Концентратори класів I та II

Стандарт IEEE 802.3 визначає два класи репітерних концентраторів, що відрізняються друг від друга своїми функціональними можливостями і можливими областями застосування. Кожен концентратор повинний мати маркірування свого класу у виді римської цифри I або II, вміщеної в кружок.

Концентратори (репітери) класу II - це класичні концентратори, що використовувалися із самого початку в мережах Ethernet. Саме тому їхнє застосування було дозволено й у мережах Fast Ethernet. Ці концентратори відрізняються тим, що безпосередньо повторюють сигнали, які надходять на них із сегмента і передають їх в інші сегменти без якого б то ні було перетворення (тобто вони не можуть перетворювати методи кодування мережних сигналів.) Тому до них можна підключати тільки сегменти, що використовують одну систему сигналів. Наприклад, до концентратора можуть підключатися тільки однакові сегменти 10 BASE-T або тільки однакові сегменти 100 BASE-TX. Можуть, щоправда, підключатися і різні сегменти, але вони повинні використовувати один код передачі, наприклад 10 BASE-T і 10 BASE-FL або 100 BASE-TX і 100 BASE-FX. Але дані концентратори не можуть поєднувати сегменти з різними системами кодування, наприклад 100 BASE-TX і 100 BASE-T 4.

Затримка сигналів у концентраторах класу II менше, ніж у концентраторах класу I. Відповідно до стандарту, вона повинна складати від 46 бітових інтервалів (для 100 BASE-TX / FX) до 67 бітових інтервалів (для 100 BASE-T 4). Звідси випливають обмеження на доповнюваності таких концентраторів і на кількість їхніх портів (як правило, вона не перевищує 24). Зате менша затримка концентратора дозволяє використовувати кабелі більшої довжини, тому що на роботоспроможність мережі впливає сумарна затримка сигналу в мережі, що включає в себе як затримки концентраторів, так і затримки в кабелях.

Для з'єднання концентраторів класу II між собою використовується спеціальний порт розширення (UpLink port). Кожен концентратор підключається цим портом до одному зі звичайних портів іншого концентратора.

Концентратори класу II складніші у виробництві, ніж концентратори класу I, тому що тимчасові вимоги, пропоновані до них, жорсткіші. Але при цьому можливості їх менше, тому в даний час їх поступово витісняють концентратори класу I.

Концентратори (репітери) класу I характеризуються тим, що вони перетворюють сигнали, які надходять по сегментах, у цифрову форму, перш ніж передавати їх в усі інші сегменти. На відміну від концентраторів класу II, вони здатні перетворювати коди, застосовувані в різних сегментах, тому до них можна одночасно приєднувати сегменти різних типів, наприклад 100 BASE-TX, 100 BASE-T 4 і 100 BASE-FX. Але цей процес перетворення вимагає часу, тому дані концентратори виявляються повільнішими (по стандарту, їхня затримка складає не більш 140 бітових інтервалів).

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1. Яка швидкість передачі даних використовується в сучасних ЛОМ?
2. Як виникла мережева технологія Ethernet та як вона розвивається?
3. Який стандарт описує мережа Ethernet та що він визначає?
4. Яки види кабелю використовуються в класичній мережі Ethernet?
5. Які існують різновиди мережі Ethernet та якими стандартами вони описуються?
6. Які топології можуть використовуватися в мережі Ethernet?
7. З чим пов’язані умови до граничної довжини мережі Ethernet?
8. Який код використовують в мережі Ethernet для передачі інформації та як він організується?
9. Яку довжину кабелю має технологія Ethernet та Fast Ethernet?
10. Перелічить назви типів середовищ мережі Ethernet та їх характеристики.
11. Перелічить назви типів середовищ мережі Fast Ethernet та їх характеристики.
12. Для чого використовують репітери та концентратори в мережі Ethernet?
13. В чому полягають функції репітерів та репітерних концентраторів в мережі Ethernet?

14. - 58 - - 59 -

    Які класи концентраторів визначає стандарт 802.3 та чим вони відрізняються?

Самостійна робота №9

ТЕМА: Мережеві технології Token-Ring та FDDI

Мережа Token-Ring

Мережа Token-Ring була запропонована фірмою IBM у 1985 році (перший варіант з'явився в 1980 році). Призначенням Token-Ring було об'єднання в мережу всіх типів комп'ютерів, що випускаються IBM (від персональних до великих). Уже той факт, що її підтримує фірма IBM, найбільший виробник комп'ютерної техніки, говорить про те, що їй необхідно приділити особливу увагу. Але не менш важливо і те, що Token-Ring є в даний час міжнародним стандартом IEEE 802.5. Це ставить дану мережу на один рівень по статусу з Ethernet.

Фірма IBM зробила усе можливе для максимально широкого поширення своєї мережі: була випущена докладна документація аж до принципових схем адаптерів. У результаті багато фірм, наприклад 3 COM, Novell, Western Digital, Proteon приступили до виробництва адаптерів. До речі, спеціально для цієї мережі, а також для іншої мережі IBM PC Network була розроблена концепція NetBIOS. Якщо в розробленій раніше мережі PC Network програми NetBIOS зберігалися в убудованій в адаптер постійної пам'яті, то в мережі Token-Ring уже застосовувалася емулююча NetBIOS програма, що дозволяло більш гнучко реагувати на особливості конкретної апаратури, підтримуючи при цьому сумісність із програмами більш високого рівня.

У порівнянні з апаратурою Ethernet апаратура Token-Ring виявляється помітно дорожчою тому, що використовує більш складні методи керування обміном, тому мережі Token-Ring поширені значно менше. Однак її застосування стає виправданим, коли потрібно забезпечити велику інтенсивність обміну (наприклад, при зв'язку з великими комп'ютерами) і обмежити час доступу.

Мережа Token-Ring має топологію «кільце», хоча зовні вона більше нагадує «зірку». Це зв'язано з тим, що окремі абоненти (комп'ютери) приєднуються до мережі не прямо, а через спеціальні концентратори або багатостанційні пристрою доступу (MSAU або MAU - Multistation Access Unit). Тому фізично мережа утворює «зірково-кільцеву» топологію. У дійсності ж абоненти поєднуються все-таки в «кільце», тобто кожний з них передає інформацію одному сусідньому абонентові, а приймає інформацію від іншого сусіднього абонента.

Концентратор (MAU) при цьому тільки дозволяє централізувати завдання конфігурації, відключення несправних абонентів, контроль за роботою мережі і т.д. Для приєднання кабелю до концентратора застосовуються спеціальні рознімання, що забезпечують сталість замкнутості кільця навіть при відключенні абонента від мережі. Концентратор у мережі може бути і один, у цьому випадку в «кільце» замикаються тільки абоненти, підключені до нього.

У кожнім кабелі, що з'єднує адаптери і концентратор (адаптерні кабелі, adapter cable), знаходяться насправді дві різноспрямовані лінії зв'язку. Такими ж двома різноспрямованими лініями зв'язку, що входять у магістральний кабель (path cable), поєднуються між собою в «кільце» різні концентратори, хоча для цієї ж мети може також використовуватися і одна односпрямована лінія зв'язку.

Конструктивно концентратор являє собою автономний блок з 8-ма розніманнями для підключення абонентів (комп'ютерів) за допомогою адаптерних кабелів і двома (крайніми) розніманнями для підключення до інших концентраторів за допомогою спеціальних магістральних кабелів. Існують настінний і настільний варіанти концентратора.

