Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Наконец, если речь идет о коаксиальном кабеле, то после слова Baseследует округленная до 100-метровых единиц максимальная длина сетевого сегмента.Таблица 4 . 1 . Наиболее распространенные типы кабелей EthernetНазваниеТип10Base5ТолстыйкоаксиальныйТонкийкоаксиальныйВитая параОптоволокно10Base210Base-T10Base-FМаксимальнаядлина сегмента500 мУзловна сегмент100185 м30100 м2000 м10241024ПреимуществаПервый кабель; нынеустарелНе нужныконцентраторыНизкая ценаЛучший вариантпри прокладкемежду зданиямиНа смену толстому Ethernet пришел кабель типа 10Base2 («тонкий Ethernet»), который, в отличие от шлангоподобного 10Base5, замечательно сгибается.Для отводов вместо зубастых ответвителей используются стандартные BNCконнекторы, с помощью которых легко образуются Т-образные соединения.BNC-коннекторы проще в использовании и надежнее. Кроме того, они гораздодешевле, и их удобнее монтировать.
Недостатком является меньшая, чем у 10Base5,максимальная длина сегмента — 185 м, то есть на сегмент можно «посадить» неболее 30 машин.Обнаружение обрывов кабеля, чрезмерной длины сегментов, выхода из строяответвителей и соединителей является основной проблемой обоих типов кабелей.
Были разработаны специальные методики, позволяющие решить указанныезадачи. Основная идея такова: по каналу передается импульс определенной формы.Если он встречает на своем пути какую-либо преграду или конец кабеля, образуется эхо, которое приходит обратно к отправителю. Тщательно измерив временной интервал между отправкой импульса и приходом эха, можно локализоватьнеисправность. Такой метод называется измерением отраженного сигнала.Задачи поиска обрывов кабеля привели к созданию систем с измененной схемой подключения, в которой от каждой станции кабель идет к центральномуконцентратору (хабу), где станции соединяются друг с другом электроникой.319Обычно при этом используются традиционные для телефонии витые пары, главным образом потому, что большинство офисных помещений уже оборудованосоответствующей проводкой с большим запасом. Такая схема называется10Base-T.
Концентраторы не буферизуют входящий трафик. Далее мы обсудимулучшенные системы с использованием коммутаторов (switch), сохраняющихданные в собственном буфере.Все три схемы подключения представлены на рис. 4.13. В 10Base5 приемопередатчик (трансивер) снаружи обжимает кабель так, чтобы его контактная игласоприкасалась с внутренней жилой.
Он содержит электронные компоненты, позволяющие обнаруживать несущую и коллизии. При этом, обнаружив коллизию,приемопередатчик рассылает по всему кабелю специальный пакет, сообщающийо сбое. Таким образом гарантируется, что все остальные приемопередатчики тоже сообразят, что произошло столкновение.В схеме 10Base5 ответвительный кабель соединяет приемопередатчик с интерфейсной платой (сетевой картой) компьютера.
Длина этого кабеля можетдостигать 50 м. Он состоит из пяти независимых изолированных витых пар. Двевитые пары используются для передачи данных от компьютера и к компьютеру.Еще по двум витым парам передаются управляющие сигналы. Пятая, не всегдаиспользуемая пара позволяет компьютеру управлять питанием приемопередатчика. Некоторые приемопередатчики могут обслуживать до восьми компьютеров, что уменьшает требуемое количество приемопередатчиков.КонтроллерКонтроллерТрансиверныйкабель«Зуб вампира»СердечникПриемопередатчика^Приемопередатчик ++ контроллерСоединительббКонцентраторвРис.
4.13. Три типа кабельных соединений стандарта 802.3:10Base5 (а); 10Base2 (б); 10Base-T (e)Трансиверный кабель заканчивается на сетевой плате, установленной внутрикомпьютера. Сетевая карта содержит микросхему контроллера, посылающуюкадры приемопередатчику и принимающую кадры у приемопередатчика. Контроллер отвечает за правильный формат сборки данных в кадры, а также за подсчет контрольных сумм исходящих кадров и проверку контрольных сумм входящих кадров. Некоторые контроллеры также управляют пулом буферов дляПриходящих кадров и очередью буферов передаваемых кадров, прямым доступом к памяти компьютера и другими вопросами, связанными с сетью.320Сеть EthernetГлава 4. Подуровень управления доступом к средеВ системе 10Base2 соединение с кабелем представляет собой обычный Т-образный пассивный BNC-коннектор.
Электроника приемопередатчика располагается на плате контроллера, и у каждой станции обычно имеется свой приемопередатчик.В системе 10Base-T никакого общего кабеля нет, есть только концентратор(ящик, набитый электроникой), к которому каждая машина подсоединена припомощи своего собственного кабеля. В такой конфигурации добавление и удаление станции осуществляются проще, а обрыв кабеля обнаруживается довольнолегко.
Недостатком системы 10Base-T является ограничение максимальной длины кабеля длиной 100 м, в лучшем случае 200 м, если используются высококачественные (категории 5) витые пары. Тем не менее системы 10Base-T быстро сталидоминировать в сетях Ethernet благодаря легкости их установки и возможностииспользования уже существующей стандартной телефонной проводки.
