Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Только известный эксперимент, проведенный Михельсономи Морли (Michelson — Morley) в 1887 году, убедил физиков в том, что электромагнитное излучение может распространяться в вакууме.)Тем не менее средой передачи данных в Ethernet был не вакуум, не эфир,а толстый коаксиальный кабель, длина которого могла достигать 2,5 км (с повторителями через каждые 500 м.) К системе с помощью приемопередатчиков(*рансиверов), прикрученных к кабелю, можно было подключать до 256 машин.«абель с вычислительными машинами, параллельно подключенными к нему, на-NataHaus.RUEthernetИнтернет и ATM — это глобальные сети.
Однако в различных компаниях, университетах и других организациях имеется множество компьютеров, которыенеобходимо соединять между собой. Эта необходимость привела к возникновению и развитию технологий локальных вычислительных сетей. В этом разделемы вкратце рассмотрим наиболее популярную технологию ЛВС под названиемEthernet.Ее история началась на девственно чистых, ничего не знающих о высоких технологиях Гавайских островах. Под «высокими технологиями» имеется в видухотя бы самая обычная телефонная сеть.
Даже ее там тогда еще не было. Это избавляло от назойливых звонков отдыхающих там туристов, но заметно усложняложизнь исследователю Норману Абрамсону (Norman Abramson) и его коллегам из9394Глава 1. ВведениеПримеры сетейзывается моноканалом. Скорость системы составляла 2,94 Мбит/с. Схема такойсети приведена на рис. 1.30. Наиболее существенное преимущество Ethernet посравнению с ALOHANET заключается в том, что перед началом обмена данными каждый компьютер прослушивает линию, определяя ее состояние. Если полинии уже передаются данные, значит, она занята и собственную передачу следует отложить.
Такой метод обеспечивает исключение наложения данных и является довольно эффективным. В ALOHANET ничего подобного не было, поскольку там была задействована радиосвязь, и терминалу, расположенному наодном далеком острове, было тяжело определить наличие передачи с терминала,расположенного на другом далеком острове. Когда же есть один кабель, проблемс этим не возникает.Есть одна проблема, связанная с тем, что компьютеры прослушивают линию, —непонятно, как действовать, если два или более компьютера после определениясвободного состояния линии захотят начать передачу? Решение было найдено втом, чтобы компьютеры прослушивали линию и во время собственной передачии при обнаружении интерференции с чужими данными блокировали бы линиюдля всех отправителей. При этом тот, кто обнаружил коллизию, должен снятьсвои данные с линии и в течение случайного интервала времени ожидать повторной попытки.
Если и после этого возникнет коллизия, время ожидания удваивается, и т. д. Это позволяет более свободно распределить во времени попытки передачи, чтобы один из компьютеров все-таки смог начать первым.от чего-либо связанного с Ethernet, кроме сопроводительных стандартов, Меткаф организовал собственную фирму 3Com и стал производить сетевые адаптерыEthernet для ПК. Было продано более 100 миллионов экземпляров этих устройств.Технология Ethernet продолжала развиваться, она развивается и сейчас.
Ужевышли новые версии, работающие на 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с и выше. Улучшилось качество кабелей и коммутаторов, были добавлены новые возможности.Более подробно мы обсудим Ethernet в главе 4.Между прочим, Ethernet (IEEE 802.3) — это не единственный стандарт ЛВС.Комитетом по стандартизации зарегистрированы также технологии «маркернаяшина» (802.4) и «маркерное кольцо» (802.5). Но необходимость в наличии трехболее или менее совместимых стандартов вызвана причинами не столько техническими, сколько политическими.
Во время стандартизации компания GeneralMotors продвигала ЛВС с архитектурой, повторяющей Ethernet (линейный кабель). Отличие состояло только в способе определения очередности передачи.Для этого было предложено пересылать от компьютера к компьютеру специальный короткий пакет, называемый маркером. Начать передачу мог только тот, ктозахватил маркер. Таким образом обеспечивалось отсутствие коллизий в моноканале.
И все бы ничего, но General Motors заявила, что именно такая схема принципиальна для разработки автомобильной электроники. С этой позиции компаниюничто не могло сдвинуть. Несмотря на это стандарт 802.4 как-то очень быстроисчез из виду.Аналогичным образом поступила фирма IBM, выдвинув в качестве своей новой разработки в области технологий ЛВС маркерное кольцо. Идея состояла впередаче маркера по кольцевому маршруту. Захватив маркер, компьютер мог осуществлять передачу и только после ее окончания передавал маркер далее. В отличие от 802.4, такая схема используется до сих пор, — правда, исключительнов вычислительных центрах IBM. Вне этих центров встретить маркерное кольцосложно. Тем не менее, ведется разработка гигабитного маркерного кольца (802.5v),однако вряд ли эта технология сможет составить серьезную конкуренцию Ethernet.
В общем, в соперничестве маркерной шины, маркерного кольца и Ethernetпобедила технология Ethernet, и во многом это объясняется тем, что она былапервой, а все остальные разработки оказались вторичными как по времени создания, так и по уровню.NataHaus.RU— ИнтерфейсныйкабельЕйа1Приемопередатчик95''1'ТитКоаксиальныйкабельРис. 1.30. Классическая архитектура EthernetXerox Ethernet был настолько популярен, что фирмы DEC, Intel и Xerox в1978 году совместно разработали стандарт DIX, описывающий Ethernet, работающий со скоростью 10 Мбит/с. С двумя небольшими изменениями DIX превратился в 1983 году в стандарт IEEE 802.3.К сожалению, у фирмы Xerox уже был печальный опыт удачных начальныхразработок (например, персональный компьютер) и неудачной маркетинговой политики — эта история описана в книге «Fumbling the Future» (Smith and Alexander, 1988).
