Nets2010 (1131259), страница 36

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

Текст из файла (страница 36)

Когда порт поступает кадр, коммутатор сравнивает МАС-адрес адресата с адресами в таблицах. Если МАС-адрес получателя кадра находится в том же сегменте сети, что и отправитель, коммутатор сбрасывает кадр. Этот процесс называется фильтрацией, и с его помощью коммутаторы могут значительно уменьшить трафик между сегментами сети. Если МАС-адрес получателя кадра находится в другом сегменте, коммутатор пересылает кадр на порт, к которому подключен соответствующий сегмент. Если у коммутатора нет записи об адресе получателя, он передаст кадр всем портам, кроме порта, с которого кадр был получен. Устройство-получатель отвечает на широковещательную рассылку специаьным кадром по адресу отправителя. Коммутатор вводит искомый МАС-адрес получателя и номер соответствующего порта коммутатора в таблицу МАС-адресов. Теперь коммутатор может пересылать кадры между отправителем и получателем без широковещательной рассылки.

Структурирование трафика

Коммутируемые СПД КМД – это сегодня самый распространенный тип СПД для локальных сетей. Сегодня цена за порт на коммутаторе уменьшилась настолько, что концентраторы и мосты больше не рассматриваются при принятии решения о покупке сетевого оборудования.

Коммутаторы позволяют структурировать трафик, т.е. разбить его на фрагменты по определенному признаку. Чаще всего – это физическое расположение абонентских машин пользователей. Например, все пользователи, подключенные к коммутатору на первом этаже офисного здания, будут принадлежать одной и той же рабочей группе, в то время как пользователи, подключенные к коммутатору на втором этаже, будут принадлежать к другой рабочей группе. Такая организация позволяет каждой группе обращаться к устройствам в сети, например серверам, с меньшей вероятностью коллизий и повышает общую производительность сети.

50. Сравнение мостов и сетевых коммутаторов

Во многом схожие с мостами, сетевые коммутаторы обладают особыми характеристиками, которые делают их эффективным средством снижения перегрузки сетей за счет увеличения фактической полосы пропускания. В этом разделе описываются сходства и различия коммутаторов и мостов.

Сходства мостов и коммутаторов.

• И мосты, и коммутаторы соединяют сегменты СПД КМС.

• И мосты, и коммутаторы используют таблицу МАС-адресов для идентификации сегмента, в который нужно переслать кадр с данными.

• И мосты, и коммутаторы помогают уменьшить сетевой трафик.

Однако коммутаторы предлагают следующие важные функции, которые обеспечивают дополнительные преимущества для устранения коллизий.

• Выделенный канал связи между устройствами. Если на каждый порт сетевого коммутатора подключить только линию от одного абонента, это так называемая микросегментация, то каждый пользователь получает доступ к каналу передачи и не конкурирует с другими. В результате коллизии не возникают.

• Параллельные сеансы связи. Параллелизм сеансов связи обеспечиваются путем одновременной пересылки нескольких кадров, что увеличивает полосу пропускания сети в соответствии с числом поддерживаемых сеансов связи. Например, когда кадры пересылаются между портами 1 и 2, другой сеанс связи может проходить между портами 5 и 6.

• Полнодуплексная система связи После того как подключение микросегментировано, в нем участвуют только коммутатор и подключенный абонент. Теперь можно настроить порт так, чтобы он мог получать и отправлять данные в одно и то же время, т.е.обеспечивать дуплексный канал. Например, соединения 100 Мбит/с типа «точка-точка» обладают скоростью передачи 100 Мбит/с и скоростью приема 100 Мбит/с, что обеспечивает эффективную полосу пропускания 200 Мбит/с на одном соединении. Конфигурация между полудуплексом и дуплексом автоматически согласуется во время создания канала.

51. Протоколы для высокоскоростных локальных сетей (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).

Рассмотрим стандарты для построения высокоскоростных сетей, появившиеся в 90-е годы. Эти стандарты предполагают использование оптоволоконных линий связи, скорость не ниже 100 Мбит/сек. и действуют на большие расстояния, чем рассмотренные до сих пор стандарты IEEE 802.

Fast Ethernet.

