Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 92
Текст из файла (страница 92)
В таком варианте расстояние междустанцией и коммутатором может достигать 2 км.Fast Ethernet поддерживает соединение с помощью либо концентраторов, либокоммутаторов. Для того чтобы алгоритм CSMA/CD работал, необходимо соблюдатьсоотношение между минимальным размером кадра и максимальной длиной кабеля,учитывая возрастание скорости от 10 до 100 Мбит/с.
Таким образом, либо нужноувеличить минимальный размер кадра (сделать его больше 64 байт), либо пропорционально уменьшить максимальную длину кабеля (менее 2500 м). Самый простойспособ оказался следующим: уменьшить максимальное расстояние между двумястанциями в 10 раз, так как концентратор со стометровыми кабелями точно не будетвыходить за новые границы. Однако кабели 100Base-FX в 2 км слишком длинны для100-мегабитного концентратора с обычным алгоритмом управления коллизиями в сетях Ethernet. Эти кабели нужно подключать к коммутатору, чтобы они могли работатьв полнодуплексном режиме без коллизий.Пользователям очень полюбился Fast Ethernet, но они не собирались так простовыбрасывать 10-Мбитные платы Ethernet со старых компьютеров.
В результате практически все коммутаторы могут поддерживать и 10-Мбитные, и 100-Мбитные станции.Для упрощения обновлений сам стандарт предусматривает механизм под названиемавтоматическое согласование (autonegotiation), который позволяет двум станциямавтоматически договориться об оптимальной скорости (10 или 100 Мбит) и дуплексном режиме (полный дуплекс или полудуплекс). Обычно он работает без проблем,однако известны случаи возникновения проблем несовпадения дуплексного режима.4.3. Сеть Ethernet 319Одна станция применяет автоматическое согласование, а на другой оно не работает,и сразу же устанавливается полнодуплексный режим (Shalunov, Carlson, 2005). Большая часть аппаратуры Ethernet использует эту функцию для самонастройки.4.3.6.
Gigabit EthernetНе успели еще, как говорится, высохнуть чернила на только что созданном стандартеFast Ethernet, как комитет 802 приступил к работе над новой версией. Ее почти сразуокрестили Gigabit Ethernet (гигабитной сетью Ethernet). IEEE ратифицировал наиболее популярную форму сети в 1999 году под названием 802.3ab. Ниже мы обсудимнекоторые ключевые свойства Gigabit Ethernet. Более подробную информацию можнонайти в (Spurgeon, 2000).Главные предпосылки комитета в отношении Gigabit Ethernet были те же самые,что и для Fast Ethernet: увеличить производительность в 10 раз, сохранив обратнуюсовместимость со старыми сетями Ethernet.
В частности, Gigabit Ethernet долженбыл обеспечить дейтаграммный сервис без подтверждений, как при одноадресной,так и при широковещательной передаче. При этом необходимо было сохранить неизменными 48-битную схему адресации и формат кадра, включая нижние и верхниеограничения его размера. Новый стандарт удовлетворил всем этим требованиям.Как и Fast Ethernet, все конфигурации Gigabit Ethernet строятся по принципу«точка-точка».
Простейшая гигабитная сеть, показанная на рис. 4.19, а, состоит издвух компьютеров, напрямую соединенных друг с другом. В более общем случае, однако, имеется коммутатор или концентратор, к которому подсоединяется множествокомпьютеров, возможна также установка дополнительных коммутаторов или концентраторов (рис. 4.19, б). Но в любом случае, к одному кабелю Gigabit Ethernet всегдаприсоединяются два устройства, ни больше, ни меньше.Рис. 4.19. Сеть Ethernet, состоящая: а — из двух станций; б — из множества станцийАналогично, как и Fast Ethernet, Gigabit Ethernet может работать в двух режимах:полнодуплексном и полудуплексном.
«Нормальным» считается полнодуплексный,при этом трафик может идти одновременно в обоих направлениях. Этот режим используется, когда имеется центральный коммутатор, соединенный с периферийными320 Глава 4. Подуровень управления доступом к средекомпьютерами или коммутаторами. В такой конфигурации сигналы всех линий буферизируются, поэтому абоненты могут отправлять данные, когда им вздумается. Отправитель не прослушивает канал, потому что ему не с кем конкурировать.
На линиимежду компьютером и коммутатором компьютер — это единственный потенциальныйотправитель; передача произойдет успешно даже в том случае, если одновременнос ней ведется передача со стороны коммутатора (линия полнодуплексная). Так какконкуренции в данном случае нет, протокол CSMA/CD не применяется, поэтомумаксимальная длина кабеля определяется исключительно мощностью сигнала, а вопросы времени распространения шумового всплеска здесь не встают.
