Тема: Сравнение технологий Gigabit Ethernet, Fast Ethernet и Ethernet

Цель: обобщить и систематизировать знания по теме «Переход на технологию Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Спецификация. Формат кадра».

Время выполнения: 2 часа

Краткие теоретические сведения

Классическая 10-мегабитная сеть Ethernet устраивала большинство пользователей на протяжении около 15 лет. Однако в начале 90-х годов начала ощущаться ее недостаточная пропускная способность. Скорость обмена с сетью в 10 Мбит/с стала существенно меньше скорости внутренней шины компьютера, которая к тому времени превысила порог 1000 Мбит/с. Это приводило к замедлению работы сети не только серверов, но и рабочих станций, которые также стали использовать шину PCI.

Осенью 1985 года комитет 802.3 утвердил стандарт Fast Ethernet, почти полностью повторяющий технологию Ethernet 10 Мбит/с.

Технология Fast Ethernet сохранила в неприкосновенности метод доступа CSMA/CD, оставив в нем тот же алгоритм и те же временные параметры в битовых интервалах (сам битовый интервал уменьшился в 10 раз). Все отличия Fast Ethernet от Ethernet проявляются на физическом уровне. В стандарте Fast Ethernet определены три спецификации физического уровня: 100 Base – TX, 100 Base – FX, 100 Base – T4.

Максимальный диаметр сети Fast Ethernet равен приблизительно 200 м, а более точные значения зависят от спецификации физической среды. В домене коллизий Fast Ethernet допускается не более одного повторителя класса I и не более двух повторителей класса II.

Технология Fast Ethernet при работе на витой паре позволяет за счет процедуры автопереговоров двум портам выбрать наиболее эффективный режим работы – скорость 10 Мбит/с или 100 Мбит/с, а также полудуплексный и дуплексный режим.

Успех Fast Ethernet еще больше повысил интерес к высокоскоростным вариантам Ethernet. Следующий вариант - Fast Ethernet - был стандартизирован через три года.

Технология Gigabit Ethernet добавляет в иерархию скоростей семейства Ethernet новую ступень в 1000 Мбит/с. Эта ступень позволяет эффективно строить крупные локальные сети, в которых серверы и магистрали нижних уровней сети работают на скорости 100 Мбит/с, а магистраль Gigabit Ethernet объединяет их, обеспечивая достаточно большой запас пропускной способности.

Разработчики технологии Gigabit Ethernet сохранили большую степень преемственности с технологиями Ethernet и Fast Ethernet. В Gigabit Ethernet те же форматы кадров, что и в предыдущих версиях Ethernet; Gigabit Ethernet работает в дуплексном и полудуплексном режимах, поддерживая на разделяемой среде тот же метод доступа CSMA/CD с минимальными изменениями.

Специальная рабочая группа 802.3ab разработала Gigabit Ethernet на UTP категории 5. Для обеспечения скорости 1000 Мбит/с используются: одновременная передача данных по 4 неэкранированным витым парам; метод кодирования PAM – 5, передача информации в дуплексном режиме с выделением принимаемого сигнала из общего с помощью процессора DSP.

Задания к работе

1. Заполните таблицу:

Тип повторителей	Тип кодирования данных	Битовая скорость трансляции логических кодов	Порты
Повторители класса I
Повторители класса II

2. Выпишите стандарт 802.3.

3. Пользуясь информацией, представленной в таблицах 7, 8, 9, определите, какой запас устойчивости имеет конфигурация сети Fast Ethernet с одним повторителем класса I.

Задержки, вносимые сетевыми адаптерами, учитывают преамбулы кадров, поэтому время оборота нужно сравнивать с величиной 512 битовых интервала, то есть со временем передачи кадра минимальной длины без преамбулы.

Для повторителей класса I время оборота можно рассчитать следующим образом.

Задержки, вносимые прохождением сигналов по кабелю, рассчитываются на основании данных таблицы 8, в которой учитывается удвоенное прохождение сигнала по кабелю. Задержки, которые вносят два взаимодействующих через повторитель сетевых адаптера (или порта коммутатора), берутся из таблицы 9. Учитывая, что удвоенная задержка, вносимая повторителем класса I, равна 140 битовых интервалов, можно рассчитать время оборота для произвольной конфигурации сети, учитывая максимально возможные длины непрерывных сегментов кабелей, приведенные в таблице 7. Если получившееся значение меньше 512, значит, по критерию распознавания коллизий сеть является корректной. Стандарт 802.3 рекомендует оставлять запас в 4 битовых интервала для устойчиво работающей сети, но разрешает выбирать эту величину из диапазона от 0 до 5 битовых интервалов.

Таблица 7

Параметры сетей на основе повторителей класса I

Тип кабелей	Максимальный диаметр сети, м	Максимальная длина сегмента, м
Только витая пара (TX)
Только оптоволокно (FX)
Несколько сегментов на витой паре и один на оптоволокне		100 (TX) 160 (FX)
Несколько сегментов на витой паре и несколько сегментов на оптоволокне		100 (TX) 136 (FX)

Таблица 8

Задержки, вносимые кабелем

Тип кабеля	Удвоенная задержка в битовых интервалах
на 1 метр	на кабеле максимальной длины
UTP категории 3	1,14	114 (100 м)
UTP категории 4	1,14	114 (100 м)
UTP категории 5	1,112	111,2 (100 м)
STP	1,112	111,2 (100 м)
Оптоволокно	1,0	412 (412 м)

Таблица 9

Задержки, вносимые сетевыми адаптерами

Тип сетевых адаптеров	Максимальная задержка при полном обороте в битовых интервалах
Два адаптера TX/FX
Два адаптера Т4
Один адаптер TX/FX и один адаптер Т4

Рекомендуемая литература: 1.1, 1.2, 1.3, 2.2

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №7