Nets2010 (1131259), страница 37

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

Текст из файла (страница 37)

Конвертер (media converter) - это двухпортовое устройство, оба порта которого представляют средозависимые интерфейсы. Конвертеры, в отличие от повторителей, могут работать в дуплексном режиме, за исключением случая, когда имеется порт 100Base-T4. Распространены конвертеры 100Base-TX/100Base-FX.

Коммутатор - одно из наиболее важных устройств при построении корпоративных сетей. Большинство современных коммутаторов Fast Ethernet поддерживает автоконфигурирование 100/10 Мбит/с по портам RJ-45 и могут обеспечивать дуплексный канал связи по всем портам (за исключением 100Base-T4). Коммутаторы могут иметь специальные дополнительные слоты для установления uplink-модуля. В качестве интерфейсов у таких модулей могут выступать оптические порты типа Fast Ethernet 100Base-FX, FDDI , ATM (155 Мбит/сек.), Gigabit Ethernet и др.

Gigabit Ethernet.

Интерес к технологиям для локальных сетей с гигабитными скоростями повысился в связи с двумя обстоятельствами - во-первых, успехом сравнительно недорогих (по сравнению с FDDI) технологий Fast Ethernet, во-вторых, со слишком большими трудностями, испытываемыми технологией АТМ на пути к конечному пользователю.

В марте 1996 года комитет IEEE 802.3 одобрил проект стандартизации Gigabit Ethernet 802.3z. В мае 1996 года 11 компаний организовали Gigabit Ethernet Alliance.

Альянс объединил усилия большого числа ведущих производителей сетевого оборудования на пути выработки единого стандарта и выпуска совместимых продуктов Gigabit Ethernet и преследовал следующие цели:

• поддержка расширения технологий Ethernet и Fast Ethernet в ответ на потребность в более высокой скорости передачи

• разработка технических предложений с целью включения в стандарт

• выработка процедур и методов тестирования продуктов от различных поставщиков

29 июня 1998 г., с задержкой примерно на полгода от первоначально запланированного графика, был принят стандарт IEEE 802.3z. Соответствующие спецификации регламентируют использование одномодового, многомодового волокна, а также витой пары UTP cat.5 на коротких расстояниях (до 25 м). Стандартизация системы передачи Gigabit Ethernet по неэкранированной витой паре на расстояния до 100 м требовала разработки специального помехоустойчивого кода для чего был создан отдельный подкомитет P802.3ab. 28 июня 1999 г. был принят соответствующий стандарт.

На рисунке 4-50 показана структура уровней Gigabit Ethernet. Как и в стандарте Fast Ethernet, в Gigabit Ethernet не существует универсальной схемы кодирования сигнала, которая была бы идеальной для всех физических интерфейсов - так, для стандартов 1000Base-LX/SX/CX используется кодирование 8B/10B, а для стандарта 1000Base-T - специальный расширенный линейный код TX/T2. Функцию кодирования выполняет подуровень кодирования PCS, размещенный ниже средонезависимого интерфейса GMII.

Рисунок 4-50. Структура уровней стандарта Gigabit Ethernet, GII-интерфейс и трансивер Gigabit Ethernet

GMII-интерфейс. Средонезависимый интерфейс GMII (gigabit media independent interface) обеспечивает взаимодействие между уровнем MAC и физическим уровнем. GMII-интерфейс является расширением интерфейса MII и может поддерживать скорости 10, 100 и 1000 Мбит/сек. Он имеет отдельные 8-битные приемник и передатчик и может поддерживать как полудуплексный, так и дуплексный режимы. Кроме этого, GMII-интерфейс несет один сигнал, обеспечивающий синхронизацию (clock signal), и два сигнала состояния линии - первый (в состоянии ON) указывает наличие несущей, а второй (в состоянии ON) говорит об отсутствии коллизий. Также GMII-интерфейс обеспечивает еще несколько сигнальных каналов и питание. Трансиверный модуль, охватывающий физический уровень и обеспечивающий один из физических средозависимых интерфейсов, может подключаться, например, к коммутатору Gigabit Ethernet посредством GMII-интерфейса.