Когда Xerox проявила себя неспособной получить нормальный доходБеспроводные ЛВС: 802.11Почти одновременно с появлением ноутбуков у людей появились мысли о том,что неплохо было бы иметь возможность, например, по пути на работу каким-нибудь волшебным образом войти в Интернет и почитать последние новости. Разумеется, многие компании стали заниматься разработкой соответствующих аппаратных решений. Вскоре был найден очень практичный метод. Он состоял в том,чтобы оборудовать ноутбук и настольный компьютер, находящийся в офисе, раДиотрансиверами небольшого радиуса действия, что позволило бы им связатьсяМежду собой.
И вскоре на рынке появились первые беспроводные локальные сети, созданные разными производителями.96Примеры сетейГлава 1. ВведениеПроблема была в том, что сети разных фирм были совершенно несовместимымежду собой. Например, компьютер, оборудованный трансивером фирмы А, былне способен работать в помещении, в котором находилась базовая станция фирмы Б. Наконец было решено привести все беспроводные ЛВС к единому стандарту.
Разобраться во всем многообразии существующих технологий и выработать единую концепцию было поручено институту IEEE, который уже имелопыт стандартизации обычных ЛВС. Результатом стал стандарт 802.11, который на профессиональном жаргоне получил прозвище WiFi. Но этот стандартважен и заслуживает уважения, поэтому мы будем называть его как положено —802.11.Данный стандарт подразумевает возможность работы в двух режимах:••• с базовой станцией;+ без базовой станции.В первом случае связь осуществляется посредством базовой станции, называемой в терминологии 802.11 точкой доступа.
Во втором случае компьютерыобщаются непосредственно друг с другом. Этот режим иногда называют специальной сетью. Типичным примером является случай, когда несколько людей создают беспроводную локальную сеть, объединяя в нее свои ноутбуки. При этомони обычно находятся в помещении, в котором отсутствует базовая станция. Обарежима показаны на рис. 1.31.Самой простой задачей IEEE было дать стандарту название. Все номера с 802.1по 802.10 были заняты, поэтому логично было присвоить ему следующий номер:802.11.
Все остальное оказалась сложнее.В частности, необходимо было решить следующие проблемы: найти подходящую полосу частот, желательно, удовлетворяющую международным стандартам;преодолеть сильную ограниченность дальности передачи радиоволн; обеспечитьзащиту информации; принять во внимание ограниченный ресурс аккумуляторовноутбуков; подумать и о медицинской стороне вопроса (стимулируют ли радиоволны развитие раковых опухолей?); осознать предпосылки компьютерной мобильности и последствия ее реализации; наконец, построить систему с достаточно высокой пропускной способностью и разумной ценой.Ко времени начала процесса стандартизации (середина 90-х) Ethernet уже играл доминирующую роль среди технологий ЛВС, поэтому было решено сделатьстандарт 802.11 совместимым с Ethernet поверх канального уровня. В частности,это коснулось возможности посылать IP-пакеты по беспроводной ЛВС таким жеспособом, как и по обычной сети Ethernet.
Тем не менее, в физическом и канальном уровнях произошли некоторые изменения, которые следовало учесть в стандарте.Во-первых, компьютер, подключенный к Ethernet, обязан прослушивать линию перед началом передачи, и может осуществить ее, только если линия свободна. Когда дело касается беспроводной сети, эта идея не проходит.
Чтобы понять,почему, взгляните на рис. 1.32. Вполне возможна ситуация, когда компьютер Апередает данные компьютеру Б, но радиуса действия трансивера А не хватает,чтобы его «услышал» компьютер В. Если последний захочет обменяться данными с Б, он, конечно, может вначале прослушать эфир, но результат окажется несоответствующим действительности. Стандарт 802.11 должен был как-то решитьэту проблему.Еще один недостаток радиоволн, с которым необходимо было бороться, заключается в том, что они замечательно отражаются от твердых поверхностей,а значит, могут быть приняты несколько раз с нескольких направлений.
Такой видинтерференции породил понятие замирания вследствие многолучевого распространения.Третьей проблемой явилось то, что большая часть программного обеспечениябыла не приспособлена к мобильности компьютера. Например, текстовые процессоры часто хранят списки доступных принтеров. Когда такой компьютер переносят с одного места на другое, этот список перестает быть актуальным.Четвертая проблема заключается в следующем. При переносе ноутбука из зоны действия одной базовой станции в зону действия другой нужно организоватьсоответствующий переход в работе трансивера с базовыми станциями.
Эта задача известна в мире сотовой связи, но она никогда не ставилась в Ethernet-технологии, и ее надо было как-то решить.NataHaus.RUЗона действияприемопередатчика АЗона действияприемопередатчика ВБазовая К проводной сетистанцияРис. 1.31. Беспроводная сеть с базовой станцией (а); специальная сеть (б)97Рис. 1.32. Радиусы действия отдельных трансиверов могут не охватывать всю систему98Стандартизация сетейГлава 1.
ВведениеВ частности, можно представить себе сеть, состоящую из нескольких секций,в каждую из которых входит одна базовая станция, подключенная к Ethernet. Тогда в целом система выглядит как единая сеть Ethernet. Это показано на рис. 1.33.Элемент, соединяющий 802.11 с внешним миром, называется порталом.EthernetБазоваястанцияЯчейкаРис. 1.33. Многосекционная сеть 802.11Результатом работы комитета IEEE стал выпуск в 1997 году стандарта, который удовлетворял как перечисленным, так и многим другим требованиям. Беспроводная локальная сеть, которую он описывал, работала на скорости 1 Мбит/сили 2 Мбит/с. Практически сразу стали поступать жалобы пользователей на то,что сеть работала слишком медленно, поэтому была начата работа над более высокоскоростным стандартом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