Болеебыстрая версия системы 10Base-T (100Base-T) будет обсуждаться далее.Четвертый возможный вариант кабеля для сетей Ethernet называется 10Base-Fи построен на основе оптоволоконного кабеля. Такой кабель довольно дорогвследствие высокой цены соединителей и терминаторов, однако он обладает отличным отношением сигнал/шум и к тому же позволяет соединять сильно удаленные друг от друга концентраторы.На рис. 4.14 изображены четыре способа прокладки кабелей в здании. Нарис. 4.14, а единый кабель прокладывается от комнаты к комнате, и к нему подсоединяются все станции. На рис. 4.14, б показана магистраль, проходящаясквозь здание от фундамента дс? крыши, к которой на каждом этаже через специальные усилители (повторители) присоединены горизонтальные кабели.
В некоторых зданиях в качестве горизонтальных кабелей устанавливаются тонкие10Base2, а магистраль создается на основе толстого кабеля 10Base5. Наиболеераспространенной топологией является дерево, показанное на рис. 4.14, в, поскольку при наличии нескольких путей между парами станций в сети может возникнуть интерференция сигналов.А1А ВПодключение _1DItПовторительМагистраль •aРис. 4.14. Кабельная топология: линейная (а); магистраль (б); дерево (в);сегментированная (г)Все версии стандарта 802.3 имеют ограничения по длине кабелей.
Для построения сетей больших размеров несколько кабелей соединяются повторителями, как показано на рис. 4.14, г. Повторитель — это устройство физического321уровня. Он принимает, усиливает (регенерирует) и передает сигналы в обоих направлениях. С точки зрения программного обеспечения, ряд кабелей, соединенных повторителями, не отличается от сплошного кабеля (отличие заключаетсятолько во временной задержке, связанной с повторителями). Система может состоять из большого количества сегментов кабеля и повторителей, однако дваприемопередатчика должны располагаться на расстоянии не более 2,5 км, и между ними должно быть не более четырех повторителей.Манчестерский кодНи в одной из версий Ethernet не применяется прямое двоичное кодирование бита 0 напряжением 0 В и бита 1 — напряжением 5В, так как такой способ приводитк неоднозначности.
Если одна станция посылает битовую строку 00010000, тодругая может интерпретировать ее как 10000000 или 01000000, так как они несмогут отличить отсутствие сигнала (0 В) от бита 0 (0 В). Можно, конечно, кодировать единицу положительным напряжением +1 В, а ноль — отрицательным напряжением -1 В. Но при этом все равно возникает проблема, связанная с синхронизацией передатчика и приемника.
Разные частоты работы их системных часовмогу привести к рассинхронизации и неверной интерпретации данных. В результате приемник может потерять границу битового интервала. Особенно велика вероятность этого в случае длинной последовательности нулей или единиц.Таким образом, принимающей машине нужен способ однозначного определения начала, конца и середины каждого бита без помощи внешнего таймера. Этореализуется с помощью двух методов: манчестерского кодирования и разностного манчестерского кодирования. В манчестерском коде каждый временнойинтервал передачи одного бита делится на два равных периода.
Бит со значением 1 кодируется высоким уровнем напряжения в первой половине интервала инизким — во второй половине, а нулевой бит кодируется обратной последовательностью — сначала низкое напряжение, затем высокое. Такая схема гарантирует смену напряжения в середине периода битов, что позволяет приемникусинхронизироваться с передатчиком. Недостатком манчестерского кодированияявляется то, что оно требует двойной пропускной способности линии по отношению к прямому двоичному кодированию, так как импульсы имеют половиннуюширину.
Например, для того чтобы отправлять данные со скоростью 10 Мбит/с,необходимо изменять сигнал 20 миллионов раз в секунду. Манчестерское кодирование показано на рис. 4.15, б.Разностное манчестерское кодирование, показанное на рис. 4.15, в, являетсявариантом основного манчестерского кодирования. В нем бит 0 кодируется изменением состояния в начале интервала, а бит 1 — сохранением предыдущегоуровня. В обоих случаях в середине интервала обязательно присутствует переход. Разностная схема требует более сложного оборудования, зато обладаетхорошей защищенностью от шума. Во всех сетях Ethernet используется манчестерское кодирование благодаря его простоте. Высокий сигнал кодируется напряжением в +0,85 В, а низкий сигнал0,85 В, в результате чего постояннаясоставляющая напряжения равна 0 В.
Разностное манчестерское кодирование322Глава 4. Подуровень управления доступом к средев Ethernet не используется, но используется в других ЛВС (например, стандарт802.5, маркерное кольцо).Поток битаДвоичноекодированиебМанчестерскоекодированиевРазностноеманчестерскоекодированиеiiV4Переход здесьозначает 0хОтсутствие переходаздесь означает 1Сеть EthernetБайты23230-1500 0-46IгахIРис. 4.15. Двоичное кодирование (а); манчестерское кодирование (б); разностноеманчестерское кодирование (в)Протокол подуровня управления доступомк среде в EthernetИсходная структура кадра, предложенная в свое время DIX (DEC, Intel, Xerox),показана на рис.
4.16. Каждый кадр начинается с поля Preamble (преамбула, заголовок) длиной 8 байт которое содержит последовательность 10101010. Манчестерское кодирование такой последовательности битов дает в результате меандрс частотой 10 МГц и длительностью 6,4 мкс, что позволяет получателю синхронизировать свои часы с часами отправителя. Далее до конца кадра они должны сохранять синхронизированное состояние за счет манчестерского кода, хранящегоотметки границ битов.Кадр содержит два адреса: получателя и отправителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
