Тема 4. Сетевые технологии

Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и программно-аппаратного средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей, разъемов), достаточный для построения вычислительной сети.

4.1 Сетевая технология Ethernet

Самая популярная в настоящее время сетевая технология была разработана в 70-е годы и с тех пор неоднократно модернизировалась (что бы соответствовать возрастающим потребностям сетей и пользователей), что отражается в спецификациях сетей Ethernet.

Спецификация определяет допустимые типы кабеля, топологию сети, а так же другие важные параметры, например, количество компьютеров в сети, допустимое количество повторителей. Независимо от спецификации все сети Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных CSMA/CD.

Некоторые из спецификаций сетей Ethernet приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Спецификации сетей Ethernet

Обозначение	Тип кабеля	Топология	Скорость	Max длинна сегмента
10 Base-2	Тонкий коаксиальный кабель	шина	10 Мбит/с	185 м
10 Base-5	Толстый коаксиальный кабель	шина	10 Мбит/с	500 м
10 Base-Т	Витая пара 3 категории	звезда	10 Мбит/с	100 м
10Base-FL	Многомодовое оптоволокно	звезда	10 Мбит/с	2 000 м
100 Base-ТХ	Витая пара 5 категории	звезда	100 Мбит/с	100 м
100Base-FХ	Многомодовое оптоволокно	звезда	100 Мбит/с	412 м
1000Вase-LX	одномодовое оптоволокно	звезда	1000 Мбит/с	5 000 м
1000Вase-SX	Многомодовое оптоволокно	звезда	1000 Мбит/с	500 м

Спецификации 10 Base-2 и 10 Base-5 на коаксиальном кабеле, единственные из всех стандартов требуют использования топологии шина и под максимальной длинной сегмента понимается расстояние от одного терминатора до другого. Стандарты на коаксиальном кабеле на сегодняшний день почти не используются (не считая старых сетей), поскольку коаксиальный кабель труднее прокладывать и обслуживать, чем витую пару. Кроме того, максимальная скорость 10 Мбит/с на данный момент не актуальна.

Во всех других спецификациях используется топология звезда, где каждый компьютер соединяется с концентратором отдельным сегментом кабеля. При этом максимальная длина сегмента означает расстояние между ПК и концентратором.

Самый популярный на данный момент вид кабеля - неэкранированная витая пара.

В спецификации 10 Base-Т компьютер соединяется с концентратором сегментом кабеля в 100 метров. При этом из четырех витых пар используется только две: одна для приема, другая для передачи данных.

В 1995 году был принят стандарт 100 Base-ТХ (Fast Ethernet). При использовании витой пары 5 категории достигается скорость передачи данных в 100 Мбит/с.

В стандарте Gigabit Ethernet принятом в 1998 году скорость передачи данных соответствует 1Гбит/с. В большинстве при этом используется оптоволоконный кабель, разных типов с различной максимальной длинной сегмента.

Функционирование большинства сетей Ethernet невозможно без усиления сигнала, поэтому в стандарты Ethernet включены правила использования повторителей.

В исходном 10 Мбитном стандарте применение повторителей управлялось правилом 5-4-3, которое состояла в том, что в сети может быть до пяти сегментов кабеля, соединенных четырьмя повторителями, при этом только три сегмента могут быть загруженными ПК (рисунок 17).

Рисунок 17 – Иллюстрация правила 5-4-3

Ограниченное число повторителей объясняется дополнительными задержками распространения сигнала, которые они вносят, что в свою очередь сказывается на надежности распознавания коллизий.

В сетях с топологией «звезда» правило 5-4-3 заменяется правилом «4-х хабов» - с помощью каскадирующего порта можно соединить друг с другом до 4-х повторителей-концентраторов (рисунок 18).

Рисунок 18 - Иерархическое соединение концентраторов Ethernet

Поскольку сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet работают на больших скоростях, они не могут поддерживать столько же концентраторов. Поэтому в зависимости от спецификации накладывается ограничение в 1 или 2 концентратора с возможностью поддерживать различную длину кабеля.

Основные достоинства технологии Ethernet.

Главным достоинством сетей Ethernet, благодаря которому они стали таки популярными, является их экономичность, хорошая расширяемость. Кроме того, в сетях Ethernet реализованы достаточно простые алгоритмы доступа к среде, адресации и передачи данных. За счет этого адаптеры Ethernet обладают высокой надежностью, а их стоимость невысока.