Файл: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА.doc

Некоторые фирмы производят стековые хабы. Они могут объеди-няться в единое целое через специальные разъемы. С точки зрения станций, стек хабов - это один хаб с большим числом портов, что позволяет преодолевать ограничения на число хабов между стан-циями [7].

Сетевые контроллеры. Устройством, реализующим тот или иной метод доступа к среде передачи, является сетевой контроллер. Через него обеспечивается соединение компьютера с сетью. Конструктивно он представляет собой плату, устанавливаемую в один из свободных слотов системной платы. С обратной стороны контроллера находятся разъемы для подключения его к кабельной системе. На некоторых платах там же имеются индикаторы, т.е. разноцветные лампочки, по которым можно определить, что в данный момент происходит с платой контроллера.

Платы для Ethernet могут иметь три вида разъемов (портов): BNC, DIX (AU.I) и RJ-45. На одной плате может быть один, два или три раз-нотипных разъема, но при этом плата подключается только к одной кабельной системе, т.е. используется только один разъем. Наиболее универсальной является плата со всеми тремя типами разъемов.

Как и любые другие платы, сетевые платы бывают 8-, 16- и 32-разрядными и могут иметь исполнение для разных компьютерных ар-хитектур: ISA, EISA, PCI, MCA.

Большинство сетевых плат предусматривает использование мик-росхемы ПЗУ удаленной загрузки (Remote Boot ROM). Это нужно для бездисковых станций (не имеющих ни винчестера, ни дисководов для дискет). Загрузка операционной системы в память таких компьютеров происходит через сеть. Эта микросхема инициирует процесс загрузки.

Если плата универсальная, на ней задается тип кабельной систе-мы, т.е. то, какой разъем будет использоваться.

Некоторые платы с ВМС-разъемами имеют собственный термина-тор (On-board Terminator). Если компьютер будет стоять в конце ка-бельного сегмента, то подсоединять обычный терминатор к Т-кон-нектору не потребуется, но надо поставить соответствующий пере-ключатель в положение «разрешить использование встроенного тер-минатора».

Параметры сетевых плат устанавливаются с помощью специаль-ных перемычек (jumper) или с помощью специального программного обеспечения, поставляемого вместе с платой, - безджамперные (jumper-less) платы.

Рис. 13.7. Формат маркера:

SD - начальный разделитель; АС - контроль доступа; ED - конце­вой разделитель

Наряду с платами существуют два других вида сетевых контрол-леров: PCMCIA-карты -для подключения к сети портативных компью-теров и Pocket-адаптеры - для подключения к параллельному порту. Pocket-адаптер может применяться и для настольных компьютеров, если требуется кабельное подключение к сети без вскрытия корпуса. Настройка этих адаптеров идет с помощью специального программ-ного обеспечения. Вместе с ними поставляются драйверы для раз-личных сетевых операционных систем.

У Pocket-адаптеров обычно бывают один или два сетевых разъема (в этом случае это ВМС и RJ-45, для DIX-разъема физически не оста-ется места). PCIMCIA-карты вообще не имеют сетевого разъема. К ним подключается специальное переходное устройство [7].

Технологии локальных вычислительных сетей. Приведенные в качестве примеров стандарты для локальных сетей в п. 13.3 и рас-смотренная в данном параграфе технология сетей Ethernet являются довольно распространенными, но далеко не единственными.

Технология Token Ring. Популярностью пользуются технологии с кольцевыми структурами сетей. Прежде всего это сети с методом доступа Token Ring (маркерное кольцо) [24]. Кроме кольцевых сетей маркерный метод доступа используется в сетях с топологией типа шина Token bus (маркерная шина) [25].

В сетях, соответствующих стандарту IEEE-802.5 циркулирует слу-жебный пакет - маркер длиной 3 байта (рис. 13.7.) Пакет имеет на-чальный и конечный разделители и байт «контроль доступа». По-следний служит для оповещения станций локальной сети о возможности сформировать пакет данных и передать его смежной по кольцу станции.

Рис. 13.8. Формат пакета «данные» в сети Token Ring:

FC - контроль пакета, определяет тип пакета и контрольный код подуровня доступа к среде передачи; DA - адрес назначения; SA -адрес источника; DATA - собственные данные; FSC - остаток от деления на полином циклического кода 32 степени; FS - статус па-кета; SFS - стартовая последовательность пакета; EFS - признак конца пакета; SD - начальный; ED - концевой разделитель

Рис. 13.9. Формат маркера FDDI

Если у станции есть потребность передать информацию, то она, получив маркер, преобразует его в пакет данных (рис. 13.8), имеющий в заголовке поле контроля доступа, аналогичное по назна-чению полю маркера, и передает следующей в кольце станции. В по-ле контроля доступа имеется бит, определяющий признак занятости.

Пакет распространяется по сети от адаптера к адаптеру, пока не найдет своего адресата, который установит в нем определенные биты для подтверждения того, что данные достигли адресата, и ретранс-лирует его вновь в кольцо. Пакет продолжит перемещение по кольцу до передавшей его станции. В ней производится проверка правиль-ной доставки пакета адресату, уничтожается прошедший по кольцу информационный пакет и порождается новый свободный маркер.

Технология FDDI (CDDI). Оптоволоконный интерфейс распреде-ления данных (FDDI - Fiber Distributed Data Interface, CDDI - Coaxial Distributed Data Interface) разработан в институте ANSI. Этот протокол во многом соответствует стандарту IEEE - 802.5 - Token Ring. В нем используется два типа пакетов «маркер FDDI» (рис. 13.9) и пакет «данные FDDI» (рис. 13.10).

Преамбула используется для синхронизации. Начальный раздели-тель идентифицирует начало пакета. Поле «контроль пакета» опре-деляет класс пакета, длину адреса пакета, принадлежность пакета подуровню MAC или LLC. Поле «статус пакета» имеет произвольную длину и содержит биты «обнаружена ошибка», «адрес опознан», «данные скопированы».

В FDDI маркер передается непосредственно после передачи пакета, не используются приоритеты и резервирование ресурсов системы и вводится понятие асинхронной и синхронной станции с определенными требованиями на интервалы времени между передачами в сети [8].

Рис. 13.10. Формат пакета данные FDDI:

Длина каждого поля в байтах. INFO - поле информации (ограничено общей возможной длиной кадра 4500 байт)

Основное отличие FDDI от Token Ring - использование волоконно-оптического кабеля, позволяющего поднять скорость передачи до 100 Мбит/с и использование двойного кольца, позволяющего повысить живучесть сети.

Стандарт Fast Ethernet IEEE 802.3U. В июне 1995 г. после двух лет разработки технология Fast Ethernet была стандартизиро-вана комитетом IEEE 802.3 (тем же комитетом в свое время был принят стандарт на классическую 10 Мбит/с Ethernet). Новый стан-дарт получил название IEEE 802.3U. Скорость передачи информа-ции 100 Мбит/с.

Топология сети. Для успешного применения технологии Fast Ethernet необходимо хорошо понимать все ограничения в тополо-гии и размерах сети, которые довольно необычны для специали-стов, привыкших к классическому Ethernet. Пожалуй, единственное, что осталось от старых правил, - это максимальное (при использо-вании UTP-неэкранированной витой пары) расстояние между кон-центратором и станцией, равное 100 м. Все остальное полностью изменилось.

Вводится понятие домена конфликтов, включающего в себя се-тевые устройства и часть кабельной системы, ограниченной мостами, маршрутизаторами или коммутаторами. Устройства из одного домена могут порождать конфликты при обмене данными, а устройства из разных доменов - нет. В классическом Ethernet все устройства, под-ключенные, например, к иерархической структуре концентраторов, образовывали один-единственный домен конфликтов.

В сети с Fast Ethernet организуются несколько доменов конфлик-тов, но с обязательным учетом класса повторителя используемого в доменах.

Рис. 13.11. Структура сети на повторителях класса II с использованием витой пары

Рис. 13.12. Структура сети на повторителях класса Г с использованием витой пары

В зависимости от времени задержки повторители Fast Ethernet де-лятся на два класса: I и II. Повторители описываются в стандарте IEEE 802.3D. Прозрачные повторители (transparent repeaters) исполь-зуют лишь одну среду передачи данных, вследствие чего время за-держек мало и эти повторители всегда соответствуют классу II. Пре-образующие повторители (translational repeaters) могут работать с не-сколькими средами передачи данных и поэтому производят дополни-тельное преобразование данных; время задержек возрастает, и удов-летворяются лишь требования к повторителям класса I.

В Fast Ethernet внутри одного домена конфликтов могут находить-ся не более двух повторителей класса II (рис. 13.11) или не более од-ного повторителя класса I (рис. 13.12). В противном случае общая задержка превысит допустимый порог, поэтому станции на разных концах домена не смогут корректно разрешать возникновение конфликтов.

Таблица 13.3. Зависимость максимального диаметра сети Fast Ethernet (домена конфликтов) от используемого оборудования, м

* Соединение двух активных устройств, например станции и коммутатора

или двух коммутаторов.

** В скобках указаны рекомендуемые максимальные расстояния от станции до

повторителя и между повторителями (для повторителей класса II).

*** ВОК - волоконно-оптический кабель.

Основные варианты построения сети и ее размеры указаны в табл. 13.3 [26].

Технология Gigabit Ethernet. Следующий шаг в развитии техно-логии Ethernet - разработка проекта стандарта IEEE-802.3z. Данный стандарт предусматривает скорость обмена информацией между станциями локальной сети 1 Гбит/с. Предполагается, что устройства Gigabit Ethernet будут объединять сегменты сетей с Fast Ethernet со скоростями 100 Мбит/с. Разрабатываются сетевые карты со скоро-стью 1 Гбит/с, а также серия сетевых устройств, таких как коммутато-ры и маршрутизаторы.

В сети с Gigabit Ethernet будет использоваться управление трафи-ком, контроль перегрузок и обеспечение качества обслуживания (qual-ity-of-service - QoS) [27]. Стандарт Gigabit Ethernet - один из серьез-ных соперников развивающейся сегодня технологии ATM [28].

Технология ATM. Сеть ATM имеет звездообразную топологию. Типичная сеть ATM строится на основе одного или нескольких комму-таторов, являющихся неотъемлемой частью данной коммуникацион-ной структуры. Простейший пример такой сети - один коммутатор, обеспечивающий коммутацию пакетов данных, и несколько оконечных устройств, которые одновременно могут выполнять функции как при-емников, так и передатчиков информации. Каждое оконечное устрой-ство имеет свой собственный выделенный физический канал в ком-мутаторе, что обеспечивает возможность обмена информацией меж-ду устройствами с использованием полной ширины полосы конкрет-ного канала.

Реализация таких важных принципов как однородность среды се-тевого взаимодействия и прозрачность для пользовательских прило-жений позволяет строить ATM-сети с использованием одних только коммутаторов, исключая мосты и маршрутизаторы. Маршрутизация пакетов осуществляется внутри коммутаторов со скоростью 155 Мбит/с на порт. Такая скорость гарантируется для всех устройств, подключенных к коммутатору.

Ячейки ATM. ATM - это метод передачи информации между уст-ройствами в сети маленькими пакетами фиксированной длины, на-званными ячейками (cells). Фиксация размеров ячейки имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с пакетами переменной длины. Во-первых, ячейки фиксированной длины требуют мини-мальной обработки при операциях маршрутизации в коммутаторах. Это позволяет максимально упростить схемные решения коммута-торов при высоких скоростях коммутации. Во-вторых, все виды об-работки ячеек по сравнению с обработкой пакетов переменной дли-ны значительно проще, так как отпадает необходимость в вычисле-нии длины ячейки. И наконец, в-третьих, в случае применения паке-тов переменной длины передача длинного пакета данных могла бы вызвать задержку выдачи в линию пакетов с речью или видео, что привело бы к их искажению.