném čase přenos opakují (samozřejmě poté, co předtím znovu „poslouchaly“ kanál kvůli obsazenosti). Aby zařízení získalo informace, musí přijmout všechny pakety v síti, aby zjistilo, zda je cílem.

    Z historie Ethernetu

    Pokud bychom naši diskusi o lokálních sítích začali jakoukoli jinou technologií, nebrali bychom v úvahu skutečný význam, který Ethernet v této oblasti v současnosti má. Ať už z vůle okolností nebo kvůli technickým přednostem, ale dnes nemá konkurenci, zabírá asi 95 % trhu.

    Ethernet má narozeniny 22. května 1973. Právě v tento den zveřejnili Robert Metcalfe a David Boggs popis experimentální sítě, kterou vybudovali ve výzkumném středisku Xerox. Byl založen na tlustém koaxiálním kabelu a poskytoval rychlost přenosu dat 2,94 Mbps. Nová technologie byl pojmenován Ethernet (ethernet), na počest rádiové sítě Havajské univerzity ALOHA, která používala podobný mechanismus pro dělení přenosového média (rádiový vzduch).

    Koncem 70. let byl pro Ethernet položen pevný teoretický základ. A v únoru 1980 představil Xerox společně s DEC a Intel vývoj IEEE, který byl o tři roky později schválen jako standard 802.3.

    Metoda přístupu k ethernetovým médiím není deterministická a jedná se o vícenásobný přístup podle Carrier Sense s detekcí kolize (CSMA/CD). Jednoduše řečeno, zařízení sdílejí přenosové médium náhodně. V tomto případě může algoritmus vést k nerovnému vyřešení soupeření mezi stanicemi o přístup k médiu. To zase může generovat dlouhá zpoždění přístupu, zejména za podmínek přetížení. V extrémních případech může přenosová rychlost klesnout až na nulu.

    Kvůli tomuto neuspořádanému přístupu na dlouhou dobu Věřilo se (a stále je), že Ethernet neposkytuje vysoce kvalitní přenos dat. Předpovídalo se, že bude nahrazen nejprve markerem Token Ring, poté ATM, ale ve skutečnosti se vše stalo obráceně.

    Skutečnost, že Ethernet stále dominuje trhu, je způsobena velkými změnami, kterými prošel od své 20leté existence. Tento „gigabit“ v plném duplexu, který nyní vidíme již v sítích základní úrovně, se jen málo podobá předchůdci rodiny 10Base 5. Zároveň je po zavedení 10Base-T zachována kompatibilita jak na na úrovni interakce zařízení a na úrovni kabelové infrastruktury.

    Klíčem k neuvěřitelnému úspěchu této technologie je vývoj od jednoduchých ke komplexním, rostoucí spolu s potřebami uživatelů. Posuďte sami:

    • Březen 1981 – 3Com představuje ethernetový transceiver;
    • září 1982 - byl vytvořen první síťový adaptér pro osobní počítač;
    • 1983 - objevila se specifikace IEEE 802.3, byla definována sběrnicová topologie sítě 10Base 5 (silný Ethernet) a 10Base 2 (tenký Ethernet). Přenosová rychlost - 10 Mbps. Maximální vzdálenost mezi body jednoho segmentu je stanovena - 2,5 km;
    • 1985 – Byla vydána druhá verze specifikace IEEE 802.3 (Ethernet II), ve které byly provedeny drobné změny ve struktuře hlavičky paketu. Byla vytvořena pevná identifikace ethernetových zařízení (MAC adresy). Byl vytvořen seznam adres, kde si každý výrobce může zaregistrovat jedinečný rozsah (v současnosti pouze 1 250 USD);
    • Září 1990 – IEEE schválila technologii 10Base-T (twisted-pair) s hvězdicovou fyzickou topologií a rozbočovači. Logická topologie CSMA/CD se nezměnila. Standard byl vyvinut společností SynOptics Communications pod běžné jméno LattisNet;
    • 1990 – Kalpana (následně byla rychle koupena společně s budoucím gigantem Cisco vyvinula přepínač CPW16) nabízí přepínací technologii založenou na odmítnutí používání sdílených komunikačních linek mezi všemi segmentovými uzly;
    • 1992 - začátek používání spínačů (swich). Pomocí adresových informací obsažených v paketu (MAC adresa) přepínač organizuje nezávislé virtuální kanály mezi páry uzlů. Uživatelsky prakticky nepostřehnutelné přepínání transformuje nedeterministický ethernetový model (s konkurencí o šířku pásma) na systém s přenosem dat;
    • 1993 Objevuje se specifikace IEEE 802.3x plny Duplex a řízení připojení pro 10Base-T, specifikace IEEE 802.1p přidává multicast a 8úrovňový prioritní systém. Navrhován rychlý Ethernet;
    • v červnu 1995 byl představen Fast Ethernet, standard IEEE 802.3u (100Base-T).

    Tuto stručnou historii lze dokončit: Ethernet nabral celkem moderní obrysy, ale vývoj technologií se samozřejmě nezastavil – o tom si povíme trochu později.

    Nezaslouženě zapomenutý ARCNET

    ttached Resource Computing Network (ARCNET) je síťová architektura vyvinutá společností Datapoint v polovině 70. let. ARCNET nebyl přijat jako standard IEEE, ale částečně vyhovuje IEEE 802.4 jako síť pro předávání tokenů (logický kruh). Datový paket může mít libovolnou velikost mezi 1 a 507 bajty.

    Ze všech lokálních sítí má ARCNET nejrozsáhlejší možnosti topologie. Kruh, společná sběrnice, "hvězda", "strom" lze použít ve stejné síti. Kromě toho lze použít velmi dlouhé úseky (až několik kilometrů). Stejně široké možnosti platí pro přenosové médium – vhodné jsou jak koaxiální, tak i optické kabely, stejně jako kroucená dvoulinka.

    Tomuto levnému standardu zabránila v ovládnutí trhu nízká rychlost – pouze 2,5 Mbps. Když Datapoint na začátku 90. let vyvinul ARCNET PLUS s přenosovými rychlostmi až 20 Mbps, čas už byl ztracený. Fast Ethernet nenechal ARCNET sebemenší šanci na široké využití.

    Nicméně ve prospěch velkého (avšak nikdy nerealizovaného) potenciálu této technologie můžeme říci, že v některých odvětvích (obvykle systémy řízení procesů) tyto sítě stále existují. Deterministický přístup, možnosti automatické konfigurace, vyjednávání směnného kurzu v rozsahu od 120 Kbps do 10 Mbps v obtížných podmínkách reálného světa činí ARCNET jednoduše nepostradatelným.

    Kromě toho ARCNET poskytuje řídicím systémům možnost přesně určit maximální čas přístup k libovolnému zařízení v síti při libovolné zátěži pomocí jednoduchého vzorce: T = (TDP + TOBSNb)SND, kde TDP a TOB jsou doba přenosu datového paketu a jeden bajt, v závislosti na zvolené přenosové rychlosti, Nb je počet datových bytů, ND je počet zařízení v síti.

    Token Ring – klasický příklad předání tokenu

    okenní kroužek je další technologií, která má svůj původ v 70. letech. Tento vývoj modrého obra - IBM, který je základem standardu IEEE 802.5, měl větší šanci na úspěch než řada jiných lokálních sítí. Token Ring je klasická síť pro předávání tokenů. Logická topologie (a fyzická v prvních verzích sítě) je kruhová. Modernější modifikace jsou postaveny na kroucené dvoulinkě v topologii hvězdy as určitými výhradami jsou kompatibilní s Ethernetem.

    Původní přenosová rychlost popsaná v IEEE 802.5 byla 4 Mbps, ale existuje pozdější implementace 16 Mbps. Kvůli uspořádanější (deterministické) metodě přístupu k prostředí byl Token Ring často propagován v raných fázích vývoje jako více kvalitní náhrada ethernet.

    Navzdory existenci schématu prioritního přístupu (které bylo přiděleno každé stanici zvlášť), nebylo možné zajistit konstantní bitovou rychlost (Constant Bit Rate, CBR) z velmi prostého důvodu: aplikace, které mohly tato schémata využívat, ano. pak neexistují. A teď už jich není o moc víc.

    S ohledem na tuto okolnost bylo možné zaručit pouze to, že výkon pro všechny stanice v síti klesne rovnoměrně. Na vítězství v soutěži to ale nestačilo a nyní je téměř nemožné najít skutečně fungující síť Token Ring.

    FDDI - první LAN s optickými vlákny

    Technologie FDDI (Fibre Distributed Data Interface) byla vyvinuta v roce 1980 výborem ANSI. Byla to první počítačová síť, která jako přenosové médium používala pouze optický kabel. Důvody, které přiměly výrobce k vytvoření FDDI, byla nedostatečná rychlost (ne více než 10 Mbit / s) a spolehlivost (chybějící schémata redundance) místních sítí v té době. Navíc to byl první (a nepříliš úspěšný) pokus dostat sítě pro přenos dat na „dopravní“ úroveň, konkurující SDH.

    Standard FDDI stanoví přenos dat přes dvojitý kruh optického kabelu rychlostí 100 Mbps, což vám umožňuje získat spolehlivý (rezervovaný) a rychlý kanál. Vzdálenosti jsou poměrně značné - až 100 km po obvodu. Logicky byl provoz sítě postaven na předání tokenu.

    Kromě toho bylo poskytnuto vyvinuté schéma prioritizace provozu. Nejprve byly pracovní stanice rozděleny do dvou typů: synchronní (s konstantní šířkou pásma) a asynchronní. Ten zase distribuoval přenosové médium pomocí osmiúrovňového systému priorit.

    Nekompatibilita se sítěmi SDH neumožnila FDDI obsadit žádnou významnou mezeru v oblasti dopravních sítí. Dnes byla tato technologie prakticky nahrazena ATM. A vysoké náklady nenechaly pro FDDI žádnou šanci v boji proti Ethernetu o místní mezeru. Nepomohl standard a pokusy o přechod na levnější měděný kabel. Technologie CDDI, založená na principech FDDI, ale využívající jako přenosové médium kroucenou dvojlinku, nebyla populární a dochovala se pouze v učebnicích.

    Vývoj AT&T a HP - 100VG-AnyLAN

    tuto technologii, jako je FDDI, lze připsat druhé generaci místních sítí. Byl vytvořen na počátku 90. let společným úsilím společností AT&T a HP jako alternativa k technologii Fast Ethernet. V létě 1995 téměř současně se svým konkurentem získal status standardu IEEE 802.12. 100VG-AnyLAN měl dobrou šanci na vítězství díky své všestrannosti, determinismu a úplnější kompatibilitě než Ethernet se stávajícími kabelovými sítěmi (kategorie 3 kroucená dvoulinka).

    Schéma Quartet Coding využívající 5V / 6V redundantní kód umožnilo použití 4-párového krouceného párového kabelu kategorie 3, který byl tehdy téměř běžnější než moderní kategorie 5. Přechodné období se fakticky nedotklo Ruska, kde byly vzhledem k pozdějšímu zahájení výstavby komunikačních systémů již všude položeny sítě 5. kategorie.

    Kromě použití starší kabeláže lze každý rozbočovač 100VG-AnyLAN nakonfigurovat tak, aby podporoval rámce 802.3 (Ethernet) nebo 802.5 (Token Ring). Metoda přístupu k médiím s prioritou poptávky definuje jednoduchý dvouúrovňový systém priority – vysoký pro multimediální aplikace a nízký pro všechny ostatní.

    Musím říct, že to byl vážný pokus o úspěch. Shrnuto vysokou cenou, způsobenou větší složitostí a do značné míry blízkostí technologie k replikaci od výrobců třetích stran. K tomu se přidala absence již známá z Token Ringu skutečné aplikace které využívají přednostní systém. Výsledkem bylo, že se 100Base-T podařilo trvale a konečně zaujmout vedoucí postavení v oboru.

    Inovativní technické nápady o něco později našly uplatnění nejprve v 100Base-T2 (IEEE 802.3u) a poté v „gigabitovém“ Ethernetu 1000Base-T.

    Apple Talk, Local Talk

    Apple Talk je zásobník protokolů navržený společností Apple na počátku 80. Zpočátku se pro práci používaly protokoly Apple Talk síťová zařízení, souhrnně známý jako Local Talk (adaptéry zabudované do počítačů Apple).

    Topologie sítě byla postavena jako společná sběrnice neboli „strom“, její maximální délka byla 300 m, přenosová rychlost 230,4 Kbps. Přenosové médium - stíněný kroucený pár. Segment Local Talk by mohl sjednotit až 32 uzlů.

    Nízká šířka pásma si rychle vyžádala vývoj adaptérů pro síťová prostředí s vyšší šířkou pásma: Ether Talk, Token Talk a FDDI Talk pro Ethernet, Token Ring a FDDI. Apple Talk se tak vydal cestou univerzálnosti na vrstvě datového spojení a dokáže se přizpůsobit jakékoli fyzické implementaci sítě.

    Stejně jako většina ostatních produktů Apple žijí tyto sítě uvnitř „jablečného“ světa a prakticky se nepřekrývají s PC.

    UltraNet - síť pro superpočítače

    Dalším prakticky neznámým typem sítí v Rusku je UltraNet. Aktivně se používá s výpočetní systémy třídy superpočítačů a sálových počítačů, ale v současné době je aktivně nahrazován gigabitovým Ethernetem.

    UltraNet využívá hvězdicovou topologii a je schopen poskytovat rychlost výměny dat až 1 Gbps mezi zařízeními. Tato síť se vyznačuje velmi složitou fyzickou implementací a velmi vysokými cenami, srovnatelnými se superpočítači. UltraNet je řízen PC počítači, které jsou připojeny k centrálnímu rozbočovači. Kromě toho může síť obsahovat mosty a směrovače pro připojení k sítím vytvořeným podle nich Ethernetové technologie nebo Token Ring.

    Jako přenosové médium lze použít koaxiální kabel a optické vlákno (na vzdálenost až 30 km).

    Průmyslové a specializované sítě

    Nutno podotknout, že datové sítě neslouží pouze ke komunikaci mezi počítači nebo k telefonování. Stále existuje poměrně velký výklenek průmyslových a specializovaných zařízení. Poměrně oblíbená je například technologie CANBUS, určená k nahrazení tlustých a drahých kabelových svazků v automobilech jednou společnou sběrnicí. Na tomto řetězu není moc na výběr fyzické spojení, délka segmentu je omezená, nízká (až 1 Mbps) přenosová rychlost. CANBUS je však úspěšnou kombinací ukazatelů kvality nezbytných pro malou a střední automatizaci a nízkou cenová hladina implementací. Takové systémy mohou také zahrnovat ModBus, PROFIBUS, FieldBus.

    Dnes se zájmy vývojářů CAN regulátorů postupně přesouvají směrem k domácí automatizaci.

    ATM jako univerzální technologie přenosu dat

    Popis standardu ATM není nadarmo umístěn na konci článku. Jde možná o jeden z posledních, avšak neúspěšných pokusů o boj s Ethernetem ve svém oboru. Tyto technologie jsou z hlediska historie tvorby, průběhu implementace a ideologie přesným opakem. Jestliže Ethernet šel nahoru „zdola nahoru, od konkrétního k obecnému“, zvýšil rychlost a kvalitu podle potřeb uživatelů, pak se ATM vyvíjel zcela jiným způsobem.

    V polovině 80. let začaly American National Standards Institute (ANSI) a International Advisory Committee on Telephony and Telegraphy (CCITT, CCITT) vyvíjet standardy ATM (Asynchronous Transfer Mode) jako soubor doporučení pro B-ISDN (Broadband Integrated). Digitální síť služeb). Teprve v roce 1991 vyvrcholilo úsilí akademické vědy vytvořením ATM fóra, které dodnes determinuje vývoj technologií. Prvním velkým projektem realizovaným pomocí této technologie v roce 1994 byla dálnice slavná síť NSFNET, která dříve používala kanál T3.

    Podstata práce ATM je velmi jednoduchá: musíte míchat všechny typy provozu (hlas, video, data), zhušťovat a přenášet přes jeden komunikační kanál. Jak bylo uvedeno výše, toho není dosaženo žádnými technickými průlomy, ale spíše četnými kompromisy. V některých ohledech je to podobné způsobu řešení diferenciálních rovnic. Průběžná data jsou rozdělena do intervalů, které jsou dostatečně malé na to, aby bylo možné provést spínací operace.

    Takový přístup přirozeně značně zkomplikoval již tak nelehký úkol vývojářů a výrobců skutečných zařízení a pro trh nepřijatelně zpozdil dobu implementace.

    Velikost minimální části dat (buňky - v terminologii ATM) je ovlivněna několika faktory. Na jedné straně zvýšení velikosti snižuje požadavky na rychlost procesoru pro přepínání buněk a zlepšuje efektivitu využití kanálu. Na druhou stranu, čím menší je buňka, tím dříve je přenos možný.

    Zatímco jedna buňka je přenášena, druhá (dokonce i ta s nejvyšší prioritou) čeká. Silné matematické mechanismy, řazení do front a stanovení priorit mohou trochu zmírnit účinek, ale neodstranit příčinu. Po poměrně dlouhém experimentu v roce 1989 byla velikost buňky určena na 53 bajtů (5 bajtů služby a 48 bajtů dat). Je zřejmé, že tato velikost se může lišit pro různé rychlosti. Pokud je pro rychlosti od 25 do 155 Mbps vhodná velikost 53 bajtů, pak pro gigabit 500 bajtů nebude o nic horší a pro 10 gigabitů je vhodných i 5000 bajtů. Ale v tomto případě se problém s kompatibilitou stává neřešitelným. Argumenty nejsou v žádném případě akademické povahy – právě omezení rychlosti přepínání stanovilo technický limit pro zvýšení rychlosti ATM na více než 622 Mbps a prudce zvýšilo náklady při nižších rychlostech.

    Druhým kompromisem ATM je technologie orientovaná na připojení. Před přenosovou relací je na spojové vrstvě vytvořen virtuální kanál odesílatele a příjemce, který nemohou používat jiné stanice, zatímco v tradičních technologiích statistického multiplexování se spojení nenavazuje a pakety s zadanou adresu. K tomu se do přepínací tabulky zadá číslo portu a identifikátor připojení, který je přítomen v záhlaví každé buňky. Následně přepínač zpracovává příchozí buňky na základě ID připojení v jejich hlavičkách. Na základě tohoto mechanismu je možné regulovat propustnost, zpoždění a maximální ztrátu dat pro každé připojení – tedy zajistit určitou kvalitu služby.

    Všechny tyto vlastnosti plus dobrá kompatibilita s hierarchií SDH umožnily, aby se ATM stal poměrně rychle standardem pro páteřní datové sítě. Jenže s plnou implementací všech možností techniky nastaly velké problémy. Jak se již nejednou stalo, lokální sítě a klientské aplikace nepodporovaly funkce ATM a bez nich se výkonná technologie s velkým potenciálem ukázala být jen zbytečnou transformací mezi světy IP (v podstatě Ethernet) a SDH. Toto je velmi nešťastná situace, kterou se komunita bankomatů snažila napravit. Bohužel došlo k určitým strategickým chybným kalkulacím. Navzdory všem výhodám optických vláken oproti měděným kabelům, vysoké náklady na karty rozhraní a porty přepínačů způsobily, že použití 155 Mbps ATM je v tomto segmentu trhu extrémně nákladné.

    Ve svém pokusu definovat nízkorychlostní desktopová řešení se ATM Forum dostalo do zničující debaty o tom, na jakou rychlost a typ připojení se zaměřit. Výrobci se dělí na dva tábory: zastánci měděného kabelu s rychlostí 25,6 Mbps a zastánci optického kabelu s rychlostí 51,82 Mbps. Po sérii velkých konfliktů (původně bylo vybráno 51,82 Mbps) ATM Forum prohlásilo za standard 25 Mbps. Ale drahocenný čas byl navždy ztracen. Na technologickém trhu jsme se museli setkat nikoli s „klasickým“ Ethernetem se sdíleným přenosovým médiem, ale s Fast Ethernetem a přepínaným 10Base-T (s nadějí na brzký výskyt přepínaného 100Base-T). Vysoká cena, malý počet výrobců, potřeba kvalifikovanějšího servisu, problémy s ovladači atp. situaci jen zhoršil. Naděje na zavedení do segmentu podnikových sítí se zhroutily a poměrně slabá mezipoloha ATM byla na nějakou dobu opravena. To je její dnešní postavení v oboru.

    ComputerPress 10 "2002

    Přečtěte si více: