Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Этоозначает возможность подключения друг к другу зданий, например, в студенческомгородке, аналогично связям «точка-точка». Более поздние вариации стандарта допускали даже более длинные связи на одномодовом волокне.Для отправки бит по этим версиям соединений Gigabit Ethernet из другой сетевойтехнологии под названием Fibre Channel (оптоволоконный канал) была заимствована система кодирования 8B/10B, о которой говорилось выше. В этой системе 8 битданных кодируются в кодовые слова из 10 бит, которые отправляются по проводуили оптическому волокну — отсюда и название 8B/10B. Кодовые слова выбираютсятак, чтобы они могли быть сбалансированы (например, имеющие равное число нулейи единиц) и чтобы переход осуществлялся достаточное число раз для восстановлениясинхронизации.
Отправка NRZ закодированных бит требует лишь на 25 % большейполосы пропускания, чем для незакодированных бит, — значительное улучшение посравнению со стопроцентным увеличением для Манчестерского кода.Однако все это требовало новых медных или оптоволоконных кабелей, поддерживающих более быструю передачу сигналов.
Ни один из них не опирается на огромное322 Глава 4. Подуровень управления доступом к средеколичество витой пары пятой категории, которая была проложена для сетей FastEthernet. В течение года потребность была заполнена благодаря 1000Base-T, и с техпор это остается наиболее популярной формой Gigabit Ethernet. Очевидно, людям неочень нравится заново прокладывать кабели в своих зданиях.Для того чтобы сеть Ethernet могла работать на проводах пятой категории со скоростью 1000������������������������������������������������������������������������ �����������������������������������������������������������������������Мбит/с, требуется более сложная схема передачи сигналов.
Во-первых, используются все четыре витые пары в кабеле; каждая пересылает данные одновременнов обоих направлениях, применяя цифровую обработку сигналов для их разделения.Для обеспечения скорости 125 Мсимволов/с в каждом проводе применяется пятьуровней напряжения, которые переносят по 2 бита. Схема создания символов из бит нетак проста. Она включает шифрование (для безопасной передачи) и код исправленияошибок, в котором четыре значения внедряются в пять сигнальных уровней.1 Гбит/с — это довольно много. Например, если приемник отвлечется на какое-тодело в течение 1 мс и при этом забудет или не успеет освободить буфер, это означает,что он проспит примерно 1953 кадра. Может быть и другая ситуация: один компьютервыдает данные по гигабитной сети, а другой принимает их по классическому Ethernet.Вероятно, первый быстро завалит данными второго.
В первую очередь, переполнитсябуфер обмена. Исходя из этого, было принято решение о внедрении в систему GigabitEthernet контроля потока. Для реализации контроля потока одна из сторон посылаетслужебный кадр, сообщающий о том, что второй стороне необходимо приостановитьсяна некоторое время. Служебные кадры PAUSE — это, на самом деле, обычные кадрыEthernet, в поле Type которых записано 0х8808. Продолжительность паузы определяется в единицах времени передачи минимального кадра. Для Gigabit Ethernet такаяединица равна 512 нс, а паузы могут длиться до 33,6 мс.Вместе с Gigabit Ethernet было добавлено и еще одно расширение.
Джамбо-пакеты ( Jumbo frames) допускают кадры длиной более 1500 байт, обычно до 9 Кбайт.Это расширение защищено патентом. Оно не определяется в стандарте, потому чтов противном случае Ethernet уже не будет совместим с предыдущими версиями. Темне менее большинство производителей его все же поддерживают. Обоснование таково, что 1500 байт — это слишком маленькая единица информации на гигабитныхскоростях. Манипулируя большими блоками информации, можно уменьшить частотупересылки кадров и снизить нагрузку из-за необходимой обработки (например, непридется прерывать процессор, чтобы сообщить о прибытии кадра, или разбиватьи заново соединять сообщения, не поместившиеся в одном кадре Ethernet).4.3.7.
10-гигабитный EthernetGigbit Ethernet был стандартизован, и комитет 802 заскучал. Тогда IEEE предложилему начать работу над 10-Gigbit Ethernet (10-гигабитным Ethernet). Работа шла потому же принципу, что и раньше, при стандартизации предыдущих версий Ethernet.Первые стандарты для оптоволоконного и экранированного медного кабеля появилисьв 2002 и 2004 годах, а стандарт для медной витой пары последовал в 2006 году.10 Гбит/с — это поистине колоссальная скорость. В 1000 раз быстрее первоначального стандарта Ethernet! Где она может понадобиться? Ответ скрывается в дата-центрах и точках обмена трафиком с высококлассными маршрутизаторами,4.3. Сеть Ethernet 323коммутаторамии серверами, а также в сильно загруженных магистральных каналах,соединяющих офисы компаний в разных городах.
Весь город можно охватить единойсетью на базе оптоволокна и Ethernet. Такие длинные связи используют оптическое волокно, тогда как более короткие связи можно выполнять с помощью медных кабелей.Все версии 10-Gigbit Ethernet поддерживают только полнодуплексную передачуданных. CSMA/CD больше не является частью архитектуры, и стандарты фокусируются на деталях физического уровня, которые обеспечивают такую высокую скорость.Однако совместимость не потеряла своего значения, поэтому интерфейсы 10-GigabitEthernet выполняют автоматическое согласование скорости и выбирают максимальновозможное значение для обоих концов линии.Основные типы 10-�����������������������������������������������������������Gigbit�����������������������������������������������������Ethernet перечислены в табл.
4.4.������������������� ������������������На средних расстояниях применяется многомодовое волокно с длиной волны 0,85 мкм, а на большихрасстояниях — одномодовое волокно с длиной волны 1,3 и 1,5 мкм. Сеть 10GBase-ERможет охватывать до 40 км, что хорошо подходит для глобальных приложений. Всеэти версии отправляют последовательный поток информации, которая получаетсяпутем смешивания бит данных и кодирования 64B/66B. Такое кодирование требуетменьше накладных расходов, чем 8B/10B.Таблица 4.4.
Кабели 10-Gigbit EthernetНазваниеТипДлина сегментаПреимущества10GBase-SRОптоволокноДо 300 мМногомодовое волокно(0,85 мкм)10GBase-LRОптоволокно10 кмОдномодовое (1,3 мкм) волокно10GBase-ERОптоволокно40 кмОдномодовое (1,5 мкм) волокно15 мБиаксиальный медный кабель10GBase-CX4 4 пары биаксиальногокабеля10GBase-T4 пары неэкранированной 100 мвитой парыНеэкранированная витая паракатегории 6аВерсия, определенная первой, 10GBase-CX4, работает на базе кабелей с четырьмяпарами биаксиального медного провода. В каждой паре используется кодирование8B/10B, они работают на скорости 3,125 Гсимволов/с, обеспечивая скорость передачи данных 10 Гбит/с.
Эта версия дешевле волоконной и первой вышла на рынок,однако еще непонятно, сумеет ли она вытеснить с рынка 10-Gigbit Ethernet на базевитой пары.10GBase-T — это версия, работающая на неэкранированной витой паре. Несмотряна то что официально она требует прокладки кабеля категории 6а, пока что можноиспользовать и более старые категории (включая пятую), то есть уже проложенныево множестве зданий по всему миру кабели.
Неудивительно, что для достиженияскорости 10�������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������Гбит/с на витой паре огромные старания приходится приложить физическому уровню. Мы взглянем только на самые общие особенности. Каждая из четырехвитых пар используется для пересылки данных в обоих направлениях на скорости2500 Мбит/с. Это достигается за счет скорости пересылки сигналов 800 Мсимволов/сна 16 уровнях напряжения. Символы создаются путем перемешивания данных, при-324 Глава 4. Подуровень управления доступом к средеменения кода LDPC (Low Density Parity Check) и последующего кодирования дляисправления ошибок.Различные варианты 10-Gigbit Ethernet еще не поделили рынок, а комитет 802.3уже идет дальше. В конце 2007 года IEEE создала группу по стандартизации сетейEthernet, работающих на скоростях 40 и 100 Гбит/с.
Такой рывок позволит Ethernetстать серьезным соперником альтернативным технологиям в таких областях, требующих высокой производительности, как междугородные соединения в магистральныхсетях и короткие соединения по системным платам устройств. Описание стандартаеще не завершено, однако определенные патентованные продукты уже доступны.4.3.8. Ретроспектива EthernetEthernet существует вот уже 30 лет, и никаких серьезных конкурентов за это времяне появилось.
Похоже, и в ближайшее время не появятся. Очень немногие микропроцессорные архитектуры, операционные системы и языки программирования могутпохвастаться таким долгим и уверенным лидерством. Вероятно, Ethernet чем-то оченьвыгодно отличается от всех остальных систем. Чем же?Возможно, основной причиной столь длительного успеха является простота и гибкость системы. Простота в данном случае означает, прежде всего, надежность, невысокую цену и легкость обслуживания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
