1 (1131253), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

1000Base-T - это стандартный интерфейс Gigabit Ethernet для передачи по неэкранированной витой паре категории 5 и выше на расстояния до 100 метров. Для такой передачи используются все четыре пары медного кабеля, скорость передачи по одной паре - 250 Мбит/cек. Предполагается, что стандарт будет обеспечивать дуплексную передачу, причем данные по каждой паре будут передаваться одновременно сразу в двух направлениях (двойной дуплекс). 1000Base-T. Технически реализовать дуплексную передачу 1 Гбит/сек. по витой паре UTP cat.5 оказалось довольно сложно, значительно сложней, чем в стандарте 100Base-TX. В качестве кандидатов на утверждение в стандарте 1000Base-T рассматривались первоначально несколько методов кодирования, среди которых 5-уровневое импульсно-амплитудное кодирование PAM-5, квадратурная амплитудная модуляция QAM-25 и др. Ниже кратко приведены идеи PAM-5, окончательно утвержденного в качестве стандарта.

Почему выбрано 5-уровневое кодирование? Распространенное четырехуровневое кодирование обрабатывает входящие биты парами. Всего существует 4 различных комбинации - 00, 01, 10, 11. Передатчик может для каждой пары бит установить свой уровень напряжения передаваемого сигнала, что уменьшает в 2 раза частоту модуляции четырехуровневого сигнала, 125 МГц вместо 250 МГц (рисунок 4-52), и, следовательно, частоту излучения. Пятый уровень добавлен для создания избыточности кода, в результате чего становится возможной коррекция ошибок на приеме.

Рисунок 4-52. Схема 4-уровневого кодирования PAM-4

Уровень MAC-стандарта Gigabit Ethernet использует тот же самый протокол передачи CSMA/CD, что и его предки Ethernet и Fast Ethernet. Основные ограничения на максимальную длину сегмента (или коллизионного домена) определяются этим протоколом. В стандарте Ethernet IEEE 802.3 принят минимальный размер кадра, равный 64 байтам. Как уже неоднократно отмечалось, именно значение минимального размера кадра определяет максимально допустимое расстояние между станциями. Время, за которое станция передает такой кадр (время канала), равно, как мы уже отмечали, 51,2 мксек. Максимальная длина сети Ethernet определяется из условия разрешения коллизий, а именно, время, за которое сигнал доходит до удаленного узла и возвращается обратно, не должно превышать 51,2 мксек. (без учета преамбулы).

При переходе от Ethernet к Fast Ethernet скорость передачи возрастает, а время трансляции кадра длины 64 байта соответственно сокращается - оно равно 5,12 мксек. Чтобы можно было обнаруживать все коллизии до конца передачи кадра, как и раньше, необходимо выполнить одно из условий:

1. Сохранить прежнюю максимальную длину сегмента, но увеличить время канала (и, следовательно, увеличить минимальную длину кадра)

1. Сохранить время канала (сохранить прежний размер кадра), но уменьшить максимальную длину сегмента

Опять же в силу преемственности, стандарт Gigabit Ethernet должен поддерживать те же минимальный и максимальный размеры кадра, которые приняты в Ethernet и Fast Ethernet. Но поскольку скорость передачи возрастает, то, соответственно, уменьшается и время передачи пакета аналогичной длины. При сохранении прежней минимальной длины кадра это привело бы к уменьшению диаметра сети, который не превышал бы 20 метров, что могло быть мало полезным. Поэтому при разработке стандарта Gigabit Ethernet было принято решение увеличить время передачи. В Gigabit Ethernet оно в 8 раз превосходит время Ethernet и Fast Ethernet. Но, чтобы поддержать совместимость со стандартами Ethernet и Fast Ethernet, минимальный размер кадра не был увеличен, зато к кадру было добавлено дополнительное поле, получившее название «расширение носителя».

Символы в дополнительном поле обычно не несут служебной информации, но они заполняют канал. В результате коллизия будет регистрироваться всеми станциями при большем диаметре коллизионного домена.

