Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Оставшиеся 16 используютсядля служебных целей — например, для маркировки границ кадров. Используемые комбинации тщательно подбирались с целью обеспечения достаточного количества передач для поддержки синхронизации с тактогенератором. Система100Base-TX является полнодуплексной, станции могут передавать на скорости100 Мбит/с и одновременно принимать на той же скорости.
Зачастую кабели100Base-TX и 100Base-T4 называют просто 100Base-T.Последний вариант, 100Base-FX, использует два оптических многомодовыхкабеля, по одному для передачи в каждом направлении, то есть также полныйдуплекс на скорости 100 Мбит/с в каждом направлении. Кроме того, расстояниемежду станциями при этом может достигать 2 км.В 1997 году, пойдя навстречу потребностям пользователей, комитет 802 ввелв стандарт новый тип кабеля, 100J5ase-T2, позволяющий организовать работубыстрой сети Ethernet на основе двух витых пар третьей категории.
Однако дляотработки довольно сложного алгоритма кодирования потребовался соответствующий цифровой сигнальный процессор, что сделало данное расширение довольно дорогим удовольствием. Пока что вследствие своей чрезвычайной сложности, цены и перехода многих организаций на витые пары пятой категории100Base-T2 используется мало.В системах 100Base-T могут применяться два типа концентраторов, как показано на рис. 4.19. В концентраторе все входящие линии (по крайней мере, все линии, подключенные к одной плате) логически соединены с образованием единойобласти столкновений.
Применяются все стандартные алгоритмы, включая двоичный откат; таким образом, система работает аналогично старой доброй сети334Глава 4. Подуровень управления доступом к средеEthernet. В частности, в каждый момент времени может передавать только однастанция. Другими словами, концентраторы работают с полудуплексными соединениями.В коммутаторе все приходящие кадры буферируются на плате, обслуживающей линию.
Хотя при таком подходе карты и сам концентратор становятся дороже, все станции могут передавать (и принимать) кадры одновременно, что значительно повышает суммарную производительность системы, часто на порядок и более. Хранящиеся в буфере кадры обмениваются между картой источника и картойприемника по высокоскоростной объединительной плате. Объединительная плата никак не стандартизована.
В этом нет необходимости, так как она спрятанаглубоко внутри коммутатора. Кроме того, это предоставляет свободу производителям коммутаторов, которые будут состязаться, пытаясь создать все более быструю плату. Поскольку оптоволоконные кабели системы 100Base-FX слишкомдлинны для алгоритма столкновений, стандартного для сети Ethernet, их следуетприсоединять к буферированным коммутируемым концентраторам, так чтобыкаждый кабель представлял собой отдельную область столкновений.В заключение разговора о быстром Ethernet стоит отметить, что практическивсе коммутаторы могут поддерживать и 10-, и 100-мегабитные станции.
Это сделано для пущего удобства тех, кто постепенно обновляет аппаратуру. По мерепоявления новых 100-мегабитных станций нужно просто покупать необходимоеколичество плат обслуживания линий и вставлять их в коммутатор. В стандартвключена возможность автоматического выбора станциями оптимальной скорости (10 или 100) и полудуплексного или полнодуплексного режима. Большая часть аппаратуры быстрого Ethernet использует эту функцию для самонастройки.Гигабитная сеть EthernetНе успело еще, как говорится, обсохнуть молоко на губах только что родившегося стандарта быстрого Ethernet, как комитет 802 приступил к работе над новойверсией (1995).
Ее почти сразу окрестили гигабитной сетью Ethernet, а в 1998 году новый стандарт был уже ратифицирован IEEE под официальным названием802.3z. Тем самым разработчики подчеркнули, что это последняя разработка влинейке 802.3 (если только кто-нибудь в срочном порядке не придумает называтьстандарты, скажем, 802.3ы. Между прочим, Бернард Шоу предлагал расширитьанглийский алфавит и включить в него, в частности, букву «ы». — Примеч. перев.). Далее мы обсудим некоторые ключевые свойства гигабитного Ethernet. Более подробную информацию можно найти в (Seifert, 1998).Главные предпосылки создания 802.3z были те же самые, что и при создании802.3и, — повысить в 10 раз скорость, сохранив обратную совместимость со старыми сетями Ethernet.
В частности, гигабитный Ethernet должен был обеспечитьдейтаграммный сервис без подтверждений как при односторонней, так и пригрупповой передаче. При этом необходимо было сохранить неизменными 48битную схему адресации и формат кадра, включая нижние и верхние ограничения его размера. Новый стандарт удовлетворил всем этим требованиям.Сеть Ethernet335Гигабитные сети Ethernet строятся по принципу «точка — точка», в них неприменяется моноканал, как в исходном 10-мегабитном Ethernet, который теперь, кстати, величают классическим Ethernet.
Простейшая гигабитная сеть, показанная на рис. 4.20, а, состоит из двух компьютеров, напрямую соединенныхдруг с другом. В более общем случае, однако, имеется коммутатор или концентратор, к которому подсоединяется множество компьютеров, возможна также установка дополнительных коммутаторов или концентраторов (рис. 4.20, б). Но влюбом случае к одному кабелю гигабитного Ethernet всегда присоединяются дваустройства, ни больше, ни меньше.EthernetКоммутаторили концентраторDКомпьютерРис. 4.20. Сеть Ethernet, состоящая из двух станций (а); сеть Ethernet, состоящая измножества станций (б)Гигабитный Ethernet может работать в двух режимах: полнодуплексном и полудуплексном.
«Нормальным» считается полнодуплексный, при этом трафик может идти одновременно в обоих направлениях. Этот режим используется, когдаимеется центральный коммутатор, соединенный с периферийными компьютерамиили 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 потенциальный отправитель; передача произойдет успешно даже в том случае, если одновременно с ней ведется передача со стороны коммутатора (линия полнодуплексная). Так как конкуренции в данном случае нет, протокол CSMA/CD неприменяется, поэтому максимальная длина кабеля определяется исключительномощностью сигнала, а вопросы времени распространения шумового всплеска здесьне встают. Коммутаторы могут работать на смешанных скоростях; более того, ониавтоматически выбирают оптимальную скорость. Самонастройка поддерживается так же, как и в быстром Ethernet.Полудуплексный режим работы используется тогда, когда компьютеры соединены не с коммутатором, а с концентратором.
Хаб не буферизирует входящиекадры. Вместо этого он электрически соединяет все линии, симулируя моноканал обычного Ethernet. В этом режиме возможны коллизии, поэтому применяет-336Сеть EthernetГлава 4. Подуровень управления доступом к средеся CSMA/CD. Поскольку кадр минимального размера (то есть 64-байтный) может передаваться в 100 раз быстрее, чем в классической сети Ethernet, максимальная длина сегмента должна быть соответственно уменьшена в 100 раз. Онасоставляет 25 м — именно при таком расстоянии между станциями шумовойвсплеск гарантированно достигнет отправителя до окончания его передачи. Еслибы кабель имел длину 2500 м, то отправитель 64-байтного кадра при 1 Гбит/с успел бы много чего наделать даже за то время, пока его кадр прошел только десятую часть пути в одну сторону, не говоря уже о том, что сигнал должен еще ивернуться обратно.Комитет разработчиков стандарта 802.3z совершенно справедливо заметил,что 25 м — это неприемлемо малая длина, и ввел два новых свойства, позволивших расширить радиус сегментов.
Первое называется расширением носителя.Заключается это расширение всего-навсего в том, что аппаратура вставляет собственное поле заполнения, растягивающее нормальный кадр до 512 байт. Поскольку это поле добавляется отправителем и изымается получателем, то программному обеспечению нет до него никакого дела. Конечно, тратить 512 байт напередачу 46 байт — это несколько расточительно с точки зрения эффективностииспользования пропускной способности. Эффективность такой передачи составляет всего 9 %.Второе свойство, позволяющее увеличить допустимую длину сегмента, — этопакетная передача кадров. Это означает, что отправитель может посылать неединичный кадр, а пакет, объединяющий в себе сразу много кадров. Если полнаядлина пакета оказывается менее 512 байт, то, как в предыдущем случае, производится аппаратное заполнение фиктивными данными. Если же кадров, ждущихпередачу, хватает на то, чтобы заполнить такой большой пакет, то работа системы оказывается очень эффективной.
Такая схема, разумеется, предпочтительнеерасширения носителя. Эти методы позволили увеличить максимальную длинусегмента до 200 м, что, наверное, для организаций уже вполне приемлемо.Трудно представить себе организацию, которая потратила бы немало усилийи средств на установку плат для высокопроизводительной гигабитной сетиEthernet, а потом соединила бы компьютеры концентраторами, симулирующимиработу классического Ethernet со всеми его коллизиями и прочими проблемами.Концентраторы, конечно, дешевле коммутаторов, но интерфейсные платы гигабитного Ethernet все равно относительно дороги, поэтому экономия на покупкеконцентратора вместо коммутатора себя не оправдывает.
Кроме того, это резкоснижает производительность, и становится вообще непонятно, зачем было тратить деньги на гигабитные платы. Однако обратная совместимость — это нечтосвященное в компьютерной индустрии, поэтому, несмотря ни на что, в 802.3z подобная возможность предусматривается.Гигабитный Ethernet поддерживает как медные, так и волоконно-оптическиекабели, что отражено в табл. 4.3.
Работа на скорости 1 Гбит/с означает, что источник света должен включаться и выключаться примерно раз в наносекунду.Светодиоды просто не могут работать так быстро, поэтому здесь необходимоприменять лазеры. Стандартом предусматриваются две операционных длины337волны: 0,85 мкм (короткие волны) и 1,3 мкм (длинные). Лазеры, рассчитанныена 0,85 мкм, дешевле, но не работают с одномодовыми кабелями.Таблица 4.3. Кабели гигабитного EthernetНазваниеТипДлина сегментаПреимущества1000Base-SXОптоволокно550 мМногомодовое волокно (50,62,5 мкм)1000Base-LXОптоволокно5000 мОдномодовое (10 мкм) илимногомодовое (50,62,5 мкм) волокно1000Base-CX2 экранированныевитые пары4 неэкранированныевитые пары25 мЭкранированная витая пара100 мСтандартная витая пара 5-йкатегории1000Base-TОфициально допускается использование трех диаметров волокна: 10, 50 и62,5 мкм. Первое предназначено для одномодовой передачи, два других — длямногомодовой.
Не все из шести комбинаций являются разрешенными, а максимальная длина сегмента зависит как раз от выбранной комбинации. Числа, приведенные в табл. 4.3, — это наилучший случай. В частности, пятикилометровыйкабель можно использовать только с лазером, рассчитанным на длину волны1,3 мкм и работающим с 10-микрометровым одномодовым волокном. Такой вариант, видимо, является наилучшим для магистралей разного рода кампусов ипроизводственных территорий. Ожидается, что он будет наиболее популярнымнесмотря на то, что он самый дорогой.1000Base-CX использует короткий экранированный медный кабель.
Проблема в том, что его поджимают конкуренты как сверху (1000Base-LX), так и снизу(1000Base-T). В результате сомнительно, что он завоюет широкое общественноепризнание.Наконец, еще один вариант кабеля — это пучок из четырех неэкранированных витых пар. Поскольку такая проводка существует почти повсеместно, то, похоже, это будет «гигабитный Ethernet для бедных».Новый стандарт использует новые правила кодирования сигналов, передающихся по оптоволокну. Манчестерский код при скорости передачи данных 1 Гбит/спотребовал бы скорости изменения сигнала в 2 Гбод.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