Кілька концентраторів можуть конструктивно поєднуватися в групу, кластер (cluster), усередині якого абоненти також з'єднані в єдине кільце. Застосування кластерів дозволяє збільшувати кількість абонентів, підключених до одного центру (наприклад, до 16, якщо в кластер входить два концентратори).

Як середовище передачі в мережі IBM Token-Ring спочатку застосовувалася кручена пари, але потім з'явилися варіанти апаратури для коаксіального кабелю, а також для оптоволоконного кабелю в стандарті FDDI. Кручена пари застосовується як неекранована (UTP), так і екранована (STP).

Основні технічні характеристики мережі Token-Ring наступні:

• максимальна кількість концентраторів типу IBM 8228 MAU – 12;
• максимальна кількість абонентів у мережі – 96;
• максимальна довжина кабелю між абонентом і концентратором — 45 м;
• максимальна довжина кабелю між концентраторами -45м;
• максимальна довжина кабелю, що з'єднує всі концентратори - 120м;
• швидкість передачі даних - 4 Мбіт/с і 16 Мбіт/с.

Усі приведені характеристики відносяться до випадку неекранованої кручений пари. У випадку застосування іншого середовища передачі характеристики мережі можуть відрізнятися. Наприклад, при використанні екранованої крученої пари кількість абонентів може бути збільшена до 260 (замість 96), довжина кабелю - до 100 м (замість 45), кількість концентраторів -до 33, а повна довжина кільця, що з'єднує концентратори - до 200 м. Оптоволоконний кабель дозволяє збільшувати довжину кабелю до 1 км.

- 60 - - 61 -

Як бачимо, мережа Token-Ring уступає мережі Ethernet як по припустимому розмірі мережі, так і по максимальній кількості абонентів. Що стосується швидкості передачі, то в даний час ведеться розробка версій Token-Ring на швидкість 100 Мбіт/с і на 1000 Мбіт/с. Фірма IBM зовсім не збирається відмовлятися від своєї мережі, розглядаючи її як гідного конкурента Ethernet.

Для передачі інформації в Token-Ring використовується варіант коду Ман-честер-П. Як і в будь-якій зіркоподібній топології, ніяких додаткових заходів по електричному узгодженню і зовнішньому заземленню не потрібно.

Для приєднання кабелю до мережного адаптера використовується зовнішнє 9-контактне рознімання типу DIN. Так само, як і адаптери Ethernet, адаптери Token-Ring мають на своїй платі перемикачі або перемички для настроювання адрес і переривань системної шини. Якщо мережу Ethernet можна побудувати тільки на адаптерах і кабелі, то для мережі Token-Ring обов'язково потрібно використати концентратори. Це також збільшує вартість апаратури Token-Ring.

У той же час на відміну від Ethernet мережа Token-Ring краще витримує велике навантаження (більше 30-40%) і забезпечує гарантований час доступу. Це вкрай необхідно, наприклад, у мережах виробничого призначення, у яких затримка реакції на зовнішню подію може привести до серйозних аварій.

У мережі Token-Ring використовується класичний маркерний метод доступу, тобто по «кільцю» постійно циркулює маркер, до якого абоненти можуть приєднувати свої пакети даних. Звідси випливає таке важливе достоїнство даної мережі, як відсутність конфліктів, але звідси ж випливають такі недоліки, як необхідність контролю за цілісністю маркера і залежність функціонування мережі від кожного з абонентів (у випадку несправності абонент обов'язково повинний бути виключений з «кільця»).

Для контролю за цілісністю маркера використовується один з абонентів (активний монітор). Його апаратура нічим не відрізняється від інших, але його програмні засоби стежать за тимчасовими співвідношеннями в мережі і формують у разі потреби новий маркер. Активний монітор вибирається при ініціалізації мережі, їм може бути будь-який комп'ютер мережі. Якщо активний монітор з якоїсь причини виходить з ладу, то включається спеціальний механізм, за допомогою якого інші абоненти (запасні монітори) приймають рішення про призначення нового активного монітора.

Маркер являє собою керуючий пакет довжиною три байти: байт початкового роздільника (SD - Start Delimiter), байт керування доступом (АС - Access Control) і байт кінцевого роздільника (ED - End Delimiter). Початковий і кінцевий роздільники являють собою не просто послідовності нулів і одиниць, а містять імпульси спеціального виду. Завдяки цьому дані роздільники не можна сплутати ні з якими іншими байтами пакетів. Чотири біти роздільника являють собою нульові біти в прийнятому кодуванні, а чотири інших біти не відповідають кодові Манчестер-П: протягом двох бітових інтервалів утримується один рівень сигналу, а протягом двох інших — інший рівень. У результаті такий збій синхронізації легко виявляється приймачем.

Байт керування розділений на чотири полz: три біти пріоритету, біт маркера, біт монітора і три біти резервування. Біти пріоритету дозволяють абонентові привласнювати пріоритет своїм пакетам або маркерові (пріоритет може бути від 0 до 7, причому 7 відповідає найвищому пріоритетові, а 0 — щонайнижчому). Абонент може приєднати до маркера свій пакет тільки тоді, коли його власний пріоритет такий же або вище пріоритету маркера. Біт маркера визначає, чи приєднаний до маркера пакет (одиниця відповідає маркерові без пакета, нуль - маркерові з пакетом). Біт монітора, встановлений в одиницю, говорить про те, що даний маркер переданий активним монітором. Біти резервування дозволяють абонентові зарезервувати своє право на подальше захоплення мережі, тобто, так сказати, зайняти чергу на обслуговування. Якщо пріоритет абонента вище, ніж поточне значення поля резервування, він може записати туди свій пріоритет замість колишнього.

Формат пакета Token-Ring крім початкового і кінцевого роздільників, а також байта керування доступом, містить також байт керування пакетом, мережні адреси приймача і передавача, дані, контрольну суму і байт стану пакету.

Призначення полів пакета наступне:

• початковий роздільник (SD) є ознакою початку пакета;
• байт керування доступом (АС) має те ж призначення, що й у маркері;
• байт керування пакетом (FC - Frame Control) визначає тип пакета (кадру).

Шестибайтові адреси відправника й одержувача пакета мають стандартний формат.

Поле даних містить у собі передану інформацію або інформацію керування обміном.

Поле контрольної суми являє собою 32-розрядну циклічну контрольну суму пакета (CRC).

Кінцевий роздільник є ознакою кінця пакета. Крім того, він визначає, чи є даний пакет проміжній або заключним у послідовності переданих пакетів, а також містить ознаку помилковості пакета (для цього виділені спеціальні біти).

Байт стану пакета говорить про те, що відбувалося з даним пакетом: чи був він прийнятий і скопійований у пам'ять приймача. По ньому відправник пакета довідується, чи дійшов пакет по призначенню і без помилок або його треба передавати заново.

Відзначимо, що більший припустимий розмір переданих даних в одному пакеті в порівнянні з мережею Ethernet може стати вирішальним фактором для збільшення продуктивності мережі. Теоретично для швидкості передачі 16 Мбіт/с довжина поля даних може досягати навіть 18 Кбайт, що дуже важливо при передачі великих обсягів даних. Але навіть при швидкості 4 Мбіт/с завдяки маркерному методові доступу мережа Token-Ring часто забезпечує велику фактичну швидкість передачі, чим більш швидка мережа Ethernet (10 Мбіт/с), особливо при великих навантаженнях (понад 30—40%), коли помітно позначається недосконалість методу CSMA / CD: великі непродуктивні витрати часу на вирішення конфліктів.

- 62 - - 63 -

Крім маркера і звичайного пакета, у мережі Token-Ring може передаватися спеціальний керуючий пакет, що служить для переривання передачі. Він може бути посланий у будь-який момент і в будь-якому місці потоку даних. Пакет цей складається усього з двох однобайтових полів — початкового і кінцевого роздільників описаного формату.

У більш швидкій версії Token-Ring (16 Мбіт/с і вище) застосовується так називаний метод раннього формування маркера (ETR -Early Token Release). Він дозволяє уникнути непродуктивного використання мережі в той час, поки пакет даних не повернеться по «кільцю» до свого відправника. Метод ETR зводиться до того, що відразу після передачі свого пакета, приєднаного до маркера, будь-який абонент видає в мережу новий вільний маркер, тобто всі інші абоненти можуть починати передачу своїх пакетів відразу ж після закінчення пакета попереднього абонента, не чекаючи, поки він завершить обхід усього кільця мережі.

Мережа FDDI

Мережа FDDI (від англійського Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконний розподілений інтерфейс даних) - це одна з новітніх розробок стандартів локальних мереж. Стандарт FDDI, запропонований Американським національним інститутом стандартів ANSI (специфікація ANSI X 3 T 9.5), споконвічно орієнтувався на високу швидкість передачі (100 Мбит/с) і на застосування перспективного оптоволоконного кабелю (довжина хвилі світла - 850 нм). Тому в даному випадку розроблювачі не були стиснуті рамками стандартів, що орієнтувалися на низькі швидкості й електричний кабель.

Вибір оптоволокна як середовища передачі визначив такі переваги нової мережі, як висока перешкодозахищеність, максимальна таємність передачі інформації і прекрасна гальванічна розв'язка абонентів. Висока швидкість передачі, що у випадку оптоволоконного кабелю досягається набагато простіше, дозволяє вирішувати багато задач, недоступних менш швидкісним мережам, наприклад, передачу зображень у реальному масштабі часу. Крім того, оптоволоконний кабель легко вирішує проблему передачі даних на відстань декількох кілометрів без ретрансляції, що дозволяє будувати набагато більші за розмірами мережі, що охоплюють навіть цілі міста і мають при цьому всі переваги локальних мереж (зокрема, низький рівень помилок). Досі апаратура FDDI не одержала ще широкого поширення але вважається перспективною.

За основу стандарту FDDI був узятий метод маркерного доступу, передбачений міжнародним стандартом IEEE 802.5 Token-Ring. Невеликі відмінності від цього стандарту визначаються необхідністю забезпечити високу швидкість передачі інформації на великі відстані. Топологія мережі FDDI - це «кільце», причому застосовується два різноспрямованих оптоволоконних кабеля, що дозволяє в принципі використовувати дуплексну передачу інформації з подвоєною ефективною швидкістю в 200 Мбіт/с (при цьому кожний із двох каналів працює на швидкості 100 Мбіт/с). Застосовується і «зірково-кільцева» топологія з концентраторами, включеними в «кільце».

Основні технічні характеристики мережі FDDI наступні:

• максимальна кількість абонентів мережі — 1000;
• максимальна довжина кільця мережі - 20 км;
• максимальна відстань між абонентами мережі - 2 км;
• середовище передачі - багатомодовий оптоволоконний кабель (можливе застосування електричної крученої пари);
• метод доступу – маркерний;
• швидкість передачі інформації — 100 Мбіт/с (200 Мбіт/с для дуплексного режиму передачі).

Отже, FDDI має великі переваги в порівнянні з усіма розглянутими раніше мережами. Навіть мережа Fast Ethernet, що має таку ж пропускну здатність 100 Мбіт/с, не може зрівнятися з FDDI по припустимих розмірах мережі і припустимій кількості абонентів. До того ж маркерний метод доступу FDDI забезпечує на відміну від CSMA / CD гарантований час доступу і відсутність конфліктів при будь-якому рівні навантаження.

Відзначимо, що обмеження на загальну довжину мережі в 20 км зв'язане не з загасанням сигналів у кабелі, а з необхідністю обмеження часу повного проходження сигналу по кільцю для забезпечення гранично припустимого часу доступу. А от максимальна відстань між абонентами (2 км при багатомодовому кабелі) визначається саме загасанням сигналів у кабелі: воно не повинно перевищувати 11 дб. Передбачена також можливість застосування одномодового кабелю, і в цьому випадку відстань між абонентами може досягати 45 кілометрів, а повна довжина кільця - 100 кілометрів.

Використовується і реалізація FDDI на електричному кабелі (CDDI — Copper Distributed Data Interface або TPDDI - Twisted Pair Distributed Data Interface). При цьому використовується кабель категорії 5 з розніманнями RJ -45. Максимальна відстань між абонентами в цьому випадку повинна бути не більш 100 м. Вартість устаткування мережі на електричному кабелі в кілька разів менше. Але ця версія мережі вже не має настільки очевидних переваг перед своїми конкурентами, як оптоелектронна FDDI.

Для передачі даних у FDDI застосовується вже згадуваний код 4 В /5 В, спеціально розроблений для цього стандарту. Він забезпечує швидкість передачі 100 Мбіт/с при пропускній здатності кабелю 125 мільйонів сигналів у секунду (або 125 Мбод), а не 200 Мбод, як у випадку коду Манчестер-П. При цьому кожним чотирьом бітам переданої інформації ставиться у відповідність п'ять переданих по кабелю бітів. Це дозволяє приймачеві відновлювати синхронізацію вхідних даних один раз на чотири прийнятих біти, тобто досягається компроміс між найпростішим кодом NRZ і тим, що самосинхронізується на кожнім біті - коді Манчестер-ІІ

Стандарт FDDI для досягнення високої гнучкості мережі передбачає включення в «кільце» абонентів двох типів.

- 64 - - 65 -

Абоненти класу А (Attachment Stations) підключаються до обох (внутрішніх і зовнішньому) «кілець» мережі. При цьому реалізується можливість обміну зі швидкістю до 200 Мбіт/с або ж можливість резервування кабелю мережі (при ушкодженні основного кабелю використовується резервний кабель). Апаратура цього класу використовується в самих критичних частинах мережі.

Абоненти (станції) класу В (вони ж абоненти одинарного підключення, SAS - Single-Attachment Stations) підключаються тільки до одного (зовнішнього) кільця мережі. Вони можуть бути більш простими і дешевими, чим адаптери класу А, але не мають їхніх можливостей. У мережу вони можуть включатися тільки через концентратор або обхідний комутатор, що відключає їх у випадку аварії.

Крім власне абонентів (комп'ютерів, терміналів і т.д.), у мережі використовуються зв'язні концентратори (Wiring Concentrators), включення яких дозволяє зібрати в одне місце всі точки підключення з метою контролю за роботою мережі, діагностики несправностей і спрощення реконфігурації. При застосуванні кабелів різних типів (наприклад, оптоволоконного кабелю або крученої пари) концентратор виконує також функцію конвертування (перетворення) електричних сигналів в оптичні і навпаки. Концентратори також бувають подвійного підключення (DAC - Dual-Attachment Concentrator) і одинарного підключення (SAC - Single-Attachment Concentrator).

FDDI визначає чотири типи портів абонентів (станцій):

• порт А визначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до первинного «кільця», а вихід — до вторинного;
• порт В визначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до вторинного «кільця», а вихід - до первинного;
• порт М (Master) визначений для концентраторів і з'єднує два концентратори між собою або концентратор з абонентом;
• порт S (Slave) визначений тільки для пристроїв одинарного підключення і використовується для з'єднання двох абонентів або абонента і концентратора.

Стандарт FDDI передбачає також можливість реконфігурації мережі з метою збереження її працездатності у випадку ушкодження кабелю.

На відміну від методу доступу, пропонованого стандартом IEEE 802.5, у FDDI застосовується так називана множинна передача маркера. Якщо у випадку мережі Token-Ring новий (вільний) маркер передається абонентом тільки після повернення до нього його пакета, то в FDDI новий маркер передається абонентом відразу ж після закінчення передачі їм пакета. Послідовність дій тут наступна:

• абонент, що бажає передавати, чекає маркера, що йде за кожним пакетом;
• коли маркер прийшов, абонент видаляє його з мережі і передає свій пакет;
• відразу після передачі пакета абонент посилає новий маркер.

Одночасно кожен абонент веде свій відлік часу, порівнюючи реальний час звертання маркера (TRT) із заздалегідь установленим контрольним часом його прибуття (РТТ). Якщо маркер повертається раніш, чим установлене РТТ, то робиться висновок, що мережа завантажена мало, і, отже, абонент може спокійно передавати усю свою інформацію. Якщо ж маркер повертається пізніше, чим установлене РТТ, то мережа завантажена сильно, і абонент може передавати тільки саму необхідну інформацію. При цьому величини контрольного часу РТТ можуть установлюватися різними для різних абонентів. Такий механізм дозволяє абонентам гнучко реагувати на завантаження мережі й автоматично підтримувати її на оптимальному рівні.

Стандарт FDDI на відміну від стандарту IEEE 802.5 не передбачає можливості установки пріоритетів пакетів і резервування. Замість цього всі абоненти розділяються на дві групи: асинхронні і синхронні. Асинхронні абоненти - це ті, для яких час доступу до мережі не занадто критичний. Синхронні — це ті, для яких час доступу повинен бути жорстко обмеженим. У стандарті передбачений спеціальний алгоритм, що обслуговує ці типи абонентів.

Формати маркера і пакета мережі FDDI трохи відрізняються від форматів, використовуваних у мережі Token-Ring. Призначення полів наступне.

Преамбула використовується для синхронізації. Спочатку вона містить 64 біта, але абоненти, через які проходить пакет, можуть змінювати її розмір.

Початковий роздільник виконує функцію ознаки початку кадру.

Адреси приймача і джерела можуть бути 6-байтовими (аналогічно Ethernet і Token-Ring) або 2-байтовими.

Поле даних може бути перемінної довжини, але сумарна довжина пакета не повинна перевищувати 4500 байт.

Поле контрольної суми містить 32-бітну циклічну контрольну суму пакета.

Кінцевий роздільник визначає кінець кадру.

Байт стану пакета містить у собі біт виявлення помилки, біт розпізнавання адреси і біт копіювання (всі аналогічно Token-Ring).

Формат байта керування мережі FDDI наступний:

• біт класу пакета визначає, синхронний або асинхронний цей пакет;
• біт довжини адреси визначає, яка адреса (6-байтова або 2-байтова) використовується в даному пакеті;
• поле формату кадру визначає, керуючий це кадр або інформаційний;
• поле типу кадру визначає, до якого типу відноситься даний кадр.

- 66 - - 67 -

Незважаючи на очевидні переваги FDDI дана мережа не одержала поки широкого поширення, що зв'язано головним чином з високою вартістю її апаратури (порядку тисячі доларів). Основна область застосування FDDI зараз - це базові, опорні (Backbone) мережі, що поєднують кілька мереж. Застосовується FDDI і для з'єднання потужних робочих станцій або серверів, що вимагають високошвидкісного обміну. Передбачається, що мережа Fast Ethernet може потіснити FDDI, однак переваги оптоволоконного кабелю, маркерного методу керування і рекордний припустимий розмір мережі ставлять у даний час FDDI поза конкуренцією. А в тих випадках, коли вартість апаратури має вирішальне значення, можна на некритичних ділянках застосовувати версію FDDI на основі крученої пари (TPDDI). До того ж вартість апаратури FDDI може сильно зменшиться зі збільшенням обсягу її випуску.

 

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1. Як була створена та розвивається мережа Token Ring?
2. В яких випадках використовують локальну мережу Token Ring?
3. Яку топологію має мережа Token Ring та з чим це пов’язано?
4. Які функції виконує
5. Як виконується з’єднання концентраторів та адаптерів в мережі Token Ring?
6. Що розуміють під кластером в мережі Token Ring?
7. Наведіть основні характеристики мережі Token Ring та порівняйте їх з мережею Ethernet.
8. Як утворюється маркер в мережі Token Ring?
9. Опишіть формат пакету мережі Token Ring та призначення окремих полів.
10. В чому особливості методу раннього формування маркеру в мережі Token Ring?
11. В чому особливості мережі FDDI та який стандарт її описує?
12. Яка середа передачі даних використовується в мережі FDDI?
13. По якої топології будується мережа FDDI та як формується структура мережі?
14. Перелічіть основні технічні характеристики мережі FDDI.
15. З чим пов’язані межі поширення мережі FDDI та окремих сегментів?
16. В чому відмінності мереж CDDI та TPDDI?
17. Який код передачі даних використовують в мережі FDDI та яку пропускну здатність він забезпечує?
18. Абоненти яких типів можуть бути підключені до мережі FDDI та чим вони характеризуються?
19. Як використовуються порти абонентів FDDI?
20. Опишіть особливості методу доступу до середовища в мережі FDDI.
21. Чим відрізняються формати пакетів мереж Token Ring та FDDI?

 

Самостійна робота №10

ТЕМА: Мережеві технології Arcnet та 100VG-AnyLAN. Застосування надшвидкісних мережевих технологій

Мережа Arcnet

Мережа Arcnet (або ARCnet, від англ. Attached Resource Computer Net) - це одна з найстарших мереж. Вона була розроблена фірмою Datapoint Corporation ще в 1977 році. Міжнародні стандарти на цю мережу відсутні, хоча саме вона вважається родоначальницею методу маркерного доступу. Незважаючи на відсутність стандартів, мережа Arcnet донедавна користувалася досить великою популярністю, навіть серйозно конкурувала з Ethernet. Велика кількість фірм (наприклад, Datapoint, Standard Microsystems, Xircom і ін.) робили апаратуру для мережі цього типу, але зараз виробництво апаратури Arcnet практично припинено.

Серед основних преваг мережі Arcnet можна назвати високу надійність і гнучкість, простоту діагностики апаратних несправностей, менші в порівнянні з Ethernet обмеження на загальну довжину мережі (на звичайному тонкому коаксіальному кабелі), а також порівняно низьку вартість адаптерів. З недоліків мережі найбільш істотним є низька швидкість передачі інформації - лише 2,5 Мбіт/с).

Для передачі інформації в мережі Arcnet використовується досить рідкий код, у якому логічній одиниці відповідають два імпульси протягом бітового інтервалу, а логічному нулеві - один імпульс. Очевидно, що такий код відноситься до самосинхронізуємих, але він вимагає ще більшої пропускної здатності кабелю, чим навіть Манчестер-П.

Як топологію мережа Arcnet використовує «шину» (Arcnet-BUS) і пасивну зірку (Arcnet-STAR).

Устаткування для топології «шина» практично нічим не відрізняється від аналогічного, застосовуваного в мережі Ethernet на тонкому коаксіальному кабелі (10 ВАSЕ 2). Тут точно так само використовуються Т -конектори і BNC -рознімання, а також резистори-термінатори із заземленням і без нього. Єдина, але важлива відмінність полягає в тому, що в даному випадку кабель повинний бути з хвильовим опором 93 Ом, наприклад, марки RG -62 A / U, а не 50-омний, як у Ethernet. Відповідно 93-омними повинні бути і термінатори. Незважаючи на велику подібність устаткування, кабельні системи Ethernet і Arcnet несумісні між собою, і у випадку переходу, наприклад, з Arcnet на Ethernet, усі кабелі прийдеться прокласти заново. У зв'язку з різким скороченням випуску мереж Arcnet ця задача стає досить актуальною для тих, хто орієнтувався на цю мережу.

- 68 - - 69 -

У випадку топології «пасивна зірка» (або «пасивне дерево», тобто при декількох концентраторах, об'єднаних між собою) застосовуються концентратори двох типів: активні (які ретранслюють прийняті сигнали перед передачею іншим абонентам) і пасивні (без ретрансляції). Концентратори розраховані на 4, 8, 16 і 32 канали. 4-канальні концентратори звичайно виконуються у виді плати розширення для комп'ютера, 8- і 16-канальні — як правило, у виді окремих конструктивних блоків із власними джерелами живлення, що визначає їх значно більшу вартість.

Активні концентратори використовуються також і при створенні топології «шина». У цьому випадку до кожного порту концентратора підключається сегмент шини з декількома абонентами (не більш 8). Мінімальна відстань між абонентами в шині складає 1 м. Відзначимо, що для топологій «шина» і «зірка» звичайно застосовуються різні адаптери (існують і адаптери з можливістю роботи як у «шині», так і в «зірці»).

Основні технічні характеристики мережі Arcnet наступні:

• середовище передачі - коаксіальний кабель, кручене пари;
• максимальна довжина мережі - 6 км;
• максимальна довжина кабелю від абонента до пасивного концентратора - 30 м;
• максимальна довжина кабелю від абонента до активного концентратора - 600 м;
• максимальна довжина кабелю між активним і пасивним концентраторами - 30 м;
• максимальна довжина кабелю між активними концентраторами - 600 м;
• максимальна кількість абонентів у мережі1 - 255;
• максимальна кількість абонентів на шинному сегменті - 8;
• максимальна довжина сегмента - 300 м;
• швидкість передачі даних - 2,5 Мбіт/с.

При створенні складних топологій необхідно стежити, щоб затримка поширення сигналів у мережі не перевищувала 30 мкс. Максимальне загасання сигналу в кабелі на частоті 5 Мгц не повинне перевищувати 11 дб.

Таким чином, Arcnet уступає Ethernet по припустимій кількості абонентів мережі, але в реальності будь-яка мережа досить рідко поєднує більше сотні абонентів.

У мережі Arcnet використовується маркерний метод доступу (метод передачі права), але він трохи відрізняється від того, що застосовується в мережі Token-Ring. Ближче усього цей метод до тому, що передбачений у стандарті IEEE 802.4. Послідовність дій абонентів при даному методі наступна:

• абонент, що бажає передавати, чекає приходу маркера;
• одержавши маркер, він надсилає запит на передачу приймачеві інформації (тобто запитує, чи готовий приймач прийняти його пакет);
• приймач, одержавши запит, посилає відповідь (тобто підтверджує свою готовність);
• одержавши підтвердження готовності, передавач посилає свій пакет;
• одержавши пакет, приймач посилає підтвердження прийому пакета;
• передавач, одержавши підтвердження прийому пакета, посилає маркер наступному абонентові.

Таким чином, у даному випадку пакет передається тільки тоді, коли є впевненість у готовності приймача прийняти його. Це істотно збільшує надійність передачі. Так само, як і у випадку Token-Ring, конфлікти в Arcnet цілком виключені. Як і будь-яка маркерна мережа, Arcnet добре витримує навантаження і гарантує величину часу доступу до мережі (на відміну від Ethernet). Невисока пропускна здатність мережі (2,5 Мбіт/с) у принципі не дозволяє передавати великих потоків інформації, але для невеликих мереж, тим більше з разовими випадковими передачами, цього часто і не потрібно. Відзначимо також, що маркер передається в даному випадку по логічному кільцю, хоча фізична топологія мережі не «кільцева», а «шинна».

Розмір пакета мережі Arcnet складає 0,5 Кб. Крім даних у нього входять також 8-бітні адреси приймача і передавача і 16-бітна циклічна контрольна сума (CRC).

Адаптери мережі Arcnet найчастіше випускаються у виді плат розширення комп'ютера. Точно так само, як і адаптери інших мереж, перед установкою в комп'ютер вони вимагають настроювання: вибору адрес портів і номера переривання. Крім цього загального настроювання на кожній платі адаптера Arcnet необхідно за допомогою перемикачів або перемичок установити свою власну мережну адресу (усього їх може бути 255, тому що останній, 256-ий адреси застосовується в мережі для режиму широкого віщання).

Існували варіанти мережі Arcnet, розраховані на швидкість передачі 20 Мбіт/с, але вони не одержали широкого поширення.

Мережа 100VG-AnyLAN

Мережа l00 VG-AnyLAN - це одна з останніх розробок високошвидкісних локальних мереж, що недавно з'явилася на ринку. Вона розроблена фірмами Hewlett-Packard і IBM і відповідає стандартові IEEE 802.12, так що рівень її стандартизації досить високий. Головними достоїнствами її є велика швидкість обміну, порівняно невисока вартість апаратури (приблизно вдвічі дорожче в порівнянні з найбільш популярною мережею Ethernet 10 BASE-T, централізований метод керування обміном без конфліктів і сумісність на рівні пакетів з популярними мережами Ethernet і Token-Ring. У назві мережі цифра 100 відповідає швидкості 100 Мбіт/с, букви VG позначають дешеву кручену пару категорії 3 (Voice Grade), a AnyLAN (будь-яка мережа) позначає те, що мережа сумісна з двома найпоширенішими мережами.

Основні технічні характеристики мережі l00 VG-AnyLAN наступні:

• швидкість передачі - 100 Мбіт/с;

• - 70 - - 71 -

  топологія - «зірка» з можливістю нарощування;
• метод доступу - централізований, безконфліктний (Demand Priority - із запитом пріоритету);
• середовище передачі - зчетверена неекранована кручена пара (кабелі UTP категорії 3, 4 або 5), здвоєна кручена пара (кабель UTP категорії 5), здвоєна екранована кручена пара (STP), а також оптоволоконний кабель.; в основному поширена зчетверена кручена пара;
• максимальна довжина кабелю між концентратором і абонентом і між концентраторами - 100 м (для UTP кабелю категорії 3), 150 м (для UTP кабелю категорії 5 і екранованого кабелю), 2 км (для оптоволоконного кабелю).

Таким чином, параметри мережі 100 VG-AnyLAN досить близькі до параметрів мережі Fast Ethernet. Однак головна перевага Fast Ethernet - це повна сумісність з найбільш розповсюдженою мережею Ethernet (у випадку l00 VG-AnyLAN для цього обов'язково потрібен комутатор або міст). У той же час, централізоване керування l00 VG-AnyLAN, що виключає конфлікти і гарантує граничну величину часу доступу (чого не передбачено в мережі Ethernet), також є перевагою.