Коммутаторымогут работать на смешанных скоростях; более того, они автоматически выбираютоптимальную скорость. Самонастройка поддерживается так же, как и в Fast Ethernet,но теперь можно выбирать скорость 10, 100 или 1000 Мбит/с.Полудуплексный режим работы используется тогда, когда компьютеры соединеныне с коммутатором, а с концентратором.
Концентратор не буферизирует входящиекадры. Вместо этого он электрически соединяет все линии, симулируя моноканалобычного Ethernet. В этом режиме возможны коллизии, поэтому применяется CSMA/CD. Поскольку кадр минимального размера (то есть из 64 байт) может передаватьсяв 100 раз быстрее, чем в классической сети Ethernet, максимальная длина кабелядолжна быть, соответственно, уменьшена в 100 раз. Она составляет 25 м — именнопри таком расстоянии между станциями шумовой всплеск гарантированно достигнетотправителя до окончания его передачи.
Если бы кабель имел длину 2500 м, то отправитель кадра из 64 байт при 1 Гбит/с успел бы много чего наделать даже за то время,пока его кадр прошел бы только десятую часть пути в одну сторону, не говоря уж отом, что сигнал должен еще и вернуться обратно.Ограничение на длину было таким жестким, что комитет решил добавить в стандарт два новых свойства, позволивших увеличить максимальную длину кабеля до200 м, что, вероятно, должно удовлетворить большинство организаций.
Первое называется расширением носителя (carrier extension). Заключается это расширениевсего-навсего в том, что аппаратура вставляет собственное поле заполнения, растягивающее нормальный кадр до 512 байт. Поскольку это поле добавляется отправителеми изымается получателем, то программному обеспечению нет до него никакого дела.Конечно, тратить 512 байт на передачу 64 байт — это несколько расточительно с точкизрения эффективности использования пропускной способности. Эффективность такойпередачи составляет всего 9 %.Второе свойство, позволяющее увеличить допустимую длину сегмента, — это пакетная передача кадров (frame bursting).
Это означает, что отправитель может посылатьне единичный кадр, а пакет, объединяющий в себе сразу много кадров. Если полнаядлина пакета оказывается менее 512 байт, то, как в предыдущем случае, производитсяаппаратное заполнение фиктивными данными. Если же кадров, ждущих передачу,хватает на то, чтобы заполнить такой большой пакет, то работа системы оказываетсяочень эффективной. Такая схема, разумеется, предпочтительнее расширения носителя.Трудно представить себе организацию, которая потратила бы немало средств наустановку современных компьютеров с платами для гигабитной сети Ethernet, а потом соединила бы компьютеры древними концентраторами, симулирующими работуклассического Ethernet со всеми его коллизиями и прочими проблемами.
Интерфейсы4.3. Сеть Ethernet 321и коммутаторы Gigabit Ethernet когда-то были довольно дороги, но когда спрос на нихвозрос, цены существенно упали. Однако обратная совместимость — это нечто священное в компьютерной индустрии, поэтому, несмотря ни на что, комитету необходимобыло это учесть. Сегодня большинство компьютеров поставляются с интерфейсомEthernet, поддерживающим работу на скоростях 10, 100 и 1000 Мбит/с и совместимымс любыми из них.Gigabit Ethernet поддерживает как медные, так и волоконно-оптические кабели,что отражено в табл. 4.3. Работа на скорости около 1 Гбит/с означает необходимостькодирования и отправки бита каждую наносекунду. Первоначально этого достигализа счет коротких экранированных медных кабелей (версия 1000Base-CX) и оптоволокна.
Волоконная оптика допускает две длины волны, и, следовательно, существуютдве разные версии: 0,85 мкм (короткие волны, для 1000Base-SX) и 1,3 мкм (длинные,для 1000Base-LX).Таблица 4.3. Кабели Gigabit EthernetНазваниеТипДлина сегмента, м Преимущества1000Base-SXОптоволокно550Многомодовое волокно (50, 62,5 мкм)1000Base-LXОптоволокно5000Одномодовое (10 мкм) илимногомодовое (50, 62,5 мкм) волокно1000Base-CX2 экранированныевитые пары25Экранированная витая пара1000Base-T4 неэкранированные 100витые парыСтандартная витая пара 5-йкатегорииПередача сигналов с помощью коротких волн возможна с дешевыми светодиодами. Такой вариант применяется с многомодовым волокном для соединения станцийвнутри здания, так как для 50-мкм волокна допустимая длина — не более 500��������� ��������м. Передача сигналов на длинных волнах требует более дорогих лазеров. С другой стороны,в сочетании с одномодовым (10 мкм) волокном разрешается длина кабеля до 5 км.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
