Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Для планирования пересылки кадров им необходимо применятьалгоритм CSMA/CD. У коммутатора каждый порт находится в своем пространствестолкновений. В распространенном случае, когда передача по кабелю осуществляется в дуплексном режиме, и станция, и порт могут одновременно посылать кадры, небеспокоясь о других станциях и портах. Столкновения невозможны, и CSMA/CD нетребуется. Однако если кабель полудуплексный, то станция и порт должны договариваться о передачи, применяя CSMA/CD обычным способом.Что касается производительности, у коммутатора два преимущества перед концентратором.
Во-первых, поскольку коллизии отсутствуют, емкость расходуется болееэффективно. Во-вторых, и это очень важно, благодаря коммутатору разные станциимогут посылать свои кадры одновременно. Эти кадры достигнут портов коммутатораи перейдут по внутренней плате устройства на правильные выходные порты. Однакотак как на один выходной порт может быть одновременно отправлено два кадра, внутри коммутатора должен быть реализован буфер для временного хранения входныхкадров, если моментальная доставка на выходной порт невозможна. В целом, этиусовершенствования дают большой выигрыш в производительности, который с концентратором невозможен.
Общую производительность системы можно увеличить напорядок, в зависимости от числа портов и схем пересылки трафика.Изменения в технологии портов, на которые пересылаются кадры, также дают преимущества, связанные с безопасностью. Большинство интерфейсов локальных сетей(сетевых адаптеров) работают в «неразборчивом режиме» (promiscuous mode), когдавсе кадры передаются на все компьютеры, а не только адресату. Если применяетсяконцентратор, то каждый подключенный к нему компьютер может видеть трафик,пересылаемый между всеми остальными компьютерами. Шпионы и сплетники оченьлюбят эту особенность. Коммутатор передает трафик только на порты адресатов. Такое ограничение обеспечивает лучшую изоляцию: трафик не «сбегает» и не попадаетв нечистые руки.
Однако если вопрос безопасности стоит в вашей организации оченьсерьезно, в дополнение к этому лучше шифровать трафик.Так как коммутатор ожидает на каждом входном порту кадры Ethernet, можноиспользовать некоторые из этих портов в качестве концентраторов. На рис. 4.18 портв правом верхнем углу соединен не с одной станцией, а с 12-портовым концентратором. Прибывая в концентратор, кадры состязаются самым обычным образом, включаястолкновения и двоичную выдержку. Удачливые кадры попадают в коммутатор черезконцентратор и подвергаются там той же процедуре, что и все остальные входящиекадры. Коммутатор не знает о том, что им пришлось с боем прорываться к нему. Оказавшись в коммутаторе, они перенаправляются на нужные выходные линии через316 Глава 4.
Подуровень управления доступом к средевысокоскоростную объединяющую плату. Также возможно, что адресатом была одна излиний, подключенных к концентратору; это означает, что кадр уже был доставлен, такчто коммутатор просто удаляет его. Концентраторы проще и дешевле коммутаторов,но из-за стремительного удешевления последних они находятся под угрозой исчезновения. В современных сетях в основном применяется коммутируемый Ethernet. Темне менее все еще существуют действующие концентраторы.4.3.5. Fast EthernetПримерно тогда же, когда коммутаторы набирали популярность, скорость Ethernet10 Мбит/с перестала казаться чем-то из ряда вон выходящим. Когда-то казалось, что10 Мбит/с — это просто фантастически высокая скорость. Примерно так же воспринимали пользователи телефонных модемов появление кабельных модемов.
Однако мирменяется очень быстро. В качестве одного из следствий закона Паркинсона («Работазанимает все отведенное на нее время») можно привести следующее правило: «Данныезанимают всю предоставленную пропускную способность канала».Многим приложениям требовалась высокая пропускная способность, и поэтомупоявились 10-Мбитные ЛВС, связанные лабиринтами повторителей, концентраторови коммутаторов. Сетевым администраторам иногда казалось, что система держитсяеле-еле и может развалиться от любого прикосновения.
Но даже с коммутаторамиEthernet максимальная полоса пропускания одного компьютера ограничивалась кабелем, которым тот соединялся с портом коммутатора.Вот при таких обстоятельствах институт IEEE начал в 1992 году пересмотр стандартов и дал заказ комитету 802.3 выработать спецификацию более быстрых сетей.Одно из предложений состояло в том, чтобы сохранить 802.3 без изменений и простоувеличить скорость работы. Другое заключалось в том, чтобы полностью его переделать, снабдить новым набором функций — например, обеспечить возможностьпередачи данных реального времени, оцифрованной речи.
При этом предлагалосьсохранить старое название стандарта (такой коммерческий прием). После некоторых колебаний комитет решил все-таки изменить лишь скорость работы 802.3, а всеостальные параметры оставить прежними. Такая стратегия позволила бы добитьсяжелаемого прежде, чем технология изменится, и избежать непредвиденных проблемс совершенно новыми разработками. Также обеспечивалась бы обратная совместимость с существующими локальными сетями Ethernet.
Сторонники отвергнутогопредложения поступили так, как в этой ситуации поступил бы любой человек, связанный с компьютерной индустрией: они хлопнули дверью, организовали собственный комитет и разработали свой стандарт (собственно, 802.12), который, впрочем,с треском провалился.Работа шла довольно быстро (по меркам комитета стандартизации), и уже в июне1995 года официально объявили о создании стандарта 802.3u. С технической точкизрения, в нем нет ничего нового по сравнению с предыдущей версией. Честнее былобы назвать это не новым стандартом, а расширением 802.3 (чтобы еще больше подчеркнуть обратную совместимость с ним). Такая стратегия часто используется. Поскольку жаргонное название «Fast Ethernet» (быстрый Ethernet) используется ужепрактически всеми, то и мы будем следовать этой моде.4.3.
Сеть Ethernet 317Основная идея Fast Ethernet довольно проста: оставить без изменений все старыеформаты кадров, интерфейсы, процедуры и лишь уменьшить время передачи одногобита с 100 до 10 нс. Как это технически осуществить? Можно скопировать принцип,применяемый в классическом 10-мегабитном Ethernet, но в 10 раз уменьшить максимальную длину сегмента. Однако преимущества витой пары были столь неоспоримы,что практически все системы типа «Fast Ethernet» в результате были построены именно на этом типе кабеля.
Таким образом, в Fast Ethernet используются исключительноконцентраторы (хабы) и коммутаторы; никаких моноканалов с ответвителями типа«зуб вампира» или с BNC-коннекторами здесь нет.Однако некоторые технические решения все же необходимо было принять. Самый важный вопрос заключался в том, какие типы кабелей поддерживать. Одним изпретендентов была витая пара категории 3. Основным аргументом в его пользу былото, что практически все западные офисы уже были оборудованы по крайней меречетырьмя витыми парами категории 3 (а то и лучше): они использовались в телефонных линиях и их длина (до ближайшего телефонного щита) составляла не более100 м.
Иногда можно было встретить два таких кабеля. Таким образом, можно былоустановить в организациях Fast Ethernet, и для этого не требовалось перекладыватькабель во всем здании. Это было очень существенно для многих.Было во всем этом лишь одно неудобство: витые пары третьей категории не способны передавать сигналы 100-мегабитной сети на расстояние 100 метров (именнотаково максимальное расстояние между компьютером и концентратором, установленное стандартом для 10-мегабитных концентраторов).
Витые пары категории 5 с такойзадачей справились бы без всяких проблем, а для оптоволокна это и вовсе смешнаяцифра. Надо было найти какой-то компромисс. Не мудрствуя лукаво, комитет 802.3разрешил применять все три типа кабелей, как показано в табл. 4.2, с условием, чторешения на основе витой пары третьей категории будут чуть живее и смогут обеспечить необходимую емкость канала.Таблица 4.2.
Основные типы кабелей для сетей Fast EthernetНазваниеТипДлина сегмента, мПреимущества100Base-T4Витая пара100Использование неэкранированной витойпары категории 3100Base-TXВитая пара100Полный дуплекс при 100 Мбит/с (витая пара5 категории)100Base-FXОптоволокно 2000Полный дуплекс при 100 Мбит/с; большаядлина сегментаВ схеме 100Base-4T, использующей витую пару категории 3, сигнальная скоростьсоставляет 25 МГц, что лишь на 25 % больше, чем 20 МГц стандарта Ethernet (помните,что в Манчестерском кодировании, которое обсуждается выше, требуется удвоеннаячастота). Чтобы достичь требуемой пропускной способности, в схеме 100Base-4Tприменяются четыре витые пары.
Из четырех витых пар одна всегда направляетсяна концентратор, одна — от концентратора, а две оставшиеся переключаются в зависимости от текущего направления передачи данных. Для достижения скорости318 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде100 Мбит/с в направлении передачи на каждой из витых пар применяется довольносложная схема с отправкой троичных цифровых сигналов с тремя разными уровнями напряжения.
Вряд ли эта схема выиграет приз за элегантность, так что деталимы опустим. Однако так как в стандартной телефонной проводке десятилетиямииспользовались четыре витые пары в каждом кабеле, в большинстве офисов можноприменять уже проложенные кабели. Разумеется, для этого придется отказатьсяот офисного телефона, но не такая уж это большая цена за быструю электроннуюпочту.Система 100Base-T4 не дошла до финала, поскольку во многих офисных зданияхпроложили витую пару пятой категории для сетей 100Base-TX, которые в итоге завоевали рынок.
Такая схема проще, так как кабели этого типа могут работать с сигналами на частоте 125 МГц. Поэтому для каждой станции используются только двевитые пары: одна к концентратору, другая от него. Не применяется ни прямое битовоекодирование (то есть NRZ), ни Манчестерский код.
Вместо них имеется специальнаясистема кодирования, называемая 4B/5B (подробнее об этом выше). Четыре битаданных кодируются в форме пяти сигнальных бит и отправляются на частоте 125МГц, обеспечивая скорость 100 Мбит/с. Это простая схема, но в ней выполняется достаточное число переходов для обеспечения синхронизации, и полоса пропусканиярасходуется довольно эффективно. Система 100Base-TX является полнодуплексной,станции могут передавать на скорости 100 Мбит/с по одной витой паре и одновременно принимать на той же скорости по другой.Последний вариант, 100Base-FX, использует два оптических многомодовых кабеля, по одному для передачи в каждом направлении, то есть также полный дуплексна скорости 100 Мбит/с в каждом направлении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
