36,37 Методика реализации сеть Ethernet

В настоящее время среди магистральных локальных сетей наиболее широкое распространение получила сеть Ethernet. Канальный уровень локальных сетей разделён на два подуровня: управления логическим каналом (по Стандарту IEEE - 802.2) и управления доступом к передающей среде (по Стандарту IEEE – 802.3). Применяется метод множественного доступа к передающей среде (МДКН/ОС). Управление логическим каналом реализует функции адресации, контроля ошибок и управления потоком данных.

Физический уровень обеспечивает сопряжение станции с физической средой, кодирование и декодирование сигналов, их буферизацию, поддерживает и восстанавливает битовую синхронизацию. Для выполнения этих функций физический уровень кроме подуровня передачи физических сигналов содержит подуровень интерфейса с модулем сопряжения и собственно подуровень модуля сопряжения со средой.

Подуровень интерфейса с модулем сопряжения определяет средства подключения, в том числе и интерфейсный кабель, позволяющие размещать станции на некотором удалении от передающей среды. Данный подуровень совместно с подуровнем передачи физических сигналов образует интерфейс между подуровнями управления доступом к среде (↑) и модуля сопряжения со средой (↓).

Последний подуровень играет важную роль в организации структуры локальной сети, обеспечивая использование передающей среды различного типа. С этой целью подуровень модуля сопряжена со средой согласует параметры сигналов, поступающих из подуровня передачи физических сигналов (↓) с характеристиками физической среды.

В качестве физической среды стандартом IEEE - 802.3 определены два типа коаксиального кабеля, витая пара проводников и оптоволоконный кабель. Соответственно этому различают четыре типа передающей среды:

- 10 ВАSЕ 5;

- 10 ВАSЕ 2;

- 10 ВАSЕ-Т;

- 10 ВАSЕ-F.

10 ВАSЕ-5 использует толстый коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 2,17 мм. 10 ВАSЕ-2 использует тонкий коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 0,89 мм. Сеть на базе среды 10 ВАSЕ-5 условно именуют «толстой» Ethernet, а на базе 10 ВАЗЕ 2 - «тонкой» Ethernet. Скорость передачи сигнала в этих средах - до 10 Мбит/с.

На рис. 5 показано подключение АС к моноканалу в системе 10 ВАSЕ-5 с помощью специального приёмопередатчика (трансивера) и системного контроллера (адаптера). Трансивер выполняет функции модуля сопряжения со средой, обеспечивает приём и усиление электрических сигналов, поступающих из кабеля, и передачу их обратно в коаксиальный кабель, а также - в схему обнаружения конфликтов и сетевой адаптер. С помощью специального (трансиверного) кабеля, состоящего из четырёх пар проводников разъёма DВ15, трансивер связан с сетевым адаптером. Первая пара проводников используется для передачи сигналов в адаптер, вторая пара - для приёма сигнала, третья пара - для индикации столкновения кадров, четвёртая - для подачи питания на трансивер.

При передаче информации сигналы из адаптера по цепи передачи данных поступают в коаксиальный кабель, смешиваясь в нём с другими сигналами. Возвращаясь из коаксиального кабеля, сигнал поступает в схему обнаружения конфликтов (расположенную в трансивере), где сравнивается с исходным сигналом, выработанным адаптером. При несовпадении этих сигналов или превышении сигналом допустимого уровня в адаптер передаётся сообщение о конфликте доступа к передающей среде.

Сетевой адаптер реализует функции кодирования и декодирования, относящиеся к физическому уровню, а также функции подуровня управления доступом к передающей среде - рис. 6. Длина интерфейсного (трансиверного) кабеля может достигать 50 м. Его подключение к адаптеру осуществляется с помощью интерфейса АUI и стандартного 15-и контактного разъёма DВ15. Адаптеры могут иметь как автономное исполнение и подключаться к компьютеру по интерфейсу RS - 232с, так и встраиваться в компьютер с подключением к его системной шине.

В рамках стандарта IEEE - 802.3 разработана спецификация 10 ВАSЕ - Т сети Ethernet, определившая в качестве передающей среды витую пару проводников 3-й категории и длиной до 100 м - рис.7. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к которому радиальным образом подключаются станции. Для соединения витых пар проводников с концентратором и сетевым адаптером используются стандартные телефонные разъёмы RJ 45. По своей структуре и функциональным характеристикам сетевой адаптер станции совместим с адаптером для коаксиального кабеля. В настоящее время выпускаются универсальные сетевые адаптеры Ethernet 10ВАSЕ - 5/2/Т, оснащаемые разъёмами DB15, BNS (для сети 10ВАSЕ - 2) и RJ45.

Достоинством такой сети является её высокая живучесть, т.к. выход из строя или отключение одного из сегментов не сказывается на работе остальных сетевых сегментов. Кроме того, сеть проста в эксплуатации и её структура позволяет достаточно быстро обнаруживать неисправный участок. Эти свойства и определили, по сути, популярность сетей Ethernet на базе витых пар проводников.

Дальнейшее повышение эффективности сетей Ethernet связано с использованием коммутирующих концентраторов, которые в отличие от обычных (ретранслирующих) концентраторов позволяют рассматривать сегменты сети в качестве самостоятельных отдельных сетей, связанных вместе через интерфейс коммутации пакетов. Коммутирующий концентратор снабжен двумя буферами на каждый подключаемый порт для принимаемых и передаваемых пакетов. Благодаря этому коммутирующий концентратор работает аналогично узлу коммутации пакетов, одновременно принимая и передавая пакеты между различными парами абонентов. Это, наряду с повышением производительности, позволяет избежать столкновений пакетов. Компьютерные сети, использующие подобную технологию, получили название Switch Ethernet.

Другим новым технологическим направлением развития сетей Ethernet является оптоволоконная сеть Ethernet 10ВАSЕ - F со скоростью передачи 10 Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный оптоволоконный кабель. Сеть строится по звездообразной топологии, которая поддерживается с помощью оптоволоконных концентраторов и многопортовых повторителей. Максимальная длина одного луча (сегмента) составляет 2100 м.

В качестве сетевого программного обеспечения сетей Ethernet могут использоваться различные операционные системы (ОС), как одноранговые, так и системы типа «клиент-сервер» с одним или несколькими сетевыми серверами. Наиболее распространёнными их них являются ОС семейства Net Ware фирмы Novell.