Мережа l00 VG-AnyLAN складається з центрального (основного) концентратора рівня 1, до якого можуть підключатися як окремі абоненти, так і концентратори рівня 2, до яких у свою чергу підключаються абоненти і концентратори рівня 3. При цьому мережа може мати не більш трьох таких рівнів. Виходить, що максимальний розмір мережі може складати 600 метрів для неекранованої крученої пари.

На відміну від неінтелектуальних концентраторів інших мереж (наприклад, Ethernet), концентратори мережі l00 VG-AnyLAN - це інтелектуальні контролери, що керують усім доступом до мережі. Для цього вони безупинно контролюють запити, що надходять на всі порти. Концентратори приймають усі вхідні пакети і відправляють їх тільки тим абонентам, яким вони адресовані. Однак ніякої обробки інформації вони не роблять, тобто в даному випадку виходить усе-таки не дійсна (активна) зірка, але і не пасивна зірка.

Кожний з концентраторів може бути налаштований на роботу з форматами пакетів Ethernet або пакетів Token-Ring. При цьому концентратори всієї мережі повинні працювати з пакетами тільки якого-небудь одного формату. Для зв'язку з мережами Ethernet і Token-Ring необхідні мости, але мости досить прості.

Концентратори мають один порт верхнього рівня (для приєднання його до концентратора більш високого рівня) і групу портів нижнього рівня (для приєднання абонентів). В якості абонента можуть виступати: комп'ютер (робоча станція), сервер, міст, маршрутизатор, комутатор, а також інший концентратор.

Кожен порт концентратора може бути налаштований на один із двох можливих режимів роботи.

Нормальний режим припускає пересилання абонентові, приєднаному до порту, тільки пакети адресовані особисто йому.

Моніторний режим припускає пересилання абонентові, приєднаному до порту, усіх пакетів, що приходять на концентратор. Цей режим дозволяє одному з абонентів контролювати роботу всієї мережі в цілому (виконувати функцію моніторингу).

Метод доступу до мережі l00 VG-AnyLAN досить типовий для мереж з топологією «зірка» і полягає в наступному.

Кожен бажаючий передавати абонент посилає концентраторові свій запит на передачу. Концентратор циклічно прослухує всіх абонентів по черзі і надає право передачі абонентові, що є наступним за тим, що закінчив передачу. Тобто величина часу доступу гарантована. Але цей найпростіший алгоритм ускладнений у мережі l00 VG-AnyLAN тому, що запити можуть мати два рівні пріоритету:

• нормальний рівень пріоритету використовується для звичайних додатків;
• високий рівень пріоритету використовується для додатків, що вимагають швидкого обслуговування.

Запити з високим рівнем пріоритету обслуговуються раніше, ніж запити з нормальним пріоритетом. Якщо приходить запит високого пріоритету, то нормальний порядок обслуговування переривається, і після закінчення прийому поточного пакету обслуговується запит високого пріоритету. Якщо таких високопріорітетних запитів небагато, то повернення до нормальної процедури обслуговування відбувається тільки після повної обробки всіх цих запитів. При цьому концентратор стежить за тим, щоб не була перевищена установлена величина гарантованого часу доступу. Якщо високопріорітетних запитів занадто багато, то запити з нормальним пріоритетом автоматично переводяться у ранг високопріорітетних. Таким чином, навіть низькопріорітетні запити не будуть чекати своєї черги занадто довго.

Концентратори більш низьких рівнів також аналізують запити абонентів, приєднаних до них, і в разі потреби пересилають їхні запити до концентратора більш високого рівня. За один раз концентратор більш низького рівня може передати концентраторові більш високого рівня не один пакет (як звичайний абонент), а стільки пакетів, скільки абонентів приєднано до нього.

- 72 - - 73 -

Крім власне передачі пакетів і пересилання запитів на передачу, у мережі застосовується також спеціальна процедура підготовки до зв'язку (Link Training), під час якої концентратор і абоненти обмінюються між собою керуючими пакетами. При цьому перевіряється правильність приєднання ліній зв'язку і їхня справність. Одночасно концентратор одержує інформацію про особливості абонентів, підключених до нього, про їхнє призначення і їхні мережні адреси. Запускається дана процедура самим абонентом при включенні живлення або після підключення до концентратора, а також автоматично при великому рівні помилок.

Ефективно вирішена в мережі l00 VG-AnyLAN проблема кодування переданих даних.

Уся передана інформація проходить наступні етапи обробки:

• поділ на квінтети (групи по 5 біт);
• перемішування, скремблювання (scrambling) отриманих квінтетів;
• кодування квінтетів спеціальним кодом 5 В 6 В (цей код забезпечує у вихідній послідовності не більше трьох одиниць або нулів підряд, що використовується для детектування помилок);
• додавання початкового і кінцевого роздільників кадру.

Сформовані в такий спосіб кадри передаються в 4 лінії передачі (при використанні зчетвереної крученої пари). При здвоєній крученій парі й оптоволоконному кабелі застосовується тимчасове мультиплексування інформації в каналах.

У результаті цих дій досягається вирівнювання кількості переданих одиниць і нулів, зниження взаємовпливу кабелів один на одного і самосинхронізація переданих сигналів без подвоєння необхідної смуги пропущення, як у випадку коду Манчестер-П.

У випадку використання зчетвереної крученої пари передача по кожній з чотирьох кручених пар сигнали передаються зі швидкістю 30 Мбіт/с. Отже, сумарна швидкість передачі складає 120 Мбіт/с. Корисна інформація унаслідок використання коду 5 В 6 В передається при цьому усього лише зі швидкістю 100 Мбіт/с. Таким чином, пропускна здатність кабелю повинна бути не менше 15 Мгц. Цій вимозі задовольняє кабель із крученими парами категорії 3.

У мережі 100 VG-AnyLAN передбачені два режими обміну: напівдуплексний і дуплексний.

При напівдуплексному обміні всі чотири кручені пари використовуються для передачі одночасно в одному напрямку (від абонента до концентратора або навпаки). Він використовується для передачі пакетів.

При дуплексному обміні дві кручені пари передають сигнали в одному напрямку, а дві інші - в протилежному напрямку. Він використовується для передачі керуючих сигналів.

Для керування використовуються два тональних сигнали. Перший з них являє собою послідовність з 16 логічних одиниць і 16 логічних нулів, що передаються зі швидкістю 30 Мбіт/с (у результаті частота сигналу виходить рівної 0,9375 Мгц). Другий тональний сигнал має удвічі більшу частоту (1,875 Мгц) і утворюється чергуванням восьми логічних одиниць і восьми логічних нулів. Усе керування мережею здійснюється комбінацією цих двох тональних сигналів.

Коли ні в абонента, ні в концентратора немає інформації для передачі, вони посилають по обох лініях перший тоновий сигнал (1 - 1). Якщо прийнятий концентратором пакет може бути адресований даному абонентові, йому посилається комбінація сигналів 1 - 2. При цьому абонент повинний припинити передачу керуючих сигналів концентраторові і звільнити ці дві лінії зв'язку для пересилання інформаційних пакетів. Така ж комбінація (1 - 2), отримана концентратором, означає запит на передачу пакета з нормальним пріоритетом. Запит на передачу пакета з високим пріоритетом передається комбінацією 2 - 1. Нарешті, комбінація 2 - 2 повідомляє абонентові і концентраторові про необхідність перейти до процедури підготовки до зв'язку.

Таким чином, мережа l00 VG-AnyLAN являє собою досить ефективне рішення для збільшення швидкості передачі до 100 Мбіт/с. Однак вона не має повну сумісність з жодною зі стандартних мереж, тому її подальша доля проблематична. До того ж, на відміну від мережі FDDI, вона не має ніяких рекордних параметрів.

Надшвидкісні мережі

Швидкодія мережі Fast Ethernet, інших мереж, що працюють на швидкості в 100 Мбіт/с, у даний час задовольняє вимогам більшості задач, але в ряді випадків навіть його виявляється недостатньо. Особливо це стосується тих ситуацій, коли необхідно підключати до мережі сучасні високопродуктивні сервери або будувати мережі з великою кількістю абонентів, що вимагають високої інтенсивності обміну. Наприклад, усе більш широко застосовується мережна обробка тривимірних динамічних зображень. Швидкість комп'ютерів безупинно росте, вони забезпечують усе більш високі темпи обміну з зовнішніми пристроями. У результаті мережа може виявитися найбільш слабким місцем системи, і її пропускна здатність буде основним стримуючим фактором у збільшенні швидкодії.

Роботи з досягнення швидкості передачі в 1 Гбіт/с (1000 Мбіт/с) велись в останні роки досить інтенсивно в декількох напрямках. Найбільш поширеною виявляється мережа Gigabit Ethernet. Це зв'язано насамперед з тим, що перехід на неї виявляється найбільш безболісним, найдешевшим і психологічно прийнятним. Адже мережа Ethernet і її більш швидка версія Fast Ethernet зараз далеко випереджають усіх своїх конкурентів по обсягу продажів і поширеності у світі.

- 74 - - 75 -

Мережа Gigabit Ethernet - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі Ethernet. Природно, вона успадковує і всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти Ethernet, Fast Ethernet і Gigabit Ethernet у єдину мережу і, найголовніше, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж, далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна. Якщо ж говорити про мережі, що конкурують з гігабітною мережею, те їхнє застосування може зажадати повної заміни мережної апаратури, що відразу ж приведе до величезних витрат засобів.

У мережі Gigabit Ethernet зберігається усі той же, що добре зарекомендував себе в попередніх версіях, метод доступу CSMA / CD, використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж розміри, тобто ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами Ethernet і Fast Ethernet не буде потрібно. Єдино, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну. Тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet і Fast Ethernet між собою.

З появою надпродуктивних серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу «high-end» переваги Gigabit Ethernet будуть ставати усе більш явними. Відзначимо, що 64-розрядна системна магістраль PCI, що стала уже фактичним стандартом, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.

Роботи з мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. У 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3 z. Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома фірма, що займається мережною апаратурою, як 3Com.

Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у даний час містить у собі наступні типи:

• 1000 ВАSЕ-SX - сегмент на мультимодовому оптоволоконному кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм, довжина сегменту до 500 м;
• 1000 BASE-LX - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 м) і одномодовому (довжиною до 2000 м) оптоволоконному кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм;
• 1000 BASE-CX - сегмент на екранованій кручений парі (довжиною до 25 м);
• 1000 BASE-T - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі (довжиною до 100 м).

Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропоновано метод кодування переданої інформації 8 В /10 В, побудований по тім же принципі, що і код 4 В /5 В мережі FDDI. Вісьмом битам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберігати самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку коду Манчестер-П.

Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі Ethernet і 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Усі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Це вимагає додаткової обробки пакетів.

Передбачається підтримувати передачу в мережі Gigabit Ethernet як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу CSMA / CD), так і в більш продуктивному дуплексному режимі (як і в попередній мережі Fast Ethernet).

Насамперед Gigabit Ethernet, можливо, знайде застосування в мережах, які поєднують комп'ютери великих фірм, підприємств, що розташовуються в декількох будинках. Вона дозволить за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів зі надпродуктивними серверами.

Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволоконну мережу FDDI, що у даний час усе частіше використовується для об'єднання в єдину мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і мереж Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що знаходяться на набагато більшій відстані друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.

У недалекому майбутньому очікується поява і мережі зі швидкістю 10 Гбіт/с - такі розробки уже ведуться.

Коротко зупинимося про альтернативному рішенні надшвидкісної мережі. Мова йде про мережі з технологією ATM (Asynchronous Transfer Mode). Дана технологія використовується як у локальних, так і в глобальних мережах. Основна її ідея — передача цифрових, голосових і мультимедійних даних по тим самим каналам. Твердого стандарту на апаратуру ATM не припускає.

Спочатку була обрана швидкість передачі 155 Мбіт/с (для настільних систем - 25 Мбіт/с), потім - 662 Мбіт/с, а зараз ведуться роботи з підвищення швидкості до 2488 Мбіт/с. Таким чином, по швидкості ATM успішно конкурує з Gigabit Ethernet. Зауважимо, що з'явилася ATM раніш, ніж Gigabit Ethernet.

Як середовище передачі інформації в локальній мережі технологія ATM припускає використання оптоволоконного кабелю і неекрановану кручену пару. Використовувані коди - 4 В /5 В и 8 В /10 В.

Принципова відмінність ATM від всіх інших мереж складається у відмовленні від звичних пакетів з полями адресації, керування і даних. Вся інформація передається упакованою в мікропакети (cells) довжиною усього лише в 53 біта. Кожен мікропакет має ідентифікатор типу даних (двійкові дані, звук або зображення). Ідентифікатор дозволяє інтелектуальним розподільним пристроям сортувати мікропакети стежити за тим, щоб мікропакети передавалися в потрібній послідовності. Мінімальний розмір мікропакетів дозволяє здійснювати корекцію помилок і маршрутизацію на апаратному рівні. Він же забезпечує рівномірність всіх існуючих у мережі інформаційних потоків.

- 76 - - 77 -

Головний недолік мереж з технологією ATM складається в їхній повній несумісності з жодною з існуючих мереж. Плавний перехід на ATM у принципі неможливий, потрібно змінювати відразу все устаткування, а вартість його поки що дуже висока. Правда, роботи із забезпечення сумісності ведуться, знижується і вартість устаткування, так що перспективи в ATM непогані. Тим більше що задач по передачі зображень по комп'ютерних мережах стає усе більше.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1. Як була створена та розвивалась мережа ARCNET?
2. В чому переваги мережі ARCNET в порівнянні з мережею Ethernet?
3. Які топології використовує мережа ARCNET?
4. Наведіть основні характеристики ARCNET та порівняйте їх з характеристиками інших мереж.
5. Які умови слід виконувати при створенні складних топологій ARCNET?
6. Якій метод доступу використовується в ARCNET та як він працює?
7. З яких полів утворюється пакет ARCNET та які їх розміри?
8. Як була створена та розвивається мережа 100VG-AnyLAN?
9. В чому переваги технології 100VG-AnyLAN та які характеристики вона має?
10. З якими мережами сумісна 100VG-AnyLAN?
11. З яких складових складається мережа 100VG-AnyLAN?
12. Скільки рівнів та якій розмір може мати мережа 100VG-AnyLAN та з чим це пов’язано?
13. Чим відрізняються концентратори 100VG-AnyLAN від концентраторів інших мереж?
14. В яких режимах може працювати кожен порт концентратору 100VG-AnyLAN та чим вони відрізняються?
15. Який метод доступу використовується в мережі 100VG-AnyLAN та як він працює?
16. Як вирішується проблема кодування даних в мережі 100VG-AnyLAN?
17. В яких випадках використовують дуплексний та напівдуплексний режим 100VG-AnyLAN?
18. Завдяки чому підвищена швидкість передачі даних в мережі GigaBit EtherNet?
19. Які типи містить в собі номенклатура сегментів в мережі Gigabit Ethernet?
20. Якій метод кодування використовує мережа Gigabit Ethernet та чим він характерний?
21. Що розуміють під технологією ATM та які характеристики вона має?
22. В чому відмінності технології ATM від інших високошвидкісних мереж?

Самостійна робота №11

ТЕМА: Організаційна структура супремагістралі Internet

Серед світових телекомунікаційних мереж особливе місце займає мережа Internet, що є сьогодні найбільшою і такою, що найдинамічніше розвивається глобальною інформаційною системою. Відмінною особливістю Internet є висока надійність: при виході з ладу частини комп'ютерів і ліній зв'язку мережа буде продовжувати функціонувати. Така надійність забезпечується тим, що в Internet немає єдиного центра управління, і тому, якщо виходять з ладу деякі лінії зв'язку чи комп'ютери, то повідомлення можуть бути передані по інших лініях зв'язку, тому що завжди є кілька шляхів передачі інформації.

Користувачі Internet (як окремий комп'ютер, так і локальна мережа) підключаються до глобальної мережі через комп'ютери спеціальних організацій, що називаються постачальниками послуг (провайдерами) Internet. Провайдери мають безліч ліній для підключення користувачів і високошвидкісні лінії для зв'язку з іншою частиною Internet. Всі організації, зв'язані між собою самими швидкісними лініями зв'язку, утворять базову частину мережі (хребет). Якщо провайдер підключений безпосередньо до хребта Internet, то в наданій ним послузі швидкість передачі інформації буде максимальною.

У дійсності різниця між користувачами і постачальниками послуг Internet досить умовна. Будь-який користувач, що підключив свій комп'ютер чи локальну мережу до Internet і встановив необхідні програми, може надавати послуги підклю­чення до мережі іншим користувачам.

Істрія створення і розвитку

Проект Internet починався близько 30 років тому в результаті спроби об'єднати мережу міністерства оборони США ARPAnet (Advanced Research Project Agency net) з різними радіо- і супутниковими мережами. Спочатку з цією мережею працювали військові і науково-дослідні організації, і лише близько десяти років тому вона перетворилася в швидкозростаюче і багатогранне співтовариство комп'ютерних користувачів і постачальників інформації.

- 78 - - 79 -

У 1972 році з'явився перший додаток, розроблений Рейем Томлинсоном - електронна пошта (e-mail). Наприкінці 70-х був розроблений стек протоколів для мережевої взаємодії TCP/IP. 1983 рік - ARPAnet цілком перейшла на стек протоколів TCP/ IP. У середині 80-х була створена NFSnet (мережа Національного наукового фонду США), основу мережі склали 5 суперевм. 1987 рік - створений NFSnet Backbone (базова частина або хребет мережі). А 1988 року до NFSnet приєднуються Канада, Данія, Фінляндія, Франція, Норвегія і Швеція. У 1990 році була ліквідована ARPAnet.

Спочатку мережа Internet була наповнена в основному текстовою інформацією. Однак наприкінці 80-х учений Тім Бернес Лі з Європейської лабораторії фізики елементарних часток (CERN) випустив мову гіпертекстової розмітки, для якого був розроблений Internet-оглядач (браузер) Mosaic. Так народився HyperText Markup Language (HTML), браузери й у 1991 році служба World Wide Web (Всесвітня павутина). До винаходу HTML інформація представлялася як фрагменто-ваний набір графічних зображень, звукових файлів, текстових документів і ін. HTML об'єднав усі ці елементи.

Хоча сьогодні поняття Internet і WWW фактично тотожні, однак розвиток World Wide Web стало можливим лише після створення HTML. Адже WWW - це спроба представити всю інформацію в Internet у вигляді безлічі гіпертекстових документів, зв'язаних між собою посиланнями.

Організаційна структура

Із самого початку Internet проектувався і створювався як децентралізоване комунікаційне середовище, у міру збільшення його популярності виникла необхідність як формалізації процесів управління, що зачіпають всю систему в цілому, так і в розробці механізмів, що регулюють відносини із соціальними інститутами. Це і призвело до створення організаційних центрів Internet.

Поле діяльності організаційних структур може бути спря­моване як усередину (управління процесами, що виникають у рамках самого Internet), так і зовні (формування і підтримка взаємин Internet і суспільства). Розглянемо найважливіші з таких організацій.

ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) www.icann.org

Перша серед рівних організацій Internet, координаційний вузол всіх ініціатив управління, що роблять вплив на життя Мережі. Основна діяльність - рішення питань і усунення конфліктів, пов'язаних з розподілом адресного і доменного простору Мережі.

До складу організації входять три підрозділи: ASO (Address Supporting Organization) займається питаннями, пов'язаними з простором IP-адрес; DNSO (Domain Name Supporting Orga­nization) працює з доменною системою DNS; і, нарешті, PSO (Protocol Supporting Organization) відповідає за стандарти і протоколи Internet.

Серед досягнень ICANN - реформа системи реєстрації DNS-імен (раніше доменні імена другого рівня могла реєструвати лише компанія Network Solutions Inc., тепер ці функції можуть виконувати і незалежні реєстратори) і розробка механізмів рішення конфліктних ситуацій, пов'язаних із захопленням доменних імен (кіберсквоттингом).

 

 

IANA (Internet Assigned Numbers Authority) www.iana.org

Організація, що займається технічними питаннями, пов'язаними з розподілом IP-адрес, адмініструванням доменних імен першого рівня (top level domain names) і присвоєнням різних числових параметрів і атрибутів (номерів портів, ключових слів, позначення кодувань і ін.).

IETF (Internet Engineering Task Force) www.ietf.org

Співтовариство IETF координує зусилля розробників, зацікавлених в еволюційному розвитку Мережі, і створює специфікації і стандарти ключових Internet-технологій.

Документи, у яких описані стандарти і специфікації, називаються RFC (Request For Comment); незважаючи на те, що вони носять винятково рекомендаційний характер, більшість RFC стали стандартом де-факто для всіх розроблювачів Internet-додатків. Саме в цих документах описуються такі важливі для Мережі стандарти, як протокол HTTP, архітектура системи доменних імен DNS, поштові протоколи РОРЗ, IMАР і SMTP, і багато інших.

IETF входить до складу PSO, одного з підрозділів ICANN.

W3C (World Wide Web Consortium) www.w3.org

Сайт W3C - основний для кожного Web-розробника. Саме ця організація визначає розвиток Всесвітньої Павутини, створюючи і підтримуючи стандарти, пов'язані з численними Web-технологіями.

Учасники консорціуму працюють над такими важливими для сучасної Мережі специфікаціями, як HTML, XML, XSLT, CSS, DOM, URI і багатьма іншими. В даний час найбільша частка активності W3C пов'язана з технологіями XML, що вважаються ключовим елементом наступного етапу розвитку World Wide Web.

Організація, що бажає стать членом консорціуму, зобо­в'язана сплачувати членські внески в розмірі 50 т