Термином Fast Ethernet называют набор спецификаций, разработанных комитетом IEEE 802.3, чтобы обеспечить недорогой, Ethernet-совместимый стандарт, способный обеспечить работу ЛВС на скорости 100 Мбит/сек.

Из-за чего возникла необходимость в таких скоростях? К этому времени существенно увеличилась диспропорция между скоростью работы процессоров рабочих станций, скоростью работы их устройств памяти и каналов ввода/вывода, в том числе и сетевых. Эта диспропорция не позволяла эффективно использовать возможности рабочих станций в сети.

В мае 1995 года комитет IEEE принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u, который не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3 в виде глав с 21 по 30. Отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне.

Отметим главные особенности эволюционного развития от сетей Ethernet к сетям Fast Ethernet стандарта IEEE 802.3u:

• десятикратное увеличение пропускной способности сегментов сети

• сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в Ethernet

• сохранение формата кадра, принятого в Ethernet

• поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и волоконно-оптического кабеля

Кроме указанных свойств, важной функцией этого стандарта является поддержка двух скоростей передачи 10/100 Мбит/сек. и автоматический выбор одной из них, встраиваемая в сетевые карты и коммутаторы Fast Ethernet. Все это позволяет осуществлять плавный переход от сетей Ethernet к более скоростным сетям Fast Ethernet, обеспечивая выгодную преемственность по сравнению с другими технологиями. Еще один дополнительный фактор - низкая стоимость оборудования Fast Ethernet.

На рисунке 4-46 показана структура уровней Fast Ethernet. Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используются три варианта кабельных систем - оптоволокно, двухпарная витая пара категории 5 и четырехпарная витая пара категории 3. Причем, по сравнению с вариантами физической реализации Ethernet (а их насчитывается шесть), здесь отличия каждого варианта от других глубже - меняется и количество проводников, и методы кодирования. А так как физические варианты Fast Ethernet создавались одновременно, а не эволюционно, то появилась возможность детально определить те подуровни физического уровня, которые не изменяются от варианта к варианту, и те, что специфичны для каждого варианта.

В стандарте Fast Ethernet функции кодирования выполняет подуровень кодирования PCS, размещенный ниже средонезависимого интерфейса MII. В результате этого каждый трансивер должен использовать свой собственный набор схем кодирования, наилучшим образом подходящий для соответствующего физического интерфейса, например, набор 4B/5B и NRZI для интерфейса 100Base-FX.

Рисунок 4-46. Структура уровней стандарта Fast Ethernet, MII-интерфейс и трансивер Fast Ethernet

Интерфейс MII (medium independent interface) в стандарте Fast Ethernet является аналогом интерфейса AUI в стандарте Ethernet. MII-интерфейс обеспечивает связь между подуровнями согласования и физического кодирования. Основное его назначение - упростить использование разных типов среды. MII-интерфейс предполагает дальнейшее подключение трансивера Fast Ethernet. Для связи используется 40-контактный разъем. Максимальное расстояние по MII-интерфейсному кабелю не должно превышать 0,5 м.

Стандартом Fast Ethernet IEEE 802.3u установлены три типа физического интерфейса (рисунок 47, таблица 48): 100Base-FX, 100Base-TX и 100Base-T4.

Рисунок 4-47. Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet

100Base-FX

Стандарт этого волоконно-оптического интерфейса полностью идентичен стандарту FDDI PMD. Интерфейс Duplex SC допускает дуплексный канал связи.

100Base-TX

Стандарт этого физического интерфейса предполагает использование неэкранированной витой пары категории не ниже 5. Он полностью идентичен стандарту FDDI UTP PMD. Порт RJ-45 на сетевой карте и на коммутаторе может поддерживать наряду с режимом 100Base-TX режим 10Base-T, или функцию автоопределения скорости. Большинство современных сетевых карт и коммутаторов поддерживают эту функцию по портам RJ-45 и, кроме этого, могут работать в дуплексном режиме.

Метод кодирования 4B/5B. 10 Мбит/сек. версии Ethernet используют манчестерское кодирование для представления данных при передаче по кабелю. Метод кодирования 4B/5B определен в стандарте FDDI и без изменений перенесен в спецификацию PHY FX/TX. При этом методе каждые 4 бита данных MAC-подуровня (называемых символами) представляются 5 битами. Использование избыточного бита позволяет применить потенциальные коды при представлении каждого из пяти бит в виде электрических или оптических импульсов. Потенциальные коды обладают, по сравнению с манчестерскими кодами, более узкой полосой спектра сигнала, а, следовательно, предъявляют меньшие требования к полосе пропускания кабеля. Однако прямое использование потенциальных кодов для передачи исходных данных без избыточного бита невозможно из-за плохой самосинхронизации приемника и источника данных: при передаче длинной последовательности единиц или нулей в течение долгого времени сигнал не изменяется, и приемник не может определить момент чтения очередного бита.

При использовании пяти бит для кодирования шестнадцати исходных 4-битовых комбинаций можно построить такую таблицу кодирования, в которой любой исходный 4-битовый код представляется 5-битовым кодом с чередующимися нулями и единицами. Тем самым обеспечивается синхронизация приемника с передатчиком. Так как исходные биты MAC-подуровня должны передаваться со скоростью 100Мбит/cек., то наличие одного избыточного бита вынуждает передавать биты результирующего кода 4B/5B со скоростью 125 Мбит/cек., таким образом, межбитовое расстояние в устройстве PHY составляет 8 наносекунд.

Так как из 32 возможных комбинаций 5-битовых порций для кодирования порций исходных данных нужно только 16, то остальные 16 комбинаций в коде 4В/5B используются в служебных целях.

100Base-T4

Этот тип интерфейса позволяет обеспечить полудуплексный канал связи по витой паре UTP Cat.3 и выше. Именно возможность перехода предприятия со стандарта Ethernet на стандарт Fast Ethernet без радикальной замены существующей кабельной системы на основе UTP Cat.3 следует считать главным преимуществом этого стандарта.

Символьное кодирование 8B/6T. Если бы использовалось манчестерское кодирование, то битовая скорость в расчете на одну витую пару была бы 33,33 Мбит/с, что превышало бы установленный предел 30 МГц для таких кабелей. Эффективное уменьшение частоты модуляции достигается, если вместо прямого (2-уровневого) бинарного кода использовать 3-уровневый троичный код. Этот код, известный как 8B/6T, предполагает, что прежде, чем происходит передача, каждый набор из 8 бинарных битов (символ) сначала преобразуется в соответствии с определенными правилами в 6 троичных (3-уровневых) символов. На примере, показанном на рисунке 4-49 (b), можно определить скорость 3-уровневого символьного сигнала (100х6/8)/3=25МГц, значение которой не превышает установленный предел.

Интерфейс 100Base-T4 имеет один существенный недостаток - принципиальную невозможность поддержки дуплексного режима передачи. И если при строительстве небольших сетей Fast Ethernet с использованием повторителей 100Base-TX не имеет преимуществ перед 100Base-T4 (существует коллизионный домен, полоса пропускания которого не больше 100 Мбит/сек.), то при строительстве сетей с использованием коммутаторов недостаток интерфейса 100Base-T4 становится очевидным и очень серьезным. Поэтому данный интерфейс не получил столь большого распространения, как 100Base-TX и 100Base-FX.

Основные категории устройств, применяемых в Fast Ethernet, такие же, как и в Ethernet: трансиверы, конвертеры, сетевые карты (для установки на рабочие станции/файл-серверы), повторители, коммутаторы.

Трансивер - это (по аналогии с трансивером Ethernet) двухпортовое устройство, охватывающее подуровни PCS, PMA, PMD и AUTONEG, и имеющее с одной стороны MII-интерфейс, с другой - один из средозависимых физических интерфейсов (100Base-FX, 100Base-TX или 100Base-T4). Трансиверы используются сравнительно редко, как и редко используются сетевые карты, повторители и коммутаторы с интерфейсом MII.

Сетевая карта. Наиболее широкое распространение сегодня получили сетевые карты с интерфейсом 100Base-TX на шину PCI. Необязательными, но крайне желательными функциями порта RJ-45 является автоконфигурирование 100/10 Мбит/сек. и поддержка дуплексного режима. Большинство современных выпускаемых карт поддерживают эти функции.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)