Если станции нужно передать короткий (меньше 512 байт) кадр, то при передаче добавляется поле «расширение носителя», дополняющее кадр до 512 байт. Поле контрольной суммы вычисляется только для оригинального кадра и не распространяется на поле расширения. При приеме кадра поле расширения отбрасывается. Поэтому уровень LLC даже и не знает о наличии такого поля. Если размер кадра равен или превосходит 512 байт, то поле расширения носителя отсутствует. На рисунке 4-53 показан формат кадра Gigabit Ethernet при использовании расширения носителя.

Рисунок 4-53. Кадр Gigabit Ethernet с полем расширения носителя

В настоящее время поставляется полный перечень сетевых продуктов Gigabit Ethernet: сетевые карты, повторители, коммутаторы, а также маршрутизаторы. Предпочтение отдается устройствам с оптическими интерфейсами.

Fibre Channel.

Fibre Channel сочетает в себе преимущества канальных и сетевых технологий. Он призван объединить в себе простоту и скорость I/O-канала с гибкостью и возможностями установления сетевых соединений на основе протоколов. Такое сочетание позволит разработчикам систем объединять традиционные подключения периферии, сетевые методы передачи данных и управления соединениями, методы соединения процессоров, используемые при создании кластеров, в единые мультипротокольные интерфейсы.

Работы по разработке стандарта FC были начаты группой ANSI в 1988 году. В настоящее время Fibre Channel конкурирует как с Ethernet, так и с SCSI (Small Computer System Interface). Последний, используемый как интерфейс к высокоскоростным устройствам рабочих станций, например, дискам, уже сейчас превосходит по быстродействию существующие сети в 10-100 раз. Fibre Channel имеет уникальную систему физического интерфейса и форматы кадров, которые позволяют этому стандарту обеспечить простую стыковку с канальными протоколами IPI (Intelligent Peripheral Interface), SCSI, HIPPI (High Performance Parallel Interface), ATM, IP и 802.2. Это позволяет, например, организовать скоростной канал между компьютером и дисковой накопительной системой RAID.

Быстродействие сетей Fibre Channel составляет nх100 Мбайт/сек. при длинах канала 10 км и более, где n – число каналов. Предусмотрена работа и на меньших скоростях (например, 12,5 Мбайт/cек.). Предельная скорость передачи составляет 4,25 Гбод. В качестве физической среды может использоваться одномодовое или мультимодовое оптическое волокно. Допускается применение медного коаксиального кабеля и витых пар (при скоростях до 200 Мбайт/сек.).

Компоненты FC-сети делятся на простые и коммутирующие. Простой компонент имеет от одного до нескольких портов типа n_port. Эти порты используются для связи компонентов между собой. Коммутирующие компоненты представляют собой коммутаторы, которые могут быть объединены в структуры (fabric). Структуры имеют множественные порты, именуемые f_port.

Fibre Channel обеспечивает шесть независимых классов услуг (каждый класс представляет определенную стратегию обмена информацией), которые облегчают решение широкого диапазона прикладных задач:

Класс 1	Соединение с коммутацией каналов по схеме точка-точка (end-to-end) между портами типа n_port. Класс удобен для аудио- и видеоприложений, например, видеоконференций. После установления соединения используется вся доступная полоса пропускания канала. При этом гарантируется, что кадры будут получены в том же порядке, в каком они были отправлены.
Класс 2	Обмен без установления соединения с коммутацией пакетов, гарантирующий доставку данных. Так как соединение не устанавливается, порт может взаимодействовать одновременно с любым числом портов типа n_port, получая и передавая кадры. Здесь не гарантируется, что кадры будут доставлены в том же порядке, в каком были переданы (за исключением случаев соединения «точка-точка» или «кольцо с арбитражем»). В этом классе допустимы схемы управления потоком «буфер-буфер» и «точка-точка». Класс характерен для локальных сетей, где время доставки данных не является критическим.
Класс 3	Обмен дейтаграммами без установления соединения и без гарантии доставки. Схема управления потоком - «буфер-буфер». Применяется для каналов SCSI.
Класс 4	Обеспечивает выделение определенной доли пропускной способности канала с заданным значением качества обслуживания (QoS). Работает только с топологией структура (fabric), где соединяются два порта типа n_port. При этом формируются два виртуальных соединения, обслуживающих встречные потоки данных. Пропускная способность этих соединения может быть разной. Как и в классе 1, здесь гарантируется порядок доставки кадров. Допускается одновременное соединение более чем с одним портом типа n_port. Используется схема управления потоком «буфер-буфер».
Класс 5	Регламентирующие документы находятся в процессе подготовки.
Класс 6	Предусматривает групповое обслуживание в рамках топологии типа структура (fabric).

Fibre Channel использует пакеты переменной длины (до 2148 байт), содержащие до 2112 байт данных. Такая длина пакета заметно снижает издержки, связанные с пересылкой заголовков (эффективность 98%). С этой точки зрения в наихудшем положении оказывается ATM (83%-ная эффективность: 48 байт данных при 53-байтном пакете). Только FDDI превосходит FC по этому параметру (99%).

В отличие от других локальных сетей, использующих 6-октетные адреса, FC работает с 3-байтовыми адресами, распределяемыми динамически в процессе выполнения операции login. Адрес 0xffffff зарезервирован для широковещательной адресации. Адреса же в диапазоне 0xfffff0-0xfffffe выделены для обращения к «структуре» (fabric), мультикастинг-серверу и серверу псевдонимов (alias-server). n_port передает кадры от своего source_id (s_id) к destination_id (d_id). До выполнения операции fabric login s_id порта не определено. В случае арбитражного кольца применяются 3-октетные адреса al_pa, задаваемые при инициализации кольца. Для однозначной идентификации узлов используются 64-битовые имена-идентификаторы.

Формат пакетов в сетях FC показан на рисунке 4-54. Здесь используются 24-битовые адреса, что позволяет адресовать до 16 миллионов объектов. Сеть может строить соединения по схеме «точка-точка», допускается и кольцевая архитектура с возможностью арбитража. Есть и другие схемы, допускающие большое число независимых обменов одновременно. Схема кольцевого соединения показана на рисунке 4-55. К кольцу может быть подключено до 128 узлов.

Протокол Fibre Channel предусматривает 5 уровней, которые определяют физическую среду, скорость передачи, схему кодирования, форматы пакетов, управление потоком и различные виды услуг. Напомним, что первые два мы подробно рассмотрели в предыдущем разделе.

• FC-0 определяет физические характеристики интерфейса и среды, включая кабели, разъемы, драйверы (ECL, LED, лазеры), передатчики и приемники. Вместе с FC-1 этот уровень образует физический слой.

• FC-1 определяет метод кодирования/декодирования (8B/10B) и протокол передачи, где объединяется пересылка данных и синхронизирующей информации.

• FC-2 определяет правила сигнального протокола, классы услуг, топологию, методику сегментации, задает формат кадра и описывает передачу информационных кадров.

• FС-3 определяет работу нескольких портов на одном узле и обеспечивает общие виды сервиса.

• FC-4 обеспечивает реализацию набора прикладных команд и протоколов вышележащего уровня (например, для SCSI, IPI, IEEE 802, SBCCS, HIPPI, IP, ATM и т.д.)

FC-0 и FC-1 образуют физический уровень, соответствующей стандартной модели ISO.

Рисунок 4-54. Формат кадра Fibre Channel

Стандарт FC допускает соединение типа «точка-точка», кольцо с арбитражем и структура. Кольцевая архитектура обеспечивает самое дешевое подключение. Система арбитража допускает обмен только между двумя узлами одновременно. Следует учесть, что кольцевая структура не предполагает использования маркерной схемы доступа.

Перед передачей байты кадра преобразуются в 10-битовые кодовые последовательности, называемые символами передачи (кодировка 8B/10B).

В FC предусмотрено два режима обмена: «буфер-буфер» и «точка-точка». Передача данных осуществляется, только когда принимающая сторона готова к этому. Прежде чем что-либо посылать, стороны должны выполнить операцию login. В ходе ее выполнения определяется верхний предел числа передаваемых кадров (credit). Значение параметра credit задает число кадров, которые могут быть приняты. После передачи очередного кадра значение credit уменьшается на единицу. Когда значение этой переменной достигает нуля, дальнейшая передача блокируется до тех пор, пока получатель не обработает один или более кадров и будет готов продолжить прием. Здесь имеет место довольно тесная аналогия с протоколом скользящего окна.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)