Подуровень физического кодирования PCS. При подключении интерфейсов группы 1000Base-X подуровень PCS использует блочное избыточное кодирование 8B10B, заимствованное из стандарта ANSI X3T11 Fibre Channel. На основе сложной кодовой таблицы каждые 8 входных битов, предназначенные для передачи на удаленный узел, преобразовываются в 10-битные символы (code groups). Кроме этого, в выходном последовательном потоке присутствуют специальные контрольные 10-битные символы. Примером контрольных символов могут служить символы, используемые для расширения носителя (дополняют кадр Gigabit Ethernet до его минимального размера - 512 байт). При подключении интерфейса 1000Base-T подуровень PCS осуществляет специальное помехоустойчивое кодирование для обеспечения передачи по витой паре UTP Cat.5 на расстояние до 100 метров. Два сигнала состояния линии - сигнал наличия несущей и сигнал отсутствия коллизий - генерируются этим подуровнем.

Подуровни PMA и PMD. Физический уровень Gigabit Ethernet использует несколько интерфейсов, включая традиционную витую пару категории 5, а также многомодовое и одномодовое волокно. Подуровень PMA преобразует параллельный поток символов от PCS в последовательный поток, а также выполняет обратное преобразование (распараллеливание) входящего последовательного потока от PMD. Подуровень PMD определяет оптические/электрические характеристики физических сигналов для разных сред. Всего определено 4 различных типов физических интерфейсов среды, которые отражены в спецификация стандарта 802.3z (1000Base-X) и 802.3ab (1000Base-T) (рисунок 4-51).

Рисунок 4-51. Физические интерфейсы стандарта Gigabit Ethernet

Интерфейс 1000Base-X основан на стандарте физического уровня Fibre Channel. Эта технология будет подробнее рассмотрена ниже. Fibre Channel - это технология взаимодействия рабочих станций, суперкомпьютеров, устройств хранения и периферийных узлов. Fibre Channel имеет 4-уровневую архитектуру. Два нижних уровня FC-0 (интерфейсы и среда) и FC-1 (кодирование/декодирование) перенесены в Gigabit Ethernet. Поскольку Fibre Channel является одобренной технологией, то такое перенесение сильно сократило время на разработку оригинального стандарта Gigabit Ethernet.

1000Base-X подразделяется на три физических интерфейса, различающихся характеристиками источника и приемника излучения: интерфейс 1000Base-SX и 1000Base-LX для многомодового оптоволокна и 1000Base-CX для экранированной витой пары (STP «twinax») на коротких расстояниях.

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.

52. Сетевой уровень: проблемы построения сетевого уровня (Сервис, внутренняя организация сетевого уровня), Алгоритмы маршрутизации (принцип оптимальности, маршрутизация по наикратчайшему пути, маршрутизация лавиной, маршрутизация с анализом потока).

Основной задачей сетевого уровня является маршрутизация пакетов. Пакеты маршрутизируются всегда, независимо от того, какую внутреннюю организацию имеет транспортная среда - с виртуальными каналами или дейтаграммную. Разница лишь в том, что в первом случае этот маршрут устанавливается один раз для всех пакетов, а во втором - для каждого пакета. В первом случае говорят иногда о маршрутизации сессии, потому что маршрут устанавливается на все время передачи данных пользователя, т.е. сессии.

Сервис сетевого уровня разрабатывался в следующих целях:

• Сервис должен быть независимым от технологии передачи, используемой в среде передачи данных.

• Транспортный уровень должен быть независим от числа узлов, типа и топологии транспортной подсети.

• Адрес на сетевом уровне, доступный на транспортном уровне, должен иметь унифицированную форму по всей сети.

Алгоритм маршрутизации - часть программного обеспечения сетевого уровня. Он отвечает за определение, по какой линии отправлять пакет дальше.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)