Dette er ikke England - du må grave dypere!
Militær visdom
Ethernet 10Base5
10Base5 Ethernet-spesifikasjonen fastsetter at følgende betingelser er oppfylt:
- Overføringsmediet er en "tykk" koaksialkabel på ca. 12 mm i diameter (RG-8 eller RG-11) med en karakteristisk impedans på 50 Ohm.
- Kabellengden mellom nabostasjoner er minst 2,5 m.
- Maksimal lengde på et nettverkssegment er ikke mer enn 500 meter.
- Den totale lengden på alle kabler i segmenter er ikke mer enn 2500 meter.
- Det totale antallet noder per nettverkssegment er ikke mer enn 100.
- Segmentet avsluttes av terminatorer, hvorav en må være jordet.
- Drop-kabler kan være så korte som ønskelig, men avstanden fra transceiveren til adapteren er ikke mer enn 50 meter.
- Ideelt sett bør avstanden mellom tilstøtende stasjoner være et multiplum på 2,5 m. Noen kabler merkes tilsvarende hver 2,5 m for å lette samsvar.
Transceiveren inneholder en aktiv transceiver med en kollisjonsdetektor og en høyspent (1-5 kV) isolasjonstransformator; strøm tilføres fra AUI-porten på adapteren.
Viktige fordeler med 10Base5: lang segmentlengde, god kabelstøyimmunitet og høy transceiver-isolasjonsspenning. På grunn av disse egenskapene ble "tykt" Ethernet oftest brukt for å legge ryggradssegmenter. Denne standarden har nå i stor grad blitt erstattet av billigere og mer effektive Ethernet-implementeringer.
10Base2
Ethernet 10Base2-spesifikasjonsbegrensninger:
- Overføringsmediet er en "tynn" (ca. 6 mm i diameter) koaksialkabel (RG-58 med ulike modifikasjoner) med en karakteristisk impedans på 50 Ohm.
- Kabellengden mellom nabostasjoner er minst 0,5 m.
- Maksimal lengde på et nettverkssegment er ikke mer enn 185 meter.
- Den totale lengden på alle kabler i segmenter (koblet gjennom repeatere) er ikke mer enn 925 meter.
- Det totale antallet noder per nettverkssegment er ikke mer enn 30 (inkludert repeatere).
- Segmentet avsluttes med terminatorer, hvorav en er jordet.
- Segmentgrener er ikke tillatt.
Regler for å bygge nettverk ved å bruke den fysiske topologien "delt buss".
I dette tilfellet gjelder 5-4-3-regelen, dvs.:
- ikke mer enn 5 nettverkssegmenter
- kan kobles sammen med ikke mer enn 4 repeatere
- i dette tilfellet kan stasjonene kobles til ikke mer enn 3 segmenter, de resterende 2 kan brukes til å øke den totale lengden på nettverket.
10Base-T
Samsvarer med IEEE 802.3i-standarden vedtatt i 1991.
Ethernet 10Base-T-spesifikasjonsbegrensninger:
- Overføringsmedium - uskjermet tvunnet parkabel (UTP - Unshielded Twisted Pair) kategori 3 og høyere. I dette tilfellet er 2 par involvert - ett for mottak, det andre for overføring.
- Fysisk topologi "stjerne".
- Kabellengden mellom stasjonen og navet er ikke mer enn 100 m.
- Maksimal diameter på nettverket er ikke mer enn 500 meter.
- Antall stasjoner i nettverket er ikke mer enn 1024.
10Base-F
Medium for dataoverføring av 10Base-F standard - fiberoptikk. Standarden gjentar topologien og funksjonselementene til 10Base-T: en hub til portene som nettverksadaptere til stasjoner er koblet til ved hjelp av en kabel. For å koble adapteren til repeateren brukes to optiske fibre - en for mottak, den andre for overføring. Det er flere smaker av 10Base-F. Den første standarden for bruk av fiber i Ethernet var FOIRL(Fiber Optic Inter-Repeater Link). Begrensning av lengden på fiberoptiske linjer mellom repeatere 1 km med en total nettverkslengde på ikke mer enn 2,5 km. Maksimalt antall repeatere er 4.
I standarden 10Base-FL, designet for å koble stasjoner med en konsentrator, er lengden på det fiberoptiske segmentet opptil 2 km med en total nettverkslengde på ikke mer enn 2,5 km. Maksimalt antall repeatere er også 4. Kabellengdegrenser er gitt for multimoduskabel. Bruken av en enkeltmoduskabel lar deg legge segmenter opp til 20 km (!).
Det er også en standard 10Base-FB, beregnet for trunktilkobling av repeatere. Segmentlengden er begrenset til 2 km med en total nettlengde på 2,74 km. Antall repeatere er opptil 5. Et karakteristisk trekk ved 10Base-FB er evnen til repeatere til å oppdage feil på hovedportene og bytte til backup-ene ved å utveksle spesielle signaler som skiller seg fra dataoverføringssignaler.
10Base-FL og 10Base-FB er ikke kompatible med hverandre. De lave kostnadene for 10Base-FL-utstyr har gjort det mulig for det å overta fiberoptiske nettverk av andre standarder i utbredelse.
Å terminere fiberoptiske kabler er mye mer komplekst enn å terminere kobberkabler. Nøyaktig justering av aksene til det lysledende materialet - fibre og koblinger - er nødvendig. Typene koblinger skiller seg generelt fra hverandre i størrelsen og formen på styrekanten. Hvis det i de aller første bikoniske koblingene ble brukt avsmalnende felger, brukes i dag SC-koblinger (firkantet tverrsnitt), som har en kant med firkantet tverrsnitt. Tidlige kontakttyper brukte bajonett (ST) eller gjenget (SMA) låsing for å holde kontakten sikkert i kontakten. SC-kontakter bruker nå push-pull-teknologi, som gjør at kontakten klikker på plass i kontakten. SC-kontakter brukes ikke bare i lokale nettverk, men også i telekommunikasjonssystemer og i kabel-TV-nettverk.
Et eget problem er tilkoblingen av optiske fibre. En pålitelig og holdbar forbindelse oppnås ved fiberspleising, noe som krever spesialutstyr og ferdigheter.
Bruksområdet for optisk fiber i Ethernet-nettverk er trunkkanaler, forbindelser mellom bygninger, samt de tilfellene hvor bruk av kobberkabler er umulig på grunn av lange avstander eller sterk elektromagnetisk interferens i kabelseksjonen. I dag blir 10Base-F-standarden erstattet av raskere Ethernet over fiber.
Regler for utforming av nettverk ved hjelp av en fysisk stjernetopologi
5-4-3-regelen kan da tolkes som følger:
- ikke mer enn 4 konsentratorer kan kaskades;
- "Treet" av kaskadeknutepunkter bør bygges på en slik måte at det ikke er mer enn 4 nav mellom to stasjoner i nettverket;
Eksotisk
10Bred36
Uvanlig teknologi i Ethernet-familien. Det er forskjellig i overføringsmetoden - bredbånd i stedet for basebånd. I dette tilfellet er kabelbåndbredden delt inn i separate frekvensbånd som er tilordnet hver tjeneste. Som overføringsmedium brukes en koaksialkabel med en karakteristisk impedans på 75 Ohm (vanlig TV-kabel). Dessuten "kommer 10Broad36 overens" i én kabel med kabel-TV.
Lengden på et nettverkssegment er ikke mer enn 1800 meter, og maksimal avstand mellom to stasjoner i nettverket er 3600 m. Overføringshastigheten er 10 Mbit/s. Stasjonene kobles til ved hjelp av transceivere koblet til kabelen. Lengden på AUI-kabelen som forbinder transceiveren med stasjonen er ikke mer enn 50 m. Segmentene til 10Broad36-nettverket må termineres med såkalte. en "terminalhode"-enhet som er plassert på slutten av et enkelt segment eller ved roten av flere segmenter. Tilkobling av stasjoner i nettverket utføres med en eller to kabler. I det første tilfellet tildeles forskjellige frekvenskanaler for mottak og overføring av signaler. Sendingen av stasjonen går kun til "terminalhode"-enheten, som konverterer frekvensen, hvoretter overføringen mottas av andre stasjoner koblet til nettverket. I det andre tilfellet brukes en av kablene til mottak, den andre til overføring. Signalet når "terminalhodet" -enheten, hvoretter det går til en annen kabel uten å endre frekvensen og mottas av enhver stasjon i nettverket. Full dupleks støttes ikke. 10Broad36-teknologien har ikke blitt utbredt, sannsynligvis på grunn av kompleksiteten i implementeringen og høye kostnader.
1Base5
Denne teknologien samsvarer med IEEE 802.3e-standarden, godkjent i 1987. Også kjent som StarLAN. Topologi - "stjerne", segmentlengdebegrensning - 400 m. Fungerer med tvunnet parkabel av kategori 2 og høyere. Overføringshastigheten er 1 Mbps. Nevnt hovedsakelig som en del av det ikke mindre eksotiske UltraNet eller i rekkefølgen - "og dette, sier de, skjer :-)". Foreløpig har den ingen sjanse til å bli brukt på grunn av den lave båndbredden.
Raskere ... enda raskere ...
Etter at 10Base-T-standarden ble dominerende, og definerte overføringsmediet til nettverkene under bygging - tvunnet-par kobber, gikk utviklingen av teknologien i retning av å øke dataoverføringshastigheten. Den første av 100 Mbps LAN-teknologiene var FDDI... For alle sine fordeler var denne teknologien dyr. For å redusere kostnadene ved å bruke tvunnet-par kobberkabler, har Crescendo utviklet og patentert et kodings- og krypteringsskjema som tillater full-dupleks punkt-til-punkt-overføring over UTP for CDDI-standarden. Senere var det disse spesifikasjonene som dannet grunnlaget for standarden. 100Base-T råder i dag i nyopprettede nettverk. 100Base-T er i samsvar med standarden IEEE 802.3u godkjent i 1995.
100Base-T har 2 typer implementering - 100Base-TX og 100Base-T4... De er forskjellige i antall par som brukes og kategorien kabel som brukes. 100Base-TX bruker 2 par Kategori 5 UTP-kabel, 100Base-T4 bruker 4 par Kategori 3 eller høyere kabel. Den mest utbredte standarden er 100Base-TX, 100Base-T4 brukes hovedsakelig i gamle nettverk bygget på UTP klasse 3. Maksimal tillatt avstand fra stasjonen til konsentratoren er 100 m, som i 10Base-T, men på grunn av endringen i hastigheten på forplantning av signaler, diameter 100Base-T-nettverket er begrenset til 200 m.
100 Base-FX - Rask Ethernet-implementering ved bruk av multimodus fiberoptisk kabel som overføringsmedium. Segmentlengden er begrenset til 412 meter ved bruk av halv dupleks og 2 km ved bruk av full dupleks.
... så fort som mulig
Fremgang er en non-stop ting. 100 Mbps er en betydelig dataoverføringshastighet, men det er kanskje ikke nok for ryggradskanaler. I 1996 startet arbeidet med standardisering av Ethernet-nettverk med en dataoverføringshastighet på 1000 Mbit/s, som kalles Gigabit Ethernet... Gigabit Ethernet Alliance ble dannet, som inkluderte 11 selskaper: 3Com, Bay Networks, Cisco, Compaq, Granite Systems, Intel, LSI Logic, Packet Engines, Sun, UB Networks og VLSI Technology. Ved begynnelsen av 1998 inkluderte Alliansen allerede mer enn 100 selskaper. I juni 1998 ble standarden vedtatt IEEE 802.3z ved bruk av single-mode og multi-mode fiberoptiske kabler samt kategori 5 STP over korte avstander (opptil 25 m). En så liten tillatt avstand ved bruk av UTP forårsaket den tvilsomme muligheten for praktisk anvendelse av dette alternativet. Situasjonen endret seg med vedtakelsen i juni 1999 av IEEE 802.3ab-standarden for overføring av 1000 Mbps over uskjermede tvunnet par-kabler over avstander på opptil 100 m.
Gigabit Ethernet-spesifikasjoner:
1000Base-LX: langbølgelasertransceivere, enkeltmodus og multimodus fiberoptisk kabel, segmentlengdebegrensninger på 550 m for multimodus og 3 km for enkeltmoduskabel. Noen firmaer tilbyr utstyr som gjør det mulig å bygge segmenter ved å bruke en enkeltmoduskabel med mye lengre lengde - titalls kilometer.
1000Base-SX: kortbølge lasersendere og multimodus optisk kabel. Segmentlengdebegrensninger på 300 m for kabel med 62,5 µm optisk lederdiameter og 550 m for kabel med 50 µm lederdiameter.
1000Base-CX: skjermet tvunnet par. Segmentlengden er begrenset til 25 m.
1000Base-T: uskjermet tvunnet par. Segmentlengden er begrenset til 100 m.
Siden standarden for fiberoptisk Gigabit Ethernet kom ut et år tidligere, er markedet dominert av utstyr designet for å fungere med et optisk fysisk grensesnitt. Hvorvidt man skal bruke Gigabit Ethernet eller ikke er et heftig diskutert spørsmål. I dag er det få innenlandske nettverk som krever så høy båndbredde. Gitt prisreduksjonen er det fornuftig å gå over til Gigabit Ethernet når alle andre muligheter virkelig er uttømt, i hvert fall i eksisterende nettverk. Men det er nødvendig å "huske" muligheten for overgang til Gigabit Ethernet, så kjøp av brytere som tillater installasjon av moduler som støtter denne standarden virker rimelig.
Er det en hastighetsgrense for Ethernet-teknologi? Tidlig i 2000 dannet 3Com, Cisco Systems, Extreme Networks, Intel, Nortel Networks, Sun Microsystems og Worldwide Packets 10 Gigabit Alliance. Alliansens oppdrag er å bidra til arbeidet til IEEE-komiteen i utviklingen av 802.3ae (10 Gigabit Ethernet)-standarden, som planlegges vedtatt våren 2002. IEEE-arbeidsgruppen har allerede publisert foreløpig informasjon om restriksjonene på lengden på et nettverkssegment med en båndbredde på 10 Gbps: opptil 100 meter for for tiden i bruk multimodus fiberoptisk kabel og opptil 300 meter for den nye avanserte multimode fiberoptiske kabelen. Det er flere alternativer for single-mode fiberoptisk kabel: opptil 2 km for en gruppe bygninger og 10 eller 40 km for et regionalt nettverk.
OSI-modell
Når man vurderer funksjonen til nettverk i detalj, nevnes ofte konseptet med nivåer av interaksjon mellom nettverkskomponenter. OSI-modellen (Open System Interconnect), designet for å beskrive strukturen til en ideell nettverksarkitektur, brukes som en "linjal" for å definere lagene. OSI-modellen har syv lag med interaksjon for å håndtere prosessen med å utveksle informasjon mellom enheter på et nettverk. Hvert av nettverksnivåene er relativt autonome og vurderes separat. OSI-modellen brukes til å definere funksjonaliteten til hvert lag.
1) Det fysiske laget definerer de elektriske, mekaniske, prosedyremessige og funksjonelle egenskapene til aktivering, vedlikehold og deaktivering av den fysiske kanalen mellom endesystemer. Spesifikasjoner for fysiske lag definerer spenningsnivåer, tidspunkt for spenningsendringer, overføringshastigheter for fysisk informasjon, maksimale overføringsavstander, krav til overføringsmedier, fysiske kontakter og andre lignende egenskaper.
2) Data Link-laget gir pålitelig overføring av data gjennom den fysiske kanalen. Når denne oppgaven utføres, adresserer koblingslaget problemene med fysisk adressering, nettverkstopologi, lineær disiplin (hvordan sluttsystemet bruker nettverkskoblingen), feilmelding, ryddig levering av datablokker og informasjonsflytkontroll. Vanligvis er dette laget delt i to underlag: LLC (Logical Link Control) i øvre halvdel, som utfører feilkontroll, og MAC (Media Access Control), i nedre halvdel, som er ansvarlig for fysisk adressering og mottak/overføring av pakker på det fysiske laget.
3) Nettverkslaget gir tilkobling og rutevalg mellom to endesystemer koblet til forskjellige "undernett", som kan være plassert på forskjellige geografiske steder. Nettverkslaget er ansvarlig for å velge den optimale ruten mellom stasjoner, som kan separeres av mange sammenkoblede subnett.
4) Transport - det høyeste av lagene som er ansvarlige for transport av data. Dette laget gir pålitelig transport av data over det sammenkoblede nettverket. Transportlaget gir mekanismer for å etablere, vedlikeholde og ordnede terminering av virtuelle kretser, transportfeilsøking og.
5) Sesjonslaget etablerer, administrerer og avslutter økter med interaksjon mellom applikasjoner. Sesjoner består av en samtale mellom to eller flere presentasjonsobjekter. Sesjonslaget synkroniserer dialogen mellom objektene på det representative nivået og styrer utvekslingen av informasjon mellom dem. I tillegg til øktadministrasjon, gir dette laget et middel til å sende informasjon, tjenesteklasse og unntaksvarsling om økter og problemer på høyere nivå.
6) Presentasjonslaget er ansvarlig for å sikre at informasjon sendt fra applikasjonslaget til ett system er lesbart til applikasjonslaget til et annet system. Om nødvendig oversetter det representative laget mellom flere ived bruk av et felles informasjonspresentasjonsformat. Om nødvendig utføres transformasjon ikke bare på de faktiske dataene, men også på datastrukturene som brukes av programmene. Et typisk eksempel er konvertering av UNIX-linjeavslutninger (CR) til MS-DOS-format (CRLF).
7) Applikasjonslaget er ansvarlig for å utføre brukeroppgaver. Den identifiserer og etablerer tilstedeværelsen av tiltenkte kommunikasjonspartnere, synkroniserer samarbeidsapplikasjoner, etablerer en avtale om feilgjenoppretting og informasjonsintegritetshåndteringsprosedyrer, og avgjør om det er tilstrekkelige ressurser for den tiltenkte kommunikasjonen.
Barndoms Ethernet-sykdommer og kontroll
Ethernet bruker en "tilfeldig" nettverkstilgangsmetode (CSMA / CD - carrier-sense multiple access / kollisjonsdeteksjon) - multippel tilgang med operatørdeteksjon. Det er ingen rekkefølge der stasjoner kan få tilgang til mediet for overføring. Slik sett er miljøet tilgjengelig tilfeldig. Fordel med metoden: tilfeldig tilgangsalgoritmer er mye enklere å implementere sammenlignet med deterministiske tilgangsalgoritmer. Følgelig kan maskinvaren være billigere. Derfor er Ethernet mer vanlig enn andre teknologier for lokale nettverk. Med nettverksbelastningen allerede på nivået 30%, blir forsinkelser i arbeidet til stasjoner med nettverksressurser merkbare, og en ytterligere økning i belastningen forårsaker meldinger om utilgjengelighet av nettverksressurser. Årsaken til dette er kollisjoner som oppstår mellom stasjoner som begynte å sende samtidig eller nesten samtidig. Hvis det oppstår en kollisjon, når ikke de overførte dataene frem til mottakerne, og sendestasjonene må gjenoppta overføringen. I klassisk Ethernet dannet alle stasjoner på nettverket et kollisjonsdomene. I dette tilfellet førte samtidig overføring av et hvilket som helst par stasjoner til en kollisjon.Segmentering av nettverket
Den viktigste måten å håndtere overbelastning av segmenter under overvekt av 10Base2-nettverk. Hele segmentet ble delt opp i deler. Samtidig ble problemet med å overføre informasjon mellom segmenter, om nødvendig, løst ved hjelp av ruting. Maskinvare var ikke veldig populært. Vanligvis ble en server med flere nettverkskort installert omtrent i midten av nettverket og en programvareruter ble konfigurert på den. I tillegg til å isolere kollisjoner i individuelle segmenter, var det således mulig å øke den totale størrelsen på nettverket til 185 + 185 = 370 m.
Pakkebytte
Ved å bruke en stjernetopologi implementerer 10Base-T-standarden på det fysiske laget en "kollapsert" eller "kollapset" felles buss, så problemet med kollisjoner er relevant for den også. For første gang ble Ethernet-segmentsvitsjeteknologien foreslått av Kalpana i 1990. Byttehuber, eller ganske enkelt brytere (svitsjer), tillot hver stasjon å bruke overføringsmediet uten å konkurrere med andre ved å bufre innkommende data og overføre dem til mottakerstasjonen bare når porten er åpen. Switching transformerer effektivt Ethernet fra et båndbreddebasert kringkastingssystem til et adresserbart dataoverføringssystem. I dette tilfellet danner kilde-destinasjonsportparene dynamisk uavhengige virtuelle kretser. Dette øker nettverksbåndbredden sammenlignet med bruk av huber. Ganske populære er løsningene når servere kobles til raskere switchporter, stasjoner - til tregere. I dette tilfellet har ideelt sett hver stasjon tilgang til serveren med maksimal hastighet som støttes av adapteren.
Siden begrensningene for nettverksdiameteren i klassisk Ethernet-teknologi er forbundet med behovet for rettidig kollisjonsdeteksjon, lar bruken av brytere deg overvinne disse begrensningene ved å dele nettverket i flere kollisjonsdomener.
Pakker overføres fra kildeporten til destinasjonsporten i svitsjen enten på farten (cut-though) eller med full pakkebuffring (store-and-forward). Når du bruker direkteoverføring, begynner overføringen til destinasjonsporten før slutten av mottak av pakken fra kildeporten, ved å bruke destinasjonsadressen fra pakkeoverskriften. Denne metoden reduserer overføringsforsinkelser med en liten nettverksbelastning, men den har også ulemper - i dette tilfellet er det umulig å forhåndsbehandle pakker, noe som lar deg forkaste dårlige pakker uten å overføre dem til mottakeren. Når nettverksbelastningen øker, er overføringsforsinkelsen underveis nesten lik den bufrede overføringsforsinkelsen, fordi i dette tilfellet er utgangsporten ofte opptatt med å motta en annen pakke, så den nylig ankomne pakken for denne porten må fortsatt bufres .
Mange brytere bruker adaptiv teknologi: bufring og overføringsmoduser underveis brukes avhengig av belastningen på nettverket.
Svitsjeteknologien gjør det mulig å bygge nettverk med et stort antall stasjoner, samtidig som andelen kringkastingstrafikk når betydelige verdier. Hvis det er nødvendig å begrense stasjoners tilgang til nettverksressurser, brukes teknologi for virtuelle lokalnettverk (VLAN). Et virtuelt lokalnettverk (VLAN) er dannet av en gruppe nettverksnoder, hvis trafikk, inkludert kringkastingstrafikk, er fullstendig isolert på koblingsnivå fra nodene som er inkludert i andre VLAN. Overføring av rammer mellom ulike VLAN basert på lenkelagsadressen er umulig, uavhengig av adressetype – unik, gruppe eller kringkasting.
I lang tid var det ingen standard for VLAN, samtidig var det mange proprietære implementeringer som var inkompatible med hverandre. Standarden for VLAN IEEE 802.1Q er nå tatt i bruk.
For å bygge et VLAN, før innføringen av IEEE 802.1Q-standarden, ble porttrunking eller MAC-adressegruppering vanligvis brukt. Trunking-løsninger er enklere å implementere, men når flere switcher er koblet til, krever hvert VLAN en separat tilkobling mellom dem, noe som resulterer i sløsing med porter og kabler. MAC-adressegruppering bruker porter og tilkoblinger mer effektivt, men er arbeidskrevende å betjene. Fordelen med disse metodene er bruken av standard Ethernet-rammer. IEEE 802.1Q-standarden sørger for en endring i strukturen til Ethernet-rammen med innføring av tilleggsfelt i den, som inneholder informasjon om nodens tilhørighet til et bestemt VLAN. I tillegg legges det til felt hvor rammeprioritetsinformasjonen som brukes i IEEE 802.1p-standarden er lagret.
For å overføre informasjon mellom ulike VLAN er det nødvendig å involvere nettverkslaget. Disse verktøyene kan enten være en frittstående ruter eller en del av svitsjfastvaren. Brytere som har midler til å fungere på nivå med nettverksprotokoller kalles "rutingsvitsjer", "tredjenivåsvitsjer". De bruker enten sekvensiell eller streaming pakkeruting for å kontrollere informasjonsflyter. I det første tilfellet implementeres de klassiske ruterfunksjonene, og hver pakke behandles separat. I det andre tilfellet brukes en ikke-standard metode for å redusere antall trinn for å bestemme ruten til pakker. Den første pakken behandles i det tredje laget og bestemmer destinasjonsporten for resten av pakkene for samme destinasjon. Videre videresending av pakker skjer på andre nivå, noe som øker hastigheten på overføringsprosessen sammenlignet med klassisk ruting. For å forenkle implementeringen bruker Layer 3-svitsjer ruting av kun IP- og IPX-protokoller, som de vanligste i lokale nettverk.
Prioriter trafikken
En annen egenskap ved Ethernet som anses som en ulempe når forsinkelsessensitiv informasjon som tale og video må transporteres over nettverket. Ethernet link-layer-protokoller støtter ikke rammeprioritetsfeltet, så for å løse dette problemet begynte produsenter av nettverksutstyr å bygge ytterligere teknologiske løsninger i svitsjer. For eksempel teknologien til selskapet 3Com PACE (Priority Access Control Enabled), som gjør det mulig å tildele to logiske underkanaler i en kanal - med høy og lav prioritet. I dette tilfellet tildeles prioriteringene til svitsjportene og rammen plasseres i rammekøen til den tilsvarende prioriteten, avhengig av hvilken port den ankom. PACE bruker et standard rammeformat for bruk på ett enkelt nettverk av PACE-aktivert og ikke-PACE-aktivert utstyr.Situasjonen endret seg med innføringen av IEEE 802.1p-standarden: det ble mulig å definere åtte nivåer av rammeprioritet basert på bruken av nye felt definert i IEEE 802.1Q-standarden. Dermed organiseres prioriteringsstyringen mer fleksibelt, uten å være knyttet til bestemte havner.
I tillegg til å prioritere trafikk som er følsom for tidsforsinkelser, er det behov for å prioritere switchporter fremfor endepunkter for å forhindre pakketap. For å gjøre dette bruker produsenter ikke-standard medietilgangsparametere for svitsjporter. "Aggressiv oppførsel" til en port ved fangst av et medium vises etter slutten av overføringen av neste pakke eller etter at en kollisjon er oppdaget. I det første tilfellet, etter slutten av overføringen, pauser bryteren mindre enn standarden og begynner å sende en ny pakke. Stasjonen oppdager, etter å ha stoppet den foreskrevne pausen, mens den prøver å sende, at mediet allerede er opptatt. I det andre tilfellet, etter å ha oppdaget en kollisjon, pauser også bryterporten mindre enn standardporten, fanger opp mediet og stasjonen klarer heller ikke å starte overføring. Bryteren endrer adaptivt aggressiviteten etter behov.
En annen teknikk som brukes i svitsjer er basert på overføring av falske pakker til stasjonen på et tidspunkt da det ikke er noen pakker i svitsjbufferen som skal sendes til stasjonsporten. I dette tilfellet er overføringsmediet like sannsynlig fanget vekselvis av svitsjporten og stasjonen, og intensiteten av pakkeoverføring til svitsjen halveres i gjennomsnitt. Denne metoden kalles mottrykksmetoden. Det er kombinert med aggressiv mediefangst for å undertrykke endepunktaktivitet ytterligere.
Det mest utbredte blant standardnettverk er Ethernet-nettverket. Den dukket først opp i 1972 (utviklet av det kjente selskapet Xerox). Nettverket viste seg å være ganske vellykket, og som et resultat av dette ble det i 1980 støttet av så store selskaper som DEC og Intel (sammenslåingen av disse selskapene ble kalt DIX etter de første bokstavene i navnene deres). Gjennom deres innsats i 1985 ble Ethernet-nettverket en internasjonal standard, det ble adoptert av de største internasjonale standardiseringsorganisasjonene: 802 IEEE-komiteen (Institute of Electrical and Electronic Engineers) og ECMA (European Computer Manufacturers Association).
Standarden ble kalt IEEE 802.3 (på engelsk står den som "eight oh two dot three"). Den definerer multippel tilgang til en monokanal av busstypen med kollisjonsdeteksjon og overføringskontroll, det vil si med den allerede nevnte CSMA / CD-tilgangsmetoden. Noen andre nettverk oppfylte også denne standarden, siden detaljnivået er lavt. Som et resultat var nettverk av IEEE 802.3-standarden ofte inkompatible med hverandre når det gjelder både design og elektriske egenskaper. Nylig har imidlertid IEEE 802.3-standarden blitt ansett som standarden for Ethernet-nettverket.
Hovedtrekk ved den originale IEEE 802.3-standarden:
topologi - buss;
overføringsmedium - koaksialkabel;
overføringshastighet - 10 Mbit / s;
maksimal nettverkslengde - 5 km;
maksimalt antall abonnenter er opptil 1024;
nettverkssegmentlengde - opptil 500 m;
antall abonnenter på ett segment - opptil 100;
tilgangsmetode - CSMA / CD;
overføring er smalbånd, det vil si uten modulasjon (monokanal).
Strengt tatt er det mindre forskjeller mellom IEEE 802.3- og Ethernet-standardene, men de foretrekker vanligvis ikke å bli husket.
Ethernet er nå det mest populære i verden (over 90 % av markedet), og det forventes å forbli det i årene som kommer. Dette skyldtes i stor grad det faktum at helt fra begynnelsen var egenskapene, parametrene, protokollene til nettverket åpne, som et resultat av at et stort antall produsenter over hele verden begynte å produsere Ethernet-utstyr som er fullt kompatibelt med hverandre.
Et klassisk Ethernet-nettverk brukte en 50-ohm koaksialkabel av to typer (tykk og tynn). Men i de siste årene (siden begynnelsen av 90-tallet) bruker den mest utbredte versjonen av Ethernet tvunnet par som overføringsmedium. Det er også definert en standard for bruk av fiberoptisk kabel i et nettverk. Det er gjort tillegg til den originale IEEE 802.3-standarden for å imøtekomme disse endringene. I 1995 dukket det opp en ekstra standard for en raskere versjon av Ethernet som opererer med en hastighet på 100 Mbit/s (den såkalte Fast Ethernet, IEEE 802.3u-standarden), ved bruk av tvunnet par eller fiberoptisk kabel som overføringsmedium. I 1997 dukket det opp en versjon med en hastighet på 1000 Mbit / s (Gigabit Ethernet, IEEE 802.3z standard).
I tillegg til standard busstopologi, brukes passive stjerne- og passive tretopologier i økende grad. Dette forutsetter bruk av repeatere og repeater-huber som forbinder ulike deler (segmenter) av nettverket. Som et resultat kan det dannes en trelignende struktur på segmenter av forskjellige typer (fig. 7.1).
Ris. 7.1. Klassisk Ethernet-topologi
Et segment (del av et nettverk) kan være en klassisk buss eller en enkelt abonnent. Busssegmentene bruker koaksialkabel, og de passive stjernestrålene (for å koble enkelt datamaskiner til huben) bruker tvunnet par og fiberoptiske kabler. Hovedkravet for den resulterende topologien er at det ikke er lukkede baner (løkker) i den. Faktisk viser det seg at alle abonnenter er koblet til en fysisk buss, siden signalet fra hver av dem forplanter seg i alle retninger samtidig og ikke kommer tilbake (som i en ring).
Maksimal kabellengde for nettverket som helhet (maksimal signalvei) kan teoretisk nå 6,5 kilometer, men praktisk talt ikke overstige 3,5 kilometer.
Fast Ethernet har ikke en fysisk busstopologi, kun en passiv stjerne eller passivt tre brukes. I tillegg har Fast Ethernet mye strengere krav til maksimal nettverkslengde. Faktisk, hvis overføringshastigheten økes med 10 ganger og formatet til pakken bevares, blir minimumslengden ti ganger kortere. Dermed reduseres den tillatte verdien for den doble signaltransittiden gjennom nettverket med 10 ganger (5,12 μs mot 51,2 μs i Ethernet).
Standard Manchester-koden brukes til å overføre informasjon på et Ethernet-nettverk.
Tilgang til Ethernet-nettverket utføres ved hjelp av en tilfeldig CSMA / CD-metode, som sikrer likestilling av abonnenter. Nettverket bruker pakker med variabel lengde med strukturen vist i fig. 7.2. (tall viser antall byte)
Ris. 7.2. Ethernet-pakkestruktur
Ethernet-rammelengden (det vil si pakken uten innledningen) må være minst 512 bit intervaller eller 51,2 µs (dette er grensen for den doble transittiden i nettverket). Gir individuell adressering, multicast- og kringkastingsadressering.
Ethernet-pakken inneholder følgende felt:
Innledningen består av 8 byte, de syv første er koden 10101010, og den siste byten er koden 10101011. I IEEE 802.3-standarden kalles den åttende byten Start of Frame Delimiter (SFD) og danner et eget felt for pakke.
Mottaker- (mottaker) og sender (sender)-adresser inkluderer 6 byte hver og er konstruert i henhold til standarden beskrevet i Pakkeadresseringsdelen av forelesning 4. Disse adressefeltene behandles av abonnentenes utstyr.
Kontrollfeltet (L / T - Lengde / Type) inneholder informasjon om lengden på datafeltet. Den kan også bestemme hvilken type protokoll som brukes. Det er generelt akseptert at hvis verdien av dette feltet ikke er mer enn 1500, indikerer det lengden på datafeltet. Hvis verdien er mer enn 1500, bestemmer den rammetypen. Kontrollfeltet behandles programmatisk.
Datafeltet må inneholde mellom 46 og 1500 byte med data. Hvis pakken skal inneholde mindre enn 46 byte med data, så fylles datafeltet med utfyllingsbyte. I henhold til IEEE 802.3-standarden tildeles et spesielt utfyllingsfelt (paddata) i pakkestrukturen, som kan ha en lengde på null når det er nok data (mer enn 46 byte).
Feltet Frame Check Sequence (FCS) inneholder en 32-bits syklisk pakkesjekksum (CRC) og brukes til å kontrollere riktigheten av pakkeoverføringen.
Dermed er minimumsrammelengden (pakke uten innledning) 64 byte (512 biter). Det er denne verdien som bestemmer den maksimalt tillatte doble forsinkelsen for signalutbredelse over nettverket i 512-bits intervaller (51,2 μs for Ethernet eller 5,12 μs for Fast Ethernet). Standarden antar at innledningen kan krympe når pakken passerer gjennom ulike nettverksenheter, så den ignoreres. Maksimal rammelengde er 1518 byte (12144 bits, dvs. 1214,4 μs for Ethernet, 121,44 μs for Fast Ethernet). Dette er viktig for å velge størrelse på bufferminnet til nettverksutstyr og for å vurdere den totale nettverksbelastningen.
Valget av ingressformat er ikke tilfeldig. Faktum er at sekvensen av alternerende enere og nuller (101010 ... 10) i Manchester-koden er preget av at den har overganger kun i midten av bitintervallene (se avsnitt 2.6.3), dvs. kun informasjonsoverganger. Det er selvfølgelig enkelt for mottakeren å stille inn (synkronisere) med en slik sekvens, selv om den av en eller annen grunn blir forkortet med noen biter. De to siste enhetsbitene i preambelen (11) skiller seg vesentlig fra sekvensen 101010 ... 10 (overganger vises også ved grensen til bitintervallene). Derfor kan den allerede innstilte mottakeren enkelt velge dem og derved oppdage begynnelsen av nyttig informasjon (begynnelsen av bildet).
For et Ethernet-nettverk som opererer med en hastighet på 10 Mbit/s, definerer standarden fire hovedtyper nettverkssegmenter, fokusert på forskjellige medier:
10BASE5 (tykk koaksialkabel);
10BASE2 (tynn koaksialkabel);
10BASE-T (tvinnet par);
10BASE-FL (fiberoptisk kabel).
Segmentnavnet inkluderer tre elementer: tallet "10" betyr overføringshastigheten på 10 Mbit / s, BASE-ordet - overføring i hovedfrekvensbåndet (det vil si uten modulering av høyfrekvenssignalet), og det siste elementet - den tillatte segmentlengden: "5" - 500 meter, "2" - 200 meter (mer presist, 185 meter) eller typen kommunikasjonslinje: "T" - tvunnet par (fra engelsk "twisted-pair"), " F" - fiberoptisk kabel (fra engelsk "fiberoptic").
På samme måte, for et Ethernet-nettverk som opererer med en hastighet på 100 Mbps (Fast Ethernet), definerer standarden tre typer segmenter, forskjellig i typene overføringsmedier:
100BASE-T4 (tvinnet par);
100BASE-TX (tvinnet par);
100BASE-FX (fiberoptisk kabel).
Her står tallet "100" for en overføringshastighet på 100 Mbps, bokstaven "T" står for et tvunnet par, og bokstaven "F" står for en fiberoptisk kabel. Typene 100BASE-TX og 100BASE-FX er noen ganger kombinert under navnet 100BASE-X, og 100BASE-T4 og 100BASE-TX under navnet 100BASE-T.
Funksjonene til Ethernet-utstyr, samt CSMA / CD-utvekslingskontrollalgoritmen og den sykliske sjekksum (CRC) beregningsalgoritmen vil bli diskutert mer detaljert senere i spesielle deler av kurset. Det skal bare bemerkes her at Ethernet-nettverket ikke er forskjellig i verken registreringskarakteristikk eller optimale algoritmer; det er dårligere i en rekke parametere enn andre standardnettverk. Men takket være sin kraftige støtte, det høyeste standardiseringsnivået, store produksjonsvolumer av tekniske midler, skiller Ethernet seg gunstig ut blant andre standardnettverk, og derfor er det vanlig å sammenligne enhver annen nettverksteknologi med Ethernet.
Utviklingen av Ethernet-teknologi beveger seg bort fra den opprinnelige standarden. Bruk av nye overføringsmedier og brytere kan øke størrelsen på nettverket betydelig. Å forlate Manchester-koden (på Fast Ethernet og Gigabit Ethernet) resulterer i høyere datahastigheter og reduserte kabelkrav. Avvisning av CSMA / CD-kontrollmetoden (med full-dupleks utvekslingsmodus) gjør det mulig å dramatisk øke effektiviteten av arbeidet og fjerne restriksjoner på lengden på nettverket. Imidlertid blir alle de nyere typene nettverk også referert til som Ethernet.
- Opplæringen
- Hva er et kollisjonsdomene?
- Hvor mange par brukes for Ethernet og hvorfor?
- For hvilke par er mottaket, og for hvilken overføring?
- Hva begrenser lengden på et nettverkssegment?
- Hvorfor kan ikke rammen være mindre enn en viss størrelse?
Hvis du ikke vet svarene på disse spørsmålene, men du er for lat til å lese standarder og seriøs litteratur om emnet, vær så snill, under kat.
Noen mener at dette er åpenbare ting, andre vil si at det er en kjedelig og unødvendig teori. Likevel, i intervjuer kan du med jevne mellomrom høre lignende spørsmål. Min mening: alle som må plukke opp 8P8C-krympen bør være klar over hva som vil bli diskutert nedenfor (denne kontakten kalles vanligvis feilaktig RJ-45). Jeg later ikke til å ha akademisk dybde, jeg vil avstå fra formler og tabeller, og vi vil også legge lineær koding over bord. Det vil hