فن آوری های استاندارد مدرن شبکه های محلی. ایجاد فناوری های استاندارد LAN
داده ها را می توان رد و بدل کرد. هنگامی که اتصال قطع می شود، ایستگاهی که قطع را آغاز کرده است اعلان مربوطه را برای طرف مقابل ارسال می کند.
پروتکل های دیتاگرامارائه خدمات تحویل داده غیر قابل اعتماد داده ها بدون هشدار ارسال می شوند و پروتکل مسئولیتی در قبال تحویل آن ندارد.
پروتکل های دیتاگرام به اندازه کافی سریع هستند زیرا هنگام ارسال داده هیچ کاری انجام نمی دهد.
انتقال داده در لایه فیزیکی
دو راه برای انتقال اطلاعات وجود دارد: 1. مدولاسیون آنالوگ 2. کدگذاری دیجیتال
مدولاسیون آنالوگ - هنگام انتقال داده ها استفاده می شود خطوط تلفنارتباطات (کانال های ارتباطی باند باریک). سیگنال شکل سینوسی دارد. برای رمزگذاری اطلاعات از سه روش استفاده می شود:
مدولاسیون دامنه، به عنوان مثال تغییر در دامنه سیگنال حامل
مدولاسیون فرکانس، یعنی تغییر فرکانس سیگنال
مدولاسیون فاز، یعنی تغییر فاز سیگنال
کدگذاری دیجیتال راهی برای ارائه اطلاعات به صورت پالس های مستطیلی است. دو نوع کدگذاری دیجیتال وجود دارد:
کدگذاری پتانسیل - فقط از مقادیر بالقوه سیگنال برای نمایش صفر و یک استفاده می شود و افت آن نادیده گرفته می شود.
کدگذاری پالس - به شما امکان می دهد داده ها را با یک افت احتمالی در یک جهت خاص نمایش دهید.
ادبیات:
مبحث 4. فن آوری های شبکه های محلی
سوالات مطالعه:
استانداردهای IEEE 802
فناوری اترنت
فناوری حلقه توکن
فناوری FDDI
استانداردهای IEEE 802
در سال 1980 کمیته 802 در موسسه IEEE سازماندهی شد که هدف آن توسعه استانداردهایی برای شبکه های محلی بود. این استانداردها عملکرد شبکه های محلی را در لایه های فیزیکی و پیوندی توصیف می کنند. لایه پیوند داده به دو زیر لایه تقسیم می شود: لایه پیوند منطقی (لایه پیوند منطقی، LLC) و لایه کنترل دسترسی رسانه (کنترل دسترسی رسانه، MAC).
لایه MAC همگام سازی دسترسی به رسانه انتقال داده مشترک را انجام می دهد و تعیین می کند که ایستگاه در چه مقطعی می تواند داده های موجود را ارسال کند.
پس از دسترسی به رسانه، انتقال داده مطابق با استانداردهایی که در سطح LLC تعریف شده است انجام می شود. لایه LLC وظیفه برقراری ارتباط با لایه شبکه را بر عهده دارد و همچنین انتقال داده را با درجه خاصی از قابلیت اطمینان انجام می دهد.
در لایه LLC، سه روش انتقال داده استفاده می شود:
1. LLC1 - انتقال داده با برقراری اتصال و تأیید
2. LLC2 - انتقال داده بدون ایجاد اتصال و تأیید
3. LLC3 - انتقال داده بدون ایجاد اتصال، اما با تأیید دریافت داده.
پروتکل های LLC و MAC متقابل مستقل هستند - هر پروتکل لایه MAC را می توان با هر پروتکل لایه LLC و بالعکس استفاده کرد.
استاندارد 802.1 توضیح می دهد مفاهیم کلیشبکه های محلی، ارتباط سه سطح استاندارد 802 را با مدل هفت سطحی و همچنین استانداردهای ساخت شبکه های پیچیده بر اساس توپولوژی های پایه (شبکه کاری) را تعریف می کند. این استانداردها شامل استانداردهایی است که عملکرد یک پل / سوئیچ، استانداردهای ترکیب شبکه های ناهمگن با استفاده از پل رله و استانداردهایی برای ساخت شبکه های مجازی (VLAN) بر اساس سوئیچ ها را توصیف می کند.
فناوری اترنت
اصطلاح اترنت به خانواده ای از پروتکل های LAN اطلاق می شود که توسط استاندارد IEEE 802.3 تعریف شده اند و از روش دسترسی به رسانه CSMA/CD استفاده می کنند.
در حال حاضر، سه نوع فناوری اصلی وجود دارد که بر اساس کابل‌های فیبر نوری یا جفت تابیده بدون محافظ کار می‌کنند:
1. 10 مگابیت در ثانیه - اترنت 10Base-T
2. 100 مگابیت بر ثانیه - اترنت سریع
3. 1000 مگابیت در ثانیه - گیگابیت اترنت
اترنت 10 مگابیت شامل سه استاندارد است لایه فیزیکی:
1. 10Base - 5 (هم محور "ضخیم") - به عنوان یک رسانه انتقال استفاده می شود کابل هممحورقطر 0.5 اینچ، امپدانس 50 اهم. حداکثر طول قطعه بدون تکرار کننده 500 متر است. حداکثر 100 فرستنده و گیرنده را می توان به یک بخش متصل کرد. هنگام ساخت یک شبکه، از قانون استفاده می شود"3-4-5" (3 بخش "بارگذاری شده"، 4 تکرار کننده، بیش از 5 بخش). تکرار کننده با استفاده از فرستنده و گیرنده متصل می شود، یعنی. نمی تواند بیش از 297 گره در شبکه وجود داشته باشد. پایانه های 50 اهم برای جلوگیری از سیگنال های منعکس شده استفاده می شود.
2. 10 پایه - 2 (هم محور "نازک") - از یک کابل کواکسیال با قطر 0.25 اینچ، امپدانس مشخصه 50 اهم، به عنوان رسانه انتقال استفاده می کند. حداکثر طول قطعه بدون تکرار کننده 185 متر است. بیش از 30 گره نمی توانند به یک بخش متصل شوند. هنگام ساخت یک شبکه، از قانون "3-4-5" استفاده می شود (3 بخش "بارگذاری شده"، 4 تکرار کننده، بیش از 5 بخش). پایانه های 50 اهم برای جلوگیری از سیگنال های منعکس شده استفاده می شود.
3. 10 Base - T (Unshielded Twisted Pair) - دو جفت تابیده بدون محافظ به عنوان رسانه انتقال استفاده می شود، گره ها به هاب متصل می شوند و
توپولوژی ستاره ای را تشکیل می دهد. فاصله تکرارکننده تا ایستگاه برای یک دسته کابل حداقل 3 بیش از 100 متر نیست. هاب ها را می توان به هم متصل کرد و طول بخش منطقی شبکه (دامنه برخورد) را افزایش داد. هنگام ساخت یک شبکه، از قانون 4 هاب استفاده می شود (بین هر دو گره در شبکه نباید بیش از 4 تکرار کننده وجود داشته باشد)، تعداد گره ها در شبکه نباید از 1024 تجاوز کند.
اترنت 100 مگابیت (Fast Ethernet) شامل مشخصات زیر است:
1. 100Base-TX. رسانه ارتباطی - کابل جفت پیچ خورده بدون محافظ دسته 5 یا بالاتر. عملکرد تشخیص خودکار سرعت پشتیبانی می شود. می تواند در حالت فول دوبلکس کار کند.
2. 100Base - FX از فیبر چند حالته استفاده می کند.
3. 100Base - T4 از 4 جفت پیچ خورده برای انتقال داده ها از طریق کابل رده 3 استفاده می کند. از انتقال کامل دوطرفه پشتیبانی نمی کند.
شبکه های اترنت 100 مگابیت از دو کلاس تکرار کننده (I و II) استفاده می کنند. تکرارکننده‌های کلاس I می‌توانند کانال‌هایی را که نیازهای مختلفی را برآورده می‌کنند، مانند 100Base-TX و 100Base-T4 یا 100Base-FX متصل کنند. فقط یک تکرارکننده کلاس I را می توان در یک بخش منطقی استفاده کرد. این تکرار کننده ها اغلب دارای قابلیت های مدیریت داخلی با استفاده از پروتکل SNMP هستند.
تکرار کننده های کلاس II تبدیل سیگنال را انجام نمی دهند و فقط می توانند بخش هایی از همان نوع را ترکیب کنند. یک بخش منطقی نمی تواند بیش از دو تکرار کننده کلاس II داشته باشد.
هنگام ساخت یک شبکه، محدودیت های زیر باید در نظر گرفته شود:
تمام قطعات جفت پیچ خورده نباید از 100 متر تجاوز کنند، بخش های فیبر نوری نباید از 412 متر تجاوز کنند، فاصله بین هاب های کلاس II نباید از 5 متر تجاوز کند.
اترنت 1000 مگابیت (گیگابیت) با استانداردهای زیر توصیف می شود:
IEEE 802.3z (1000Base-TX، 1000Base-LX، 1000Base-SX)
IEEE 802.3ab (1000Base-T)
1000Base-TX: کابل مسی محافظ متوسط انتقال تا طول 25 متر. 1000Base-LX: فیبر نوری متوسط انتقال - تک حالته، طول تا 5000 متر. 1000Base-CX: فیبر نوری رسانه انتقال - چند حالته، طول تا 550 متر. 1000Base-T: رسانه انتقال - UTP CAT5/CAT5e، طول بخش تا 100 متر.
هنگام طراحی شبکه های اترنت، الزام برای تشخیص صحیح برخوردها باید همیشه رعایت شود. برای انجام این کار، زمان ارسال یک فریم با حداقل طول باید از فاصله زمانی که در طی آن فریم دو برابر فاصله بین دو دور دورترین گره شبکه طی می‌کند، تجاوز کند یا برابر باشد.
فناوری حلقه توکن
در سال 1984 توسط IBM توسعه یافت. توپولوژی شبکه Token Ring حلقه ای است که در آن تمامی ایستگاه ها توسط قطعات کابل به هم متصل می شوند.روش دسترسی به شبکه نشانگر می باشد. حق انتقال داده ها توسط ایستگاهی دریافت می شود که نشانگر را در اختیار گرفته است - یک فریم با فرمت خاص. دوره زمانی که در طی آن یک ایستگاه می تواند ارسال کند توسط زمان نگهداری توکن تعیین می شود.
داده ها با دو سرعت - 4 و 16 مگابیت در ثانیه منتقل می شوند. کار با سرعت های مختلف در یک حلقه مجاز نیست. برای کنترل وضعیت شبکه، یکی از ایستگاه ها در حین تنظیم اولیه حلقه به عنوان مانیتور فعال انتخاب می شود.
که در شبکه Token Ring با سرعت انتقال 4 مگابیت بر ثانیه، ایستگاه یک فریم داده را ارسال می کند که به صورت دایره ای توسط همه ایستگاه ها ارسال می شود تا زمانی که توسط ایستگاه مقصد دریافت شود. ایستگاه گیرنده فریم را در بافر خود کپی می کند، علامتی را تعیین می کند که فریم با موفقیت دریافت شده است، و آن را بیشتر در طول حلقه ارسال می کند. ایستگاهی که فریم را ارسال می کند، فریم را از شبکه حذف می کند و اگر زمان نگهداری توکن به پایان نرسیده باشد، فریم داده بعدی را ارسال می کند. در یک نقطه از زمان، یک نشانه یا یک قاب داده در شبکه وجود دارد.
که در شبکه Token Ring با سرعت 16 مگابیت بر ثانیه از الگوریتم انتشار اولیه توکن استفاده می کند. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که ایستگاهی که فریم داده خود را ارسال کرده است، فریم نشانگر را در مرحله بعدی ارسال می کند، بدون اینکه منتظر بماند تا قاب داده به دور حلقه برگردد. در این حالت، فریم های داده و نشانه به طور همزمان در اطراف حلقه گردش می کنند، اما تنها ایستگاهی که توکن را گرفته است می تواند داده ها را منتقل کند.
برای انواع مختلف پیام ها، فریم ها را می توان اولویت های متفاوتی تعیین کرد.
- از 0 تا 7. فریم نشانگر دارای دو فیلد است که مقادیر اولویت فعلی و رزرو شده در آنها ثبت می شود. یک ایستگاه تنها در صورتی می تواند یک توکن بدست آورد که مقدار اولویت داده آن بزرگتر یا مساوی با مقدار اولویت توکن باشد. در غیر این صورت، می‌تواند مقدار اولویت داده خود را در فیلد اولویت رزرو شده توکن بنویسد و آن را در طی پاس بعدی برای خود رزرو کند (اگر آن فیلد قبلاً برای داده‌هایی با سطح اولویت بالاتر رزرو نشده باشد). ایستگاهی که موفق به گرفتن توکن شده است، پس از تکمیل انتقال داده های خود، بیت های فیلد اولویت ذخیره را در قسمت اولویت توکن بازنویسی می کند و فیلد اولویت ذخیره را بازنشانی می کند. مکانیسم اولویت تنها زمانی استفاده می شود که توسط برنامه ها مورد نیاز باشد.
در سطح فیزیکی، گره‌ها در شبکه Token Ring با استفاده از دستگاه‌های دسترسی چندگانه (MSAU - Multistation Access Unit) به هم متصل می‌شوند که با قطعات کابل ترکیب شده و یک حلقه را تشکیل می‌دهند. تمام ایستگاه های رینگ با سرعت یکسان کار می کنند حداکثر طول رینگ 4000 متر است.
فناوری FDDI
رابط داده های توزیع شده فیبر - رابط داده های توزیع شده فیبر نوری، که توسط موسسه ANSI از سال 1986 تا 1988 توسعه یافته است. این اولین فناوری LAN است که از فیبر نوری استفاده می کند. برای بهبود قابلیت اطمینان، FDDI مبتنی بر دو حلقه فیبر نوری است که مسیرهای داده اصلی و پشتیبان را تشکیل می دهند. برای اطمینان از قابلیت اطمینان، گره ها به هر دو حلقه متصل می شوند. در عملکرد عادی، داده ها فقط از حلقه اولیه عبور می کنند. اگر خرابی رخ دهد و بخشی از حلقه اولیه نتواند داده ها را منتقل کند، عملیات تا شدن حلقه انجام می شود - یعنی اتحاد حلقه اولیه با ثانویه و تشکیل یک حلقه واحد.
شبکه های FDDI از یک روش دسترسی به رسانه توکن استفاده می کنند که بر اساس الگوریتم انتشار اولیه نشانه عمل می کند. فناوری FDDI از انتقال دو نوع ترافیک پشتیبانی می کند - همزمان (صوتی، تصویری) و ناهمزمان (داده). نوع داده توسط ایستگاه تعیین می شود. رمز همیشه می تواند برای یک بازه زمانی معین برای انتقال فریم های همزمان و فقط در صورت عدم وجود اضافه بار حلقه - برای انتقال یک قاب ناهمزمان گرفته شود.
حداکثر تعداد ایستگاه های با اتصال دوگانه در رینگ 500 و حداکثر طول رینگ 100 کیلومتر است. حداکثر فاصله بین دو گره همسایه 2 کیلومتر است.
برای اینکه بفهمیم چطور شبکه محلی، درک چنین مفهومی ضروری است فناوری شبکه.
فناوری شبکه از دو جزء تشکیل شده است: پروتکل‌های شبکه و سخت‌افزاری که باعث کارکرد آن پروتکل‌ها می‌شود. پروتکلبه نوبه خود، مجموعه ای از "قوانین" است که توسط آن رایانه های موجود در شبکه می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و همچنین اطلاعات را مبادله کنند. با استفاده از فناوری های شبکهما اینترنت داریم، یک اتصال محلی بین کامپیوترهای خانه شما وجود دارد. بیشتر فناوری های شبکهتماس گرفت پایه ای، بلکه نام زیبای دیگری نیز داشته باشید - معماری های شبکه.
معماری شبکه چندین پارامتر شبکه را تعریف می کند، که برای درک دستگاه شبکه محلی باید کمی ایده داشته باشید:
1) سرعت انتقال داده مشخص می کند که چه مقدار اطلاعات، معمولاً بر حسب بیت اندازه گیری می شود، می تواند در یک زمان معین از طریق شبکه ارسال شود.
2) فرمت فریم های شبکه. اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه در قالب به اصطلاح "قاب" - بسته های اطلاعاتی وجود دارد. فریم‌های شبکه در فناوری‌های مختلف شبکه دارای قالب‌های متفاوتی از بسته‌های اطلاعاتی ارسالی هستند.
3) نوع کدگذاری سیگنال. نحوه کدگذاری اطلاعات در شبکه را با کمک تکانه های الکتریکی تعیین می کند.
4) رسانه انتقال این ماده (معمولاً یک کابل) است که از طریق آن جریان اطلاعات عبور می کند - همان چیزی که در نهایت روی صفحه نمایشگرهای ما نمایش داده می شود.
5) توپولوژی شبکه. این یک نمودار شبکه است که در آن "لبه" وجود دارد که کابل ها و "راس" هستند - رایانه هایی که این کابل ها به آنها کشیده می شوند. سه نوع اصلی از نمودارهای شبکه رایج هستند: حلقه، اتوبوس و ستاره.
6) روش دسترسی به رسانه انتقال داده. سه روش دسترسی به رسانه شبکه استفاده می شود: روش قطعی، روش دسترسی تصادفی و انتقال اولویت. رایج ترین روش قطعی است که در آن با استفاده از یک الگوریتم خاص، زمان استفاده از رسانه انتقال بین تمام رایانه های موجود در رسانه تقسیم می شود. در مورد روش دسترسی تصادفی به شبکه، کامپیوترها برای دسترسی به شبکه با هم رقابت می کنند.این روش یک سری معایب دارد. یکی از این ایرادات از بین رفتن بخشی از اطلاعات ارسالی به دلیل برخورد بسته های اطلاعاتی در شبکه است. دسترسی اولویتیبه ترتیب بیشترین مقدار اطلاعات را به ایستگاه اولویت تعیین شده ارائه می دهد.
مجموعه این پارامترها تعیین می کندفناوری شبکه
فناوری شبکه در حال حاضر گسترده شده است IEEE802.3/Ethernet. به دلیل فناوری‌های ساده و ارزان‌قیمت همه‌گیر شده است. همچنین به دلیل این واقعیت که تعمیر و نگهداری چنین شبکه هایی آسان تر است، محبوبیت دارد. توپولوژی شبکه های اترنت معمولاً به شکل «ستاره» یا «باس» ساخته می شود. رسانه انتقال در چنین شبکه هایی از نازک و ضخیم استفاده می کند کابل های کواکسیال، و جفت پیچ خورده و کابل های فیبر نوری. طول شبکه های اترنت معمولاً بین 100 تا 2000 متر است. سرعت انتقال داده در چنین شبکه هایی معمولاً حدود 10 مگابیت بر ثانیه است. شبکه‌های اترنت معمولاً از روش دسترسی CSMA/CD استفاده می‌کنند که به روش‌های دسترسی تصادفی شبکه غیرمتمرکز اشاره دارد.
گزینه های شبکه با سرعت بالا نیز وجود دارد اترنت: IEEE802.3u/Fast Ethernet و IEEE802.3z/Gigabit Ethernet، سرعت انتقال داده را به ترتیب تا 100 مگابیت در ثانیه و تا 1000 مگابیت در ثانیه ارائه می دهد. این شبکه ها عمدتا استفاده می کنند فیبر نوری، یا جفت پیچ خورده محافظ.
همچنین فناوری‌های شبکه‌ای کمتر رایج اما در همه جا وجود دارند.
فناوری شبکه IEEE802.5/حلقه توکنبا این واقعیت مشخص می شود که تمام رئوس یا گره ها (رایانه ها) در چنین شبکه ای در یک حلقه متحد شده اند، از روش نشانگر دسترسی به شبکه استفاده می کنند، پشتیبانی می کنند. جفت پیچ خورده محافظ و بدون محافظ، و فیبر نوریبه عنوان یک رسانه انتقال سرعت در شبکه Token-Ring تا 16 مگابیت بر ثانیه است. حداکثر تعداد گره ها در چنین حلقه ای 260 است و طول کل شبکه می تواند به 4000 متر برسد.
مقالات زیر را در این زمینه بخوانید:
شبکه محلی IEEE802.4/ArcNetاز این جهت خاص است که از روش دسترسی مرجع برای انتقال داده استفاده می کند. این شبکه یکی از قدیمی ترین و پیش از این محبوب در جهان است. چنین محبوبیتی به دلیل قابلیت اطمینان و هزینه کم شبکه است. امروزه، چنین فناوری شبکه ای کمتر رایج است، زیرا سرعت در چنین شبکه ای بسیار کم است - حدود 2.5 مگابیت در ثانیه. مانند بسیاری از شبکه‌های دیگر، از جفت‌های تابیده شیلددار و بدون محافظ و کابل‌های فیبر نوری به‌عنوان رسانه انتقال استفاده می‌کند که می‌تواند شبکه‌ای تا طول 6000 متر تشکیل دهد و حداکثر 255 مشترک را شامل شود.
معماری شبکه FDDI (رابط داده توزیع شده فیبر)، بر اساس IEEE802.4/ArcNetو به دلیل قابلیت اطمینان بالا بسیار محبوب است. این فناوری شبکه شامل دو حلقه فیبر نوری، تا 100 کیلومتر طول دارد. در عین حال، سرعت انتقال داده بالا در شبکه نیز تضمین می شود - حدود 100 مگابیت در ثانیه. نکته ایجاد دو حلقه فیبر نوری این است که یکی از حلقه ها دارای مسیری با داده های اضافی است. این امر احتمال از دست دادن اطلاعات ارسال شده را کاهش می دهد. چنین شبکه ای می تواند تا 500 مشترک داشته باشد که این یک مزیت نسبت به سایر فناوری های شبکه است.
معماری ها یا فناوری های LAN را می توان به دو نسل تقسیم کرد. نسل اول شامل معماری هایی است که نرخ انتقال داده کم و متوسط را ارائه می دهند: اترنت 10 مگابیت در ثانیه، حلقه توکن (16 مگابیت در ثانیه) و شبکه ARC (2.5 مگابیت در ثانیه).
برای انتقال داده، این فناوری ها از کابل هایی با هسته مسی استفاده می کنند. نسل دوم فناوری‌ها شامل معماری‌های پرسرعت مدرن است: FDDI (100 مگابیت در ثانیه)، ATM (155 مگابیت در ثانیه) و نسخه‌های ارتقا یافته معماری‌های نسل اول (اترنت): اترنت سریع (100 مگابیت در ثانیه) و اترنت گیگابیت (1000 مگابیت در ثانیه) . معماری های پیشرفته نسل اول برای کابل های مسی و فیبر نوری طراحی شده اند. فناوری های جدید (FDDI و ATM) بر روی استفاده از خطوط انتقال داده فیبر نوری متمرکز شده اند و می توانند برای انتقال همزمان انواع مختلف اطلاعات (ویدئو، صدا و داده) استفاده شوند. فناوری شبکه حداقل مجموعه ای از پروتکل های استاندارد و نرم افزار و سخت افزاری است که آنها را پیاده سازی می کند و برای ایجاد یک شبکه کامپیوتری کافی است. فناوری های شبکه را فناوری های پایه می نامند. در حال حاضر، تعداد زیادی شبکه با سطوح مختلف استاندارد وجود دارد، اما فناوری های شناخته شده ای مانند Ethernet، Token-Ring، Arcnet، FDDI به طور گسترده استفاده می شود.
روش های دسترسی به شبکه
شبکه محلی کابلییک روش دسترسی چندگانه با گوش دادن به حامل و حل برخوردها (تعارض) است. قبل از شروع یک انتقال، هر ایستگاه کاری تعیین می کند که آیا کانال آزاد است یا اشغال. اگر کانال آزاد باشد، ایستگاه شروع به انتقال داده می کند. در واقعیت، تضادها تنها زمانی منجر به کاهش عملکرد شبکه می‌شوند که 80 تا 100 ایستگاه کار می‌کنند. روش دسترسی Arcnet. این روش دسترسی عمدتاً به دلیل ارزان‌تر بودن تجهیزات Arcnet نسبت به تجهیزات اترنت یا Token-Ring گسترده شده است. Arcnet در شبکه های محلی با توپولوژی ستاره استفاده می شود. یکی از کامپیوترها رمز خاصی (پیام ویژه) ایجاد می کند که به طور متوالی از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر ارسال می شود. اگر ایستگاه نیاز به ارسال پیام داشته باشد، پس از دریافت رمز، بسته ای را با آدرس فرستنده و مقصد تشکیل می دهد. هنگامی که بسته به ایستگاه مقصد می رسد، پیام از توکن جدا می شود و به ایستگاه ارسال می شود. روش دسترسی حلقه نشانه. این روش توسط IBM توسعه یافته است. برای توپولوژی حلقه شبکه طراحی شده است. این روش شبیه Arcnet است که از یک رمز عبور از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر نیز استفاده می کند. بر خلاف Arcnet، روش دسترسی Token Ring توانایی اختصاص اولویت های مختلف به ایستگاه های کاری مختلف را فراهم می کند.
فناوری های پایه LAN
فناوری اترنت در حال حاضر محبوب ترین در جهان است. در شبکه اترنت کلاسیک از کابل کواکسیال استاندارد دو نوع (ضخیم و نازک) استفاده می شود. با این حال، یک نسخه جفت پیچ خورده اترنت رایج تر می شود، زیرا نصب و نگهداری آن بسیار آسان تر است. توپولوژی های اتوبوس و توپولوژی های ستاره غیرفعال استفاده می شود. استاندارد چهار نوع رسانه اصلی را تعریف می کند.
10BASE5 (کابل کواکسیال ضخیم)؛
10BASE2 (کابل کواکسیال نازک)؛
10BASE-T (جفت پیچ خورده)؛
10BASE-F (کابل فیبر نوری).
Fast Ethernet یک نسخه پرسرعت از شبکه اترنت است که سرعت انتقال 100 مگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد. شبکه های اترنت سریع با شبکه های مبتنی بر استاندارد اترنت سازگار هستند. توپولوژی اصلی یک شبکه اترنت سریع یک ستاره غیرفعال است.
استاندارد سه نوع رسانه را برای Fast Ethernet تعریف می کند:
100BASE-T4 (چهار جفت پیچ خورده)؛
100BASE-TX (جفت پیچ خورده دوگانه)؛
100BASE-FX (کابل فیبر نوری).
گیگابیت اترنت یک نسخه پرسرعت از شبکه اترنت است که سرعت انتقال 1000 مگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد. استاندارد شبکه اترنت گیگابیت در حال حاضر شامل انواع زیررسانه انتقال:
1000BASE-SX - قطعه ای روی کابل فیبر نوری چند حالته با طول موج سیگنال نور 850 نانومتر.
1000BASE-LX - قطعه ای روی کابل فیبر نوری چند حالته و تک حالته با طول موج سیگنال نور 1300 نانومتر.
1000BASE-CX - بخش روی کابل برق (جفت پیچ خورده محافظ).
1000BASE-T - قطعه ای روی کابل برق (جفت پیچ خورده بدون محافظ چهارگانه).
با توجه به سازگاری شبکه ها، اتصال بخش های اترنت، اترنت سریع و اترنت گیگابیتی به یک شبکه ساده و آسان است.
شبکه Token-Ring توسط IBM پیشنهاد شده است. Token-Ring برای شبکه کردن انواع کامپیوترهای تولید شده توسط IBM (از شخصی تا بزرگ) در نظر گرفته شده بود. شبکه Token-Ring دارای توپولوژی ستاره-حلقه است. شبکه Arcnet یکی از قدیمی ترین شبکه ها است. شبکه Arcnet از یک "اتوبوس" و "ستاره غیرفعال" به عنوان توپولوژی خود استفاده می کند. شبکه Arcnet بسیار محبوب بود. از جمله مزایای اصلی شبکه Arcnet می توان به قابلیت اطمینان بالا، هزینه پایین آداپتورها و انعطاف پذیری اشاره کرد. نقطه ضعف اصلی شبکه سرعت پایین انتقال داده (2.5 مگابیت بر ثانیه) است. FDDI (رابط داده توزیع شده فیبر) -مشخصات استاندارد شده برای معماری شبکه برای انتقال داده با سرعت بالا از طریق فیبر نوری. سرعت انتقال - 100 مگابیت بر ثانیه. مشخصات فنی اصلی شبکه های FDDIبه شرح زیر:
حداکثر تعداد مشترکین شبکه 1000 نفر است.
حداکثر طول حلقه شبکه 20 کیلومتر است
حداکثر فاصله بین مشترکین شبکه 2 کیلومتر است.
رسانه انتقال - کابل فیبر نوری
روش دسترسی - نشانگر.
سرعت انتقال اطلاعات - 100 مگابیت بر ثانیه
فن آوریشبکه محلی کابلی
اترنت امروزه پرکاربردترین استاندارد شبکه محلی است.
اترنت یک استاندارد شبکه مبتنی بر شبکه آزمایشی اترنت است که زیراکس در سال 1975 توسعه و پیاده سازی کرد.
در سال 1980، DEC، Intel و زیراکس به طور مشترک استاندارد Ethernet Revision II را برای شبکه کابل کواکسیال توسعه و منتشر کردند که به آخرین نسخه استاندارد اختصاصی اترنت تبدیل شد. بنابراین، نسخه اختصاصی استاندارد اترنت، استاندارد Ethernet DIX یا Ethernet II نامیده می شود که بر اساس آن استاندارد IEEE 802.3 توسعه یافته است.
بر اساس استاندارد اترنت، استانداردهای اضافی به تصویب رسید: در سال 1995 اترنت سریع (اضافه شده به IEEE 802.3)، در سال 1998 اترنت گیگابیت (بخش IEEE 802.3z از سند اصلی)، که از بسیاری جهات استانداردهای مستقلی نیستند.
برای انتقال اطلاعات باینری از طریق یک کابل برای همه انواع لایه فیزیکی فناوری اترنت که ارائه می کند توان عملیاتی 10 مگابیت بر ثانیه، کد منچستر استفاده می شود (شکل 3.9).
در کد منچستر از یک افت پتانسیل یعنی جلوی پالس برای رمزگذاری یک و صفر استفاده می شود. در رمزگذاری منچستر، هر ساعت به دو قسمت تقسیم می شود. اطلاعات توسط افت های احتمالی که در وسط هر چرخه رخ می دهد، رمزگذاری می شود. یک واحد با یک انتقال کم به بالا (لبه بالارونده پالس) و صفر توسط یک لبه معکوس (لبه عقب) کدگذاری می شود.
برنج. 3.9. کدگذاری دیفرانسیل منچستر
استاندارد اترنت (شامل اترنت سریع و اترنت گیگابیتی) از همان روش جداسازی رسانه، روش CSMA/CD استفاده می کند.
هر رایانه شخصی بر اساس این اصل بر روی اترنت کار می کند: «قبل از ارسال پیام به کانال انتقال گوش دهید. هنگام ارسال گوش کنید؛ در صورت تداخل کار را متوقف کنید و دوباره تلاش کنید."
این اصل را می توان به صورت زیر رمزگشایی (توضیح) کرد:
1. هیچکس مجاز به ارسال پیام نیست در حالی که شخص دیگری قبلاً این کار را انجام می دهد (قبل از ارسال گوش کنید).
2. اگر دو یا چند فرستنده تقریباً در یک لحظه شروع به ارسال پیام کنند، دیر یا زود پیام های آنها در کانال ارتباطی با یکدیگر «تصادف» می کنند که به آن برخورد می گویند.
تشخیص برخورد آسان است زیرا آنها همیشه یک سیگنال تداخلی تولید می کنند که شبیه یک پیام قانونی نیست. اترنت می تواند تداخل را تشخیص دهد و باعث شود فرستنده انتقال را متوقف کند و قبل از ارسال مجدد پیام کمی صبر کند.
دلایل گسترش و محبوبیت اترنت (مزایا):
1. ارزانی
2. تجربه استفاده عالی.
3. نوآوری مستمر.
4. ثروت از انتخاب تجهیزات. بسیاری از تولید کنندگان تجهیزات شبکه مبتنی بر اترنت را ارائه می دهند.
معایب اترنت:
1. امکان برخورد پیام (برخورد، تداخل).
2. هنگامی که شبکه به شدت بارگذاری می شود، زمان انتقال پیام غیرقابل پیش بینی است.
فن آوریرمزحلقه
شبکه های Token Ring، مانند شبکه های اترنت، با یک رسانه انتقال داده مشترک مشخص می شوند که شامل بخش های کابلی است که تمام ایستگاه های شبکه را به یک حلقه متصل می کند. حلقه به عنوان یک منبع مشترک مشترک در نظر گرفته می شود و دسترسی به آن به یک الگوریتم تصادفی مانند شبکه های اترنت نیاز ندارد، بلکه به یک الگوریتم قطعی مبتنی بر انتقال حق استفاده از حلقه به ایستگاه ها به ترتیب خاصی نیاز دارد. این حق با استفاده از یک فریم با فرمت خاصی به نام توکن یا نشانه منتقل می شود.
فناوری Token Ring توسط IBM در سال 1984 توسعه یافت و سپس به عنوان پیش نویس استاندارد به کمیته IEEE 802 ارائه شد که بر اساس آن استاندارد 802.5 را در سال 1985 پذیرفت.
هر رایانه شخصی در Token Ring طبق اصل "منتظر یک نشانگر باشید، در صورت نیاز به ارسال پیام، هنگام عبور آن را به نشانگر متصل کنید." اگر نشانگر عبور کرد، پیام را از آن حذف کنید و نشانگر را بیشتر ارسال کنید.
شبکه های Token Ring با دو نرخ بیت 4 و 16 مگابیت بر ثانیه کار می کنند. اختلاط ایستگاه هایی که با سرعت های مختلف در یک حلقه کار می کنند مجاز نیست.
فناوری Token Ring یک فناوری پیچیده تر از اترنت است. دارای خواص تحمل خطا است. شبکه Token Ring رویه‌های کنترل شبکه را تعریف می‌کند بازخوردساختار حلقه ای شکل - فریم ارسال شده همیشه به ایستگاه فرستنده باز می گردد.
برنج. 3.10. اصل تکنولوژی TOKEN RING
در برخی موارد، خطاهای شبکه شناسایی شده به طور خودکار رفع می شوند، به عنوان مثال، یک توکن گم شده را می توان بازیابی کرد. در سایر موارد، خطاها فقط ثبت می شوند و رفع آنها به صورت دستی توسط پرسنل تعمیر و نگهداری انجام می شود.
برای کنترل شبکه یکی از ایستگاه ها به اصطلاح به عنوان مانیتور فعال عمل می کند. مانیتور فعال در حین تنظیم اولیه حلقه به عنوان یک ایستگاه با انتخاب می شود حداکثر مقدارآدرس های مک اگر مانیتور فعال از کار بیفتد، روش اولیه سازی حلقه تکرار می شود و یک مانیتور فعال جدید انتخاب می شود. یک شبکه Token Ring می تواند تا 260 گره را شامل شود.
هاب حلقه نشانه می تواند فعال یا غیرفعال باشد. یک هاب غیرفعال به سادگی پورت ها را به صورت داخلی به هم متصل می کند تا ایستگاه های متصل به آن پورت ها یک حلقه را تشکیل دهند. MSAU غیرفعال تقویت سیگنال یا همگام سازی مجدد را انجام نمی دهد.
یک هاب فعال عملکردهای بازسازی سیگنال را انجام می دهد و بنابراین گاهی اوقات مانند استاندارد اترنت به عنوان یک تکرار کننده نامیده می شود.
به طور کلی، شبکه Token Ring دارای یک پیکربندی ترکیبی ستاره-حلقه است. گره های انتهایی در یک توپولوژی ستاره ای به MSAU متصل می شوند و خود MSAU ها از طریق پورت های ویژه Ring In (RI) و Ring Out (RO) ترکیب می شوند تا یک حلقه فیزیکی ستون فقرات را تشکیل دهند.
تمام ایستگاه های موجود در رینگ باید با سرعت یکسانی کار کنند، 4 مگابیت در ثانیه یا 16 مگابیت بر ثانیه. کابل های اتصال ایستگاه به هاب را کابل شاخه (کابل لوب) و کابل های اتصال هاب را کابل ترانک می گویند.
فناوری Token Ring به شما امکان می دهد از انواع مختلفی از کابل برای اتصال ایستگاه های انتهایی و هاب استفاده کنید:
– STP نوع 1 - جفت تابیده محافظ محافظ (Shielded Twistedpair).
مجاز به ترکیب حداکثر 260 ایستگاه در یک حلقه با طول کابل های شاخه تا 100 متر است.
– UTP نوع 3، UTP نوع 6 - جفت پیچ خورده بدون محافظ (Unshielded Twistedpair). حداکثر تعداد ایستگاه ها با کابل های قطره تا 45 متر به 72 کاهش می یابد.
- کابل فیبر نوری.
فاصله بین MSAU های غیرفعال می تواند با استفاده از کابل STP نوع 1 تا 100 متر و با استفاده از کابل UTP نوع 3 تا 45 متر باشد. حداکثر فاصله بین MSAU های فعال بسته به نوع کابل به ترتیب به 730 متر یا 365 متر افزایش می یابد.
حداکثر طول یک حلقه Token Ring 4000 متر است. محدودیت‌های حداکثر طول حلقه و تعداد ایستگاه‌های یک حلقه در فناوری Token Ring به اندازه فناوری اترنت سختگیرانه نیست. در اینجا، این محدودیت ها عمدتاً مربوط به زمان چرخش نشانگر در اطراف حلقه است.
تمام مقادیر زمان‌بندی روی آداپتورهای شبکه گره‌های شبکه Token Ring قابل تنظیم هستند، بنابراین می‌توانید یک شبکه Token Ring با مقدار زیادایستگاه ها و با طول حلقه بیشتر.
مزایای فناوری Token Ring:
تحویل پیام تضمینی
سرعت انتقال داده بالا (تا 160٪ اترنت).
معایب تکنولوژی Token Ring:
به دستگاه های گران قیمت دسترسی به رسانه نیاز دارد.
اجرای این فناوری دشوارتر است.
2 کابل مورد نیاز است (برای افزایش قابلیت اطمینان): یکی ورودی، دیگری خروجی از رایانه به هاب.
هزینه بالا (160-200٪ اترنت).
فن آوریFDDI
فناوری FDDI (Fiber Distributed Data Interface) اولین فناوری LAN است که در آن رسانه انتقال داده یک کابل فیبر نوری است. این فناوری در اواسط دهه 80 ظاهر شد.
فناوری FDDI عمدتاً مبتنی بر فناوری Token Ring است که از روش دسترسی رمز عبور پشتیبانی می کند.
شبکه FDDI بر اساس دو حلقه فیبر نوری ساخته شده است که مسیرهای اصلی و پشتیبان انتقال داده بین گره های شبکه را تشکیل می دهند. داشتن دو حلقه اصلی ترین راه برای افزایش انعطاف پذیری در شبکه FDDI است و گره هایی که می خواهند از این پتانسیل افزایش قابلیت اطمینان استفاده کنند باید به هر دو حلقه متصل شوند.
در حالت عادی شبکه، داده ها از طریق تمام گره ها و تمام بخش های کابل فقط از حلقه اصلی (اصلی) عبور می کنند، این حالت حالت Thru نامیده می شود - "از طریق" یا "ترانزیت". حلقه ثانویه (Secondary) در این حالت استفاده نمی شود.
در صورت بروز نوعی خرابی که بخشی از حلقه اولیه قادر به انتقال داده نیست (به عنوان مثال، قطع کابل یا خرابی گره)، حلقه اولیه با حلقه ثانویه ادغام می شود و دوباره یک حلقه واحد را تشکیل می دهد. این حالت از عملکرد شبکه را Wrap می نامند، یعنی حلقه های «تا کن» یا «تا کن». عملیات تا شدن با استفاده از هاب ها و/یا آداپتورهای شبکه FDDI انجام می شود.
برنج. 3.11. IVS با دو حلقه چرخه ای در حالت اضطراری
برای ساده کردن این روش، داده های حلقه اولیه همیشه در یک جهت منتقل می شود (در نمودارها، این جهت در خلاف جهت عقربه های ساعت نشان داده شده است)، و در ثانویه - در جهت مخالف (در جهت عقربه های ساعت نشان داده شده است). بنابراین زمانی که یک حلقه مشترک از دو حلقه تشکیل می‌شود، فرستنده‌های ایستگاه‌ها همچنان به گیرنده‌های ایستگاه‌های مجاور متصل می‌مانند که امکان ارسال و دریافت صحیح اطلاعات توسط ایستگاه‌های مجاور را فراهم می‌کند.
شبکه FDDI می تواند عملکرد خود را به طور کامل در صورت خرابی عناصر خود بازیابی کند. با خرابی های متعدد، شبکه به چندین شبکه نامرتبط تقسیم می شود.
حلقه ها در شبکه های FDDI به عنوان یک رسانه مشترک انتقال داده مشترک در نظر گرفته می شوند، بنابراین روش دسترسی خاصی برای آن تعریف شده است. این روش به روش دسترسی شبکه های Token Ring بسیار نزدیک است و به آن روش Token ring نیز می گویند.
تفاوت در روش دسترسی این است که زمان نگهداری توکن در شبکه FDDI یک مقدار ثابت نیست. این زمان به بارگذاری حلقه بستگی دارد - با بار کوچک افزایش می یابد و با اضافه بارهای زیاد می تواند به صفر کاهش یابد. این تغییرات روش دسترسی فقط بر ترافیک ناهمزمان تأثیر می‌گذارد که برای تأخیرهای فریم کوچک حیاتی نیست. برای ترافیک همزمان، زمان نگهداری رمز همچنان یک مقدار ثابت است.
فناوری FDDI در حال حاضر از انواع کابل ها پشتیبانی می کند:
- کابل فیبر نوری؛
- جفت پیچ خورده بدون محافظ رده 5. آخرین استاندارد دیرتر از استاندارد نوری ظاهر شد و TP-PMD (وابسته به رسانه فیزیکی) نامیده می شود.
فناوری فیبر نوری فراهم می کند بودجه لازمبرای انتقال داده از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر از طریق فیبر نوری و تعریف می کند:
به عنوان اولیه استفاده کنید محیط فیزیکیکابل فیبر نوری چند حالته 62.5/125 میکرومتر؛
الزامات قدرت سیگنال نوری و حداکثر تضعیف بین گره های شبکه. برای کابل استاندارد چند حالته، این الزامات منجر به محدودیت فاصله 2 کیلومتری بین گره ها می شود و برای کابل تک حالته، بسته به کیفیت کابل، فاصله به 10-40 کیلومتر افزایش می یابد.
الزامات برای سوئیچ های بای پس نوری و فرستنده و گیرنده نوری.
پارامترهای کانکتورهای نوری MIC (اتصال رابط رسانه ای)، علامت گذاری آنها.
استفاده برای انتقال نور با طول موج 1.3 نانومتر.
حداکثر طول کل یک حلقه FDDI 100 کیلومتر است، حداکثر تعداد ایستگاه های متصل دوگانه در حلقه 500 است.
فن آوری FDDI برای استفاده در مناطق بحرانی شبکه ها - در اتصالات ستون فقرات بین توسعه داده شد شبکه های بزرگمانند ساخت شبکه ها و همچنین برای اتصال سرورهای با کارایی بالا به شبکه. بنابراین، الزامات اصلی، توسعه دهندگان ( کرامت):
- اطمینان از سرعت انتقال داده بالا،
- تحمل خطا در سطح پروتکل؛
- فواصل زیاد بین گره های شبکه و تعداد زیادی ازایستگاه های متصل
همه این اهداف محقق شده است. در نتیجه، فناوری FDDI با کیفیت بالا، اما بسیار گران بود ( نقص). حتی معرفی یک گزینه جفت پیچ خورده ارزان‌تر نیز هزینه اتصال یک گره را به یک شبکه FDDI کاهش نداده است. بنابراین، تمرین نشان داده است که حوزه اصلی کاربرد است فن آوری های FDDIبه ستون فقرات شبکه های متشکل از چندین ساختمان و همچنین شبکه هایی در مقیاس یک شهر بزرگ، یعنی کلاس MAN تبدیل شده اند.
فن آوریسریعشبکه محلی کابلی
نیاز به فناوری پرسرعت و در عین حال کم هزینه برای اتصال ایستگاه های کاری قدرتمند به یک شبکه، در اوایل دهه 90 منجر به ایجاد یک گروه ابتکاری شد که به دنبال یک اترنت جدید بودند، فناوری که به همان اندازه ساده و موثر بود، اما در 100 مگابیت بر ثانیه
کارشناسان به دو گروه تقسیم شدند که در نهایت منجر به ظهور دو استاندارد شد که در پاییز 1995 تصویب شد: کمیته 802.3 استاندارد Fast Ethernet را تأیید کرد که تقریباً به طور کامل فناوری اترنت 10 مگابیت در ثانیه را تکرار می کند.
فناوری Fast Ethernet روش دسترسی CSMA/CD را دست نخورده نگه می دارد و همان الگوریتم و پارامترهای زمانی یکسان را در بازه های بیتی باقی می گذارد (فاصله بیت خود 10 برابر کاهش می یابد). تمام تفاوت های بین اترنت سریع و اترنت در سطح فیزیکی آشکار می شود.
استاندارد Fast Ethernet سه ویژگی لایه فیزیکی را تعریف می کند:
- 100Base-TX برای 2 جفت UTP رده 5 یا 2 جفت STP نوع 1 (روش کدگذاری 4V/5V).
- l00Base-FX برای کابل فیبر نوری چند حالته با دو فیبرهای نوری(روش کدگذاری 4V/5V)؛
- 100Base-T4 که بر روی 4 جفت UTP دسته 3 کار می کند، اما تنها از سه جفت برای انتقال در یک زمان استفاده می کند و از جفت باقی مانده برای تشخیص برخورد (روش رمزگذاری 8B/6T).
استانداردهای l00Base-TX/FX می توانند در حالت تمام دوبلکس کار کنند.
حداکثر قطر یک شبکه اترنت سریع تقریباً 200 متر است و مقادیر دقیق تر به مشخصات محیط فیزیکی بستگی دارد. در دامنه برخورد سریع اترنت، بیش از یک تکرارکننده کلاس I (اجازه ترجمه کدهای 4V/5V به کدهای 8V/6T و بالعکس) و بیش از دو تکرارکننده کلاس II (مجاز ترجمه کدها را نمی دهد) مجاز نیست.
فناوری اترنت سریع هنگام کار بر روی یک جفت پیچ خورده به دو پورت اجازه می دهد تا کارآمدترین حالت کار را به دلیل رویه مذاکره خودکار - سرعت 10 مگابیت در ثانیه یا 100 مگابیت در ثانیه و همچنین حالت نیمه دوبلکس یا تمام دوبلکس انتخاب کنند.
فناوری اترنت گیگابیت
Gigabit Ethernet یک گام جدید 1000 Mbps به سلسله مراتب سرعت خانواده اترنت اضافه می کند. این مرحله به شما امکان می دهد تا به طور مؤثر شبکه های محلی بزرگ بسازید، که در آن سرورهای قدرتمند و ستون فقرات سطوح پایین تر شبکه با سرعت 100 مگابیت بر ثانیه کار می کنند و ستون فقرات اترنت گیگابیتی آنها را به هم متصل می کند و حاشیه به اندازه کافی بزرگ از توان عملیاتی را فراهم می کند.
توسعه دهندگان فناوری اترنت گیگابیت، تداوم زیادی را با فناوری های اترنت و اترنت سریع حفظ کرده اند. گیگابیت اترنت از فرمت‌های فریم مشابه نسخه‌های قبلی اترنت استفاده می‌کند، در حالت‌های دوطرفه کامل و نیمه دوطرفه کار می‌کند، و از روش دسترسی CSMA/CD یکسان بر روی یک رسانه مشترک با حداقل تغییرات پشتیبانی می‌کند.
برای اطمینان از حداکثر قطر شبکه قابل قبول 200 متر اینچ نیم دوبلکستوسعه دهندگان فناوری حداقل اندازه فریم را 8 برابر (از 64 به 512 بایت) افزایش دادند. همچنین مجاز است چندین فریم را پشت سر هم، بدون آزاد کردن رسانه، در فاصله زمانی 8096 بایت ارسال کند، سپس فریم ها نباید به 512 بایت اضافه شوند. پارامترهای باقی مانده از روش دسترسی و حداکثر اندازه فریم بدون تغییر باقی ماندند.
در تابستان سال 1998، استاندارد 802.3z به تصویب رسید که استفاده از سه نوع کابل را به عنوان یک رسانه فیزیکی تعریف می کند:
- فیبر نوری چند حالته (فاصله تا 500 متر)،
- فیبر نوری تک حالته (فاصله تا 5000 متر)،
- کواکسیال دوتایی (twinax)، که از طریق آن داده ها به طور همزمان روی دو هادی مسی محافظ در فاصله حداکثر 25 متر منتقل می شود.
برای توسعه یک نوع اترنت گیگابیتی بر روی UTP رده 5، الف گروه ویژه 802.3ab که قبلاً پیش نویس استانداردی را برای عملکرد بیش از 4 جفت UTP رده 5 ایجاد کرده است. انتظار می رود که این استاندارد در آینده نزدیک تصویب شود.
توسعه سریع شبکه های محلی، که اکنون در استاندارد اترنت 10 گیگابیتی و فناوری های شبکه بی سیم IEEE 802.11b/a تجسم یافته است، توجه بیشتری را به خود جلب می کند. برای شبکه های کابلی، فناوری اترنت اکنون به استاندارد واقعی تبدیل شده است. و اگرچه فناوری اترنت برای مدت طولانی به شکل کلاسیک خود یافت نشده است، ایده هایی که در ابتدا در پروتکل IEEE 802.3 ارائه شده بودند، هم در فناوری اترنت سریع و هم در اترنت گیگابیتی ادامه منطقی خود را دریافت کردند. برای رعایت انصاف تاریخی، یادآور می‌شویم که فناوری‌هایی مانند Token Ring، ARCNET، 100VG-AnyLAN، FDDI و Apple Talk نیز شایسته توجه هستند. خوب. بیایید عدالت تاریخی را احیا کنیم و فناوری های روزهای گذشته را به یاد بیاوریم.
فکر می کنم نمی توانم در مورد پیشرفت سریع صنعت نیمه هادی در دهه گذشته به شما بگویم. تجهیزات شبکه به سرنوشت کل صنعت دچار شد: بهمنی از رشد تولید، سرعت بالا و حداقل قیمت. در سال 1995 که نقطه عطفی در تاریخ اینترنت محسوب می شود، حدود 50 میلیون پورت جدید اترنت فروخته شد. شروع بدی برای تسلط بر بازار نیست، که طی پنج سال آینده بسیار زیاد شد.
برای تجهیزات تخصصی مخابرات، این سطح قیمت در دسترس نیست. پیچیدگی دستگاه نقش خاصی بازی نمی کند - سوال بیشتر در کمیت است. اکنون کاملاً طبیعی به نظر می رسد، اما ده سال پیش، تسلط مطلق اترنت کاملاً آشکار نبود (به عنوان مثال، هنوز هیچ رهبر روشنی در شبکه های صنعتی وجود ندارد).
با این حال، تنها در مقایسه با سایر روش های ساخت شبکه می توان مزایا (یا معایب) رهبر امروزی را آشکار کرد.
راه های اصلی دسترسی به رسانه به رسانه انتقال
اصول فیزیکی که بر اساس آن تجهیزات کار می کنند چندان پیچیده نیستند. با توجه به روش دسترسی به رسانه انتقال می توان آنها را به دو دسته قطعی و غیر قطعی تقسیم کرد.
با روش‌های دسترسی قطعی، رسانه انتقال با استفاده از یک مکانیسم کنترل ویژه که انتقال داده‌های گره را برای مدت زمان معینی تضمین می‌کند، بین گره‌ها توزیع می‌شود.
رایج ترین (اما به هیچ وجه تنها) روش های دسترسی قطعی، روش نظرسنجی و روش انتقال است. روش نظرسنجی در شبکه های محلی کاربرد کمی دارد، اما به طور گسترده در صنعت برای کنترل فرآیند استفاده می شود.
روش انتقال، از طرف دیگر، برای انتقال داده ها بین رایانه ها راحت است. اصل عملیات شامل انتقال یک پیام سرویس - یک نشانه - از طریق یک شبکه با توپولوژی منطقی حلقه است.
به دست آوردن یک رمز به دستگاه اجازه دسترسی به منبع مشترک را می دهد. انتخاب در ایستگاه کاریدر این مورد تنها به دو گزینه محدود می شود. در هر صورت، باید توکن را به دستگاه بعدی در صف ارسال کند. علاوه بر این، این می تواند پس از تحویل داده ها به مخاطب (در صورت وجود) یا بلافاصله (در صورت عدم وجود اطلاعاتی که نیاز به انتقال دارد) انجام شود. هیچ نشانه ای در شبکه برای مدت زمان عبور داده وجود ندارد، سایر ایستگاه ها قادر به ارسال نیستند و برخوردها در اصل غیرممکن است. برای پردازش خطاهای احتمالی، در نتیجه ممکن است نشانگر از بین برود، مکانیسمی برای بازسازی آن وجود دارد.
روش های دسترسی تصادفی غیر قطعی نامیده می شوند. آنها رقابت همه گره های شبکه را برای حق انتقال فراهم می کنند. امکان انتقال چندین گره به طور همزمان وجود دارد که منجر به برخورد می شود.
متداول ترین روش از این نوع CSMA / CD (دسترسی چندگانه با حس حامل / تشخیص برخورد) است - دسترسی چندگانه با حس حامل / تشخیص برخورد. قبل از شروع انتقال داده، دستگاه به شبکه "گوش می دهد" تا مطمئن شود که هیچ کس دیگری از آن استفاده نمی کند. اگر رسانه انتقال توسط شخصی در آن لحظه استفاده شود، آداپتور انتقال را به تاخیر می اندازد، در غیر این صورت، شروع به انتقال داده می کند.
در صورتی که دو آداپتور با شناسایی یک خط آزاد به طور همزمان شروع به ارسال کنند، برخورد رخ می دهد. وقتی تشخیص داده شد، هر دو انتقال قطع می‌شود و دستگاه‌ها پس از مدتی زمان دلخواه، ارسال را تکرار می‌کنند (البته، قبلاً برای شلوغی دوباره به کانال گوش داده‌اند). برای به دست آوردن اطلاعات، یک دستگاه باید تمام بسته های موجود در شبکه را دریافت کند تا مشخص شود که آیا مقصد است یا خیر.
از تاریخچه اترنت
اگر بحث خود را در مورد شبکه های محلی با هر فناوری دیگری شروع کنیم، اهمیت واقعی اترنت در حال حاضر در این زمینه را در نظر نمی گیریم. چه به میل شرایط و چه به دلیل مزیت های فنی، اما امروزه بدون رقابت است و حدود 95 درصد بازار را به خود اختصاص داده است.
تولد اترنت 22 می 1973 است. در چنین روزی بود که رابرت متکالف و دیوید بوگز شرحی از یک شبکه آزمایشی که در مرکز تحقیقات زیراکس ساخته بودند منتشر کردند. این بر اساس یک کابل کواکسیال ضخیم بود و سرعت انتقال داده 2.94 مگابیت بر ثانیه را ارائه می کرد. تکنولوژی جدیدبه افتخار شبکه رادیویی دانشگاه هاوایی ALOHA که از مکانیزم مشابهی برای تقسیم رسانه انتقال (هوای رادیویی) استفاده می کرد، اترنت (اترنت) نام گرفت.
در پایان دهه 1970، یک پایه نظری محکم برای اترنت ایجاد شد. و در فوریه 1980 زیراکس به همراه DEC و Intel توسعه IEEE را ارائه کردند که سه سال بعد به عنوان استاندارد 802.3 تایید شد.
روش دسترسی به رسانه اترنت غیر قطعی است و دسترسی چندگانه با حس حامل با تشخیص برخورد (CSMA/CD) است. به زبان ساده، دستگاه ها رسانه انتقال را به طور تصادفی به اشتراک می گذارند. در این حالت، الگوریتم می‌تواند منجر به وضوح بسیار دور از رقابت بین ایستگاه‌ها برای دسترسی به رسانه شود. این به نوبه خود می تواند تاخیرهای دسترسی طولانی را ایجاد کند، به خصوص در شرایط ازدحام. در موارد شدید، سرعت انتقال ممکن است به صفر برسد.
با توجه به این رویکرد نامرتب برای مدت طولانیاعتقاد بر این بود (و هنوز هم هست) که اترنت انتقال داده با کیفیت بالا را ارائه نمی دهد. پیش بینی می شد که ابتدا با نشانگر Token Ring و سپس توسط ATM جایگزین شود، اما در واقعیت همه چیز برعکس شد.
این واقعیت که اترنت هنوز بر بازار تسلط دارد به دلیل تغییرات بزرگی است که از زمان وجود 20 ساله خود متحمل شده است. این «گیگابیت» به صورت دوبلکس کامل، که اکنون در شبکه‌های سطح پایه می‌بینیم، شباهت کمی به جد خانواده 10Base 5 دارد. در عین حال، پس از معرفی 10Base-T، سازگاری در هر دو حفظ می‌شود. سطح تعامل دستگاه و در سطح زیرساخت کابلی.
تکامل از ساده به پیچیده، رشد همراه با نیازهای کاربر، کلید موفقیت باورنکردنی این فناوری است. خودتان قضاوت کنید:
- مارس 1981 - 3Com یک فرستنده و گیرنده اترنت را معرفی کرد.
- سپتامبر 1982 - اولین آداپتور شبکه برای رایانه شخصی ایجاد شد.
- 1983 - مشخصات IEEE 802.3 ظاهر شد، توپولوژی باس شبکه 10Base 5 (اترنت ضخیم) و 10Base 2 (اترنت نازک) تعریف شد. سرعت انتقال - 10 مگابیت در ثانیه. حداکثر فاصله بین نقاط یک بخش تعیین شده است - 2.5 کیلومتر.
- 1985 - نسخه دوم مشخصات IEEE 802.3 (Ethernet II) منتشر شد که در آن تغییرات جزئی در ساختار هدر بسته ایجاد شد. شناسایی سخت دستگاه های اترنت (آدرس های MAC) تشکیل شده است. یک لیست آدرس ایجاد شده است که در آن هر سازنده می تواند یک محدوده منحصر به فرد را ثبت کند (در حال حاضر فقط 1250 دلار).
- سپتامبر 1990 - IEEE فناوری 10Base-T (جفت پیچ خورده) را با توپولوژی فیزیکی ستاره و هاب تأیید کرد. توپولوژی منطقی CSMA/CD تغییر نکرده است. این استاندارد توسط SynOptics Communications توسعه یافته است نام متداوللاتیس نت؛
- 1990 - Kalpana (بعداً به سرعت همراه با غول آینده سیسکو که سوئیچ CPW16 را توسعه داد خریداری شد) یک فناوری سوئیچینگ مبتنی بر رد استفاده از خطوط ارتباطی مشترک بین تمام گره های بخش ارائه می دهد.
- 1992 - آغاز استفاده از سوئیچ ها (سوئیچ). سوئیچ با استفاده از اطلاعات آدرس موجود در بسته (آدرس MAC)، کانال های مجازی مستقل را بین جفت گره ها سازماندهی می کند. جابجایی تقریباً غیر محسوس به کاربر، یک مدل اترنت غیر قطعی (با رقابت برای پهنای باند) را به یک سیستم با انتقال داده تبدیل می کند.
- مشخصات IEEE 802.3x 1993 ظاهر می شود دوبلکس کاملو کنترل اتصال برای 10Base-T، مشخصات IEEE 802.1p چندپخشی و یک سیستم اولویت 8 سطحی را اضافه می کند. اترنت سریع پیشنهادی؛
- در ژوئن 1995، اترنت سریع، استاندارد IEEE 802.3u (100Base-T) معرفی شد.
این تاریخچه مختصر را می توان تکمیل کرد: اترنت خطوط کاملاً مدرنی به خود گرفته است ، اما توسعه فناوری ، البته ، متوقف نشده است - کمی بعد در مورد این صحبت خواهیم کرد.
ARCNET به طور غیر شایسته ای فراموش شده است
شبکه محاسباتی منابع متصل (ARCNET) یک معماری شبکه است که توسط Datapoint در اواسط دهه 70 توسعه یافت. ARCNET به عنوان یک استاندارد IEEE پذیرفته نشده است، اما تا حدی با IEEE 802.4 به عنوان یک شبکه عبور نشانه (حلقه منطقی) مطابقت دارد. بسته داده می تواند هر اندازه ای بین 1 تا 507 بایت باشد.
از بین تمام شبکه های محلی، ARCNET گسترده ترین قابلیت های توپولوژی را دارد. حلقه، اتوبوس مشترک، "ستاره"، "درخت" را می توان در همان شبکه اعمال کرد. علاوه بر این می توان از سگمنت های بسیار طولانی (تا چند کیلومتر) استفاده کرد. همان احتمالات گسترده در مورد رسانه انتقال اعمال می شود - هر دو کابل کواکسیال و فیبر نوری و همچنین جفت پیچ خورده مناسب هستند.
این استاندارد ارزان قیمت با سرعت کم - تنها 2.5 مگابیت در ثانیه - از تسلط بر بازار جلوگیری شد. هنگامی که Datapoint در اوایل دهه 90 ARCNET PLUS را با نرخ انتقال تا 20 مگابیت در ثانیه توسعه داد، زمان از قبل از دست رفته بود. اترنت سریع کوچکترین فرصتی برای استفاده گسترده برای ARCNET باقی نگذاشت.
با این وجود، به نفع پتانسیل بزرگ (اما هرگز محقق نشده) این فناوری، می توان گفت که در برخی از صنایع (معمولاً سیستم های کنترل فرآیند) این شبکه ها هنوز وجود دارند. دسترسی قطعی، قابلیت های پیکربندی خودکار، مذاکره در مورد نرخ ارز در محدوده 120 کیلوبیت بر ثانیه تا 10 مگابیت در ثانیه در شرایط سخت دنیای واقعی، ARCNET را به سادگی ضروری می کند.
علاوه بر این، ARCNET توانایی تعیین دقیق سیستم های کنترل را فراهم می کند حداکثر زماندسترسی به هر دستگاه در شبکه در هر بار با استفاده از یک فرمول ساده: T = (TDP + TOBSNb)SND، که در آن TDP و TOB به ترتیب زمان انتقال یک بسته داده و یک بایت هستند، بسته به نرخ انتقال انتخاب شده، Nb تعداد بایت های داده است، ND تعداد دستگاه های موجود در شبکه است.
Token Ring - یک نمونه کلاسیک از عبور یک نشانه
حلقه oken یکی دیگر از فناوری هایی است که ریشه در دهه 70 دارد. این توسعه غول آبی - IBM، که اساس استاندارد IEEE 802.5 است، نسبت به بسیاری از شبکه های محلی دیگر شانس موفقیت بیشتری داشت. Token Ring یک شبکه کلاسیک پاس توکن است. توپولوژی منطقی (و فیزیکی در اولین نسخه های شبکه) یک حلقه است. تغییرات مدرن تر بر روی جفت پیچ خورده در یک توپولوژی ستاره ساخته شده اند و با برخی رزروها با اترنت سازگار هستند.
نرخ بیت اولیه توصیف شده در IEEE 802.5 4 مگابیت در ثانیه بود، اما بعداً 16 مگابیت در ثانیه پیاده سازی شد. با توجه به روش منظم تر (قطعی) دسترسی به محیط، Token Ring اغلب در مراحل اولیه توسعه به عنوان بیشتر ترویج می شود. جایگزینی با کیفیتشبکه محلی کابلی.
علیرغم وجود یک طرح دسترسی اولویت (که به هر ایستگاه به طور جداگانه اختصاص داده شده بود)، امکان ارائه یک نرخ بیت ثابت (نرخ بیت ثابت، CBR) به یک دلیل بسیار ساده وجود نداشت: برنامه هایی که می توانستند از این طرح ها استفاده کنند. آن وقت وجود ندارد و اکنون تعداد زیادی از آنها وجود ندارد.
با توجه به این شرایط، تنها می توان تضمین کرد که عملکرد همه ایستگاه های شبکه به طور یکسان کاهش می یابد. اما این برای برنده شدن در رقابت کافی نبود و اکنون یافتن یک شبکه Token Ring واقعاً غیرممکن است.
FDDI - اولین شبکه LAN فیبر نوری
فناوری رابط داده های توزیع شده فیبر (FDDI) در سال 1980 توسط کمیته ANSI توسعه یافت. این اولین شبکه کامپیوتری بود که فقط از کابل فیبر نوری به عنوان رسانه انتقال استفاده کرد. دلایلی که تولید کنندگان را وادار به ایجاد FDDI کرد سرعت ناکافی (بیش از 10 مگابیت بر ثانیه) و قابلیت اطمینان (عدم طرح های اضافی) شبکه های محلی در آن زمان بود. علاوه بر این، این اولین تلاش (و نه چندان موفق) برای رساندن شبکه های انتقال داده به سطح «حمل و نقل» و رقابت با SDH بود.
استاندارد FDDI انتقال داده را از طریق یک حلقه دوبل از کابل فیبر نوری با سرعت 100 مگابیت در ثانیه تعیین می کند که به شما امکان می دهد یک کانال قابل اعتماد (رزرو شده) و سریع دریافت کنید. فواصل بسیار قابل توجه است - تا 100 کیلومتر در امتداد محیط. به طور منطقی، عملیات شبکه بر اساس عبور توکن ساخته شده است.
علاوه بر این، یک طرح اولویت بندی ترافیک توسعه یافته ارائه شد. در ابتدا ایستگاه های کاری به دو نوع سنکرون (دارای پهنای باند ثابت) و ناهمزمان تقسیم می شدند. دومی، به نوبه خود، رسانه انتقال را با استفاده از یک سیستم اولویت هشت سطحی توزیع کرد.
ناسازگاری با شبکه های SDH اجازه نمی دهد که FDDI جایگاه قابل توجهی را در زمینه شبکه های حمل و نقل اشغال کند. امروزه، این فناوری عملاً توسط ATM جایگزین شده است. و هزینه بالا هیچ شانسی برای FDDI در مبارزه با اترنت برای یک جایگاه محلی باقی نگذاشت. استاندارد و تلاش برای تغییر به کابل مسی ارزان تر کمک نکرد. فن آوری CDDI، بر اساس اصول FDDI، اما با استفاده از جفت تابیده به عنوان یک رسانه انتقال، رایج نبود و تنها در کتاب های درسی حفظ شد.
توسعه AT&T و HP - 100VG-AnyLAN
این فناوری مانند FDDI را می توان به نسل دوم شبکه های محلی نسبت داد. در اوایل دهه 90 با تلاش مشترک AT&T و HP به عنوان جایگزینی برای فناوری Fast Ethernet ایجاد شد. در تابستان 95 تقریباً همزمان با رقیب خود، وضعیت استاندارد IEEE 802.12 را دریافت کرد. 100VG-AnyLAN به دلیل تطبیق پذیری، قاطعیت و سازگاری کامل تر نسبت به اترنت با شبکه های کابلی موجود (جفت پیچ خورده رده 3) شانس خوبی برای برنده شدن داشت.
طرح کوارتت کدگذاری، با استفاده از یک کد اضافی 5 ولت / 6 ولت، امکان استفاده از کابل جفت پیچ خورده 4 جفتی رده 3 را فراهم کرد، که در آن زمان تقریباً از رده 5 مدرن رایج تر بود. دوره انتقال در واقع روسیه را تحت تأثیر قرار نداد ، جایی که به دلیل شروع بعدی ساخت سیستم های ارتباطی ، شبکه ها قبلاً در همه جا با استفاده از دسته 5 قرار داده شده بودند.
علاوه بر استفاده از سیم کشی قدیمی، هر هاب 100VG-AnyLAN را می توان برای پشتیبانی از فریم های 802.3 (اترنت) یا 802.5 (حلقه توکن) پیکربندی کرد. روش دسترسی به رسانه اولویت تقاضا، یک سیستم اولویت دو سطحی ساده را تعریف می‌کند - بالا برای برنامه‌های چند رسانه‌ای و پایین برای همه دیگر.
باید بگویم، این یک پیشنهاد جدی برای موفقیت بود. هزینه بالا به دلیل پیچیدگی بیشتر و تا حد زیادی نزدیک بودن فن آوری از تکرار توسط تولید کنندگان شخص ثالث خلاصه می شود. به این غیبت که قبلاً از Token Ring آشنا بود اضافه شد برنامه های کاربردی واقعیکه از سیستم اولویت بهره می برند. در نتیجه، 100Base-T توانست به طور دائمی و در نهایت رهبری صنعت را به دست گیرد.
ایده های فنی نوآورانه کمی بعد ابتدا در 100Base-T2 (IEEE 802.3u) و سپس در اترنت 1000Base-T "گیگابیت" کاربرد پیدا کردند.
Apple Talk، Local Talk
Apple Talk یک پشته پروتکل است که توسط اپل در اوایل دهه 80 پیشنهاد شد. در ابتدا از پروتکل های Apple Talk برای کار با آن استفاده می شد تجهیزات شبکه، که در مجموع به عنوان Local Talk (آداپتورهای ساخته شده در رایانه های اپل) شناخته می شود.
توپولوژی شبکه به عنوان یک اتوبوس مشترک یا "درخت" ساخته شد، حداکثر طول آن 300 متر، سرعت انتقال 230.4 کیلوبیت بر ثانیه بود. وسیله انتقال - جفت پیچ خورده محافظ. بخش Local Talk می تواند تا 32 گره را متحد کند.
پهنای باند کم به‌سرعت توسعه آداپتورهایی را برای محیط‌های شبکه با پهنای باند بالاتر ضروری کرد: به ترتیب Ether Talk، Token Talk، و FDDI Talk برای Ethernet، Token Ring و FDDI. بنابراین، Apple Talk راه جهانی شدن در لایه پیوند داده را طی کرد و می تواند با هر پیاده سازی فیزیکی شبکه سازگار شود.
مانند اکثر محصولات دیگر اپل، این شبکه‌ها در دنیای «سیب» زندگی می‌کنند و عملاً با رایانه شخصی همپوشانی ندارند.
UltraNet - شبکه برای ابر رایانه ها
یکی دیگر از انواع شبکه های تقریبا ناشناخته در روسیه UltraNet است. به طور فعال با آن استفاده شده است سیستم های محاسباتیکلاسی از ابر رایانه ها و مین فریم ها، اما در حال حاضر به طور فعال توسط Gigabit Ethernet جایگزین شده است.
UltraNet از توپولوژی ستاره ای استفاده می کند و می تواند نرخ تبادل داده را تا 1 گیگابیت در ثانیه بین دستگاه ها ارائه دهد. این شبکه با پیاده سازی فیزیکی بسیار پیچیده و قیمت بسیار بالا قابل مقایسه با ابررایانه ها است. UltraNet توسط کامپیوترهای PC که به یک هاب مرکزی متصل هستند کنترل می شود. علاوه بر این، شبکه ممکن است شامل پل ها و روترهایی برای اتصال به شبکه های ساخته شده بر اساس آن باشد فناوری های اترنتیا حلقه توکن.
کابل کواکسیال و فیبر نوری را می توان به عنوان رسانه انتقال (برای فواصل تا 30 کیلومتر) استفاده کرد.
شبکه های صنعتی و تخصصی
لازم به ذکر است که شبکه های داده نه تنها برای ارتباط بین رایانه ها یا برای تلفن استفاده می شوند. هنوز یک طاقچه نسبتاً بزرگ از دستگاه های صنعتی و تخصصی وجود دارد. به عنوان مثال، فناوری CANBUS بسیار محبوب است، که برای جایگزینی سیم کشی های ضخیم و گران قیمت در اتومبیل ها با یک اتوبوس مشترک طراحی شده است. انتخاب زیادی در این زنجیره وجود ندارد ارتباطات فیزیکی، طول بخش محدود است، نرخ انتقال کم (تا 1 مگابیت در ثانیه). با این حال، CANBUS ترکیبی موفق از شاخص های کیفیت لازم برای اتوماسیون کوچک و متوسط و پایین است سطح قیمتپیاده سازی ها چنین سیستم هایی همچنین می توانند شامل ModBus، PROFIBUS، FieldBus باشند.
امروزه، منافع توسعه دهندگان کنترلر CAN به تدریج به سمت اتوماسیون خانگی تغییر می کند.
ATM به عنوان یک فناوری جهانی انتقال داده
شرح استاندارد ATM در انتهای مقاله بیهوده نیست. این شاید یکی از آخرین تلاش ها، اما ناموفق برای مبارزه با اترنت در زمینه خود باشد. این فناوری ها از نظر تاریخچه خلقت، سیر اجرا و ایدئولوژی دقیقاً متضاد یکدیگر هستند. اگر اترنت "از پایین به بالا، از خاص به عمومی" بالا رفت، سرعت و کیفیت را مطابق با نیازهای کاربران افزایش داد، ATM به روشی کاملاً متفاوت توسعه یافت.
در اواسط دهه 80، موسسه استانداردهای ملی آمریکا (ANSI) و کمیته مشاوره بین المللی تلفن و تلگراف (CCITT، CCITT) شروع به توسعه استانداردهای ATM (حالت انتقال ناهمزمان) به عنوان مجموعه ای از توصیه ها برای B-ISDN (یکپارچه باند پهن) کردند. خدمات شبکه دیجیتال). تنها در سال 1991، تلاش‌های علم دانشگاهی با ایجاد انجمن ATM، که هنوز توسعه فناوری را تعیین می‌کند، به اوج خود رسید. اولین پروژه بزرگی که با استفاده از این فناوری در سال 1994 ساخته شد، بزرگراه بود شبکه معروف NSFNET که قبلا از کانال T3 استفاده می کرد.
ماهیت کار ATM بسیار ساده است: شما باید انواع ترافیک (صدا، ویدئو، داده) را با هم ترکیب کنید، متراکم و از طریق یک کانال ارتباطی انتقال دهید. همانطور که در بالا ذکر شد، این نه از طریق هیچ پیشرفت فنی، بلکه از طریق سازش های متعدد حاصل می شود. از برخی جهات، این شبیه به روش حل معادلات دیفرانسیل است. داده های پیوسته به فواصل زمانی تقسیم می شوند که برای انجام عملیات سوئیچینگ به اندازه کافی کوچک هستند.
طبیعتاً چنین رویکردی کار دشوار توسعه دهندگان و سازندگان تجهیزات واقعی را بسیار پیچیده کرد و به طور غیرقابل قبولی برای بازار، زمان اجرا را به تاخیر انداخت.
اندازه حداقل بخش داده ها (سلول ها - در اصطلاح ATM) تحت تأثیر عوامل متعددی است. از یک طرف، افزایش اندازه، سرعت مورد نیاز پردازنده سوئیچ سلولی را کاهش می دهد و کارایی استفاده از کانال را بهبود می بخشد. از طرف دیگر، هرچه سلول کوچکتر باشد، انتقال زودتر امکان پذیر است.
در واقع، در حالی که یک سلول در حال انتقال است، دومین (حتی اولویت‌دارترین) در انتظار است. مکانیزم‌های قوی ریاضی، صف‌بندی و اولویت‌بندی می‌توانند کمی تأثیر را کاهش دهند، اما علت را از بین نمی‌برند. پس از یک آزمایش طولانی در سال 1989، اندازه سلول 53 بایت (5 بایت سرویس و 48 بایت داده) تعیین شد. بدیهی است که این اندازه برای سرعت های مختلف می تواند متفاوت باشد. اگر برای سرعت های 25 تا 155 مگابیت بر ثانیه اندازه 53 بایت مناسب است، برای گیگابیت 500 بایت بدتر نخواهد بود و برای 10 گیگابیت 5000 بایت نیز مناسب است. اما در این صورت مشکل سازگاری غیر قابل حل می شود. استدلال ها به هیچ وجه ماهیت آکادمیک ندارند - این محدودیت در سرعت سوئیچینگ بود که محدودیت فنی را برای افزایش سرعت ATM به بیش از 622 مگابیت در ثانیه تعیین کرد و هزینه را در سرعت های پایین تر به شدت افزایش داد.
سازش دوم ATM فناوری اتصال گرا است. قبل از یک جلسه انتقال، یک کانال مجازی فرستنده - گیرنده در لایه پیوند ایجاد می شود که توسط ایستگاه های دیگر قابل استفاده نیست، در حالی که در فناوری های مالتی پلکس آماری سنتی، اتصال برقرار نمی شود و بسته هایی با آدرس مشخص شده. برای این کار شماره پورت و شناسه اتصال که در هدر هر سلول وجود دارد در جدول سوئیچینگ وارد می شود. پس از آن، سوئیچ سلول های ورودی را بر اساس شناسه های اتصال در هدر آنها پردازش می کند. بر اساس این مکانیسم، تنظیم توان عملیاتی، تاخیر و حداکثر از دست دادن داده برای هر اتصال امکان پذیر است - یعنی اطمینان از کیفیت خاصی از خدمات.
همه این ویژگی‌ها، به‌علاوه سازگاری خوب با سلسله مراتب SDH، به ATM اجازه می‌دهد تا نسبتاً سریع به استانداردی برای شبکه‌های داده ستون فقرات تبدیل شود. اما با اجرای کامل تمامی امکانات تکنولوژی، مشکلات بزرگی به وجود آمد. همانطور که بیش از یک بار اتفاق افتاد، شبکه‌های محلی و برنامه‌های مشتری از عملکردهای ATM پشتیبانی نمی‌کردند و بدون آن، یک فناوری قدرتمند با پتانسیل بالا فقط یک تحول غیرضروری بین دنیای IP (در اصل اترنت) و SDH بود. این یک وضعیت بسیار ناگوار است که جامعه ATM سعی در اصلاح آن داشته است. متأسفانه برخی اشتباهات استراتژیک وجود داشت. با وجود تمام مزایای فیبر نوری نسبت به کابل‌کشی مسی، هزینه بالای کارت‌های رابط و پورت‌های سوئیچ، استفاده از دستگاه خودپرداز 155 مگابیت بر ثانیه را در این بخش از بازار بسیار گران کرده است.
انجمن ATM در تلاش خود برای تعریف راه حل های دسکتاپ با سرعت کم، خود را درگیر یک بحث ویرانگر در مورد اینکه کدام سرعت و نوع اتصال را هدف قرار می دهد، شده است. سازندگان به دو دسته تقسیم می شوند: حامیان کابل مسی با سرعت 25.6 مگابیت بر ثانیه و حامیان کابل نوری با سرعت 51.82 مگابیت بر ثانیه. پس از یک سری درگیری های پرمخاطب (51.82 مگابیت در ثانیه در ابتدا انتخاب شد)، انجمن ATM سرعت 25 مگابیت در ثانیه را به عنوان استاندارد اعلام کرد. اما زمان گرانبها برای همیشه از دست رفت. در بازار فناوری، ما مجبور بودیم نه با اترنت "کلاسیک" با رسانه انتقال مشترک آن، بلکه با اترنت سریع و 10Base-T سوییچ شده (با امید به ظهور سریع 100Base-T سوییچ شده) ملاقات کنیم. قیمت بالا، تعداد کم تولیدکنندگان، نیاز به خدمات با کیفیت تر، مشکلات درایورها و غیره. فقط وضعیت را بدتر کرد امیدها برای معرفی به بخش شبکه های شرکتی از بین رفت و موقعیت متوسط نسبتا ضعیف ATM برای مدتی ثابت شد. این جایگاه امروز در صنعت است.
ComputerPress 10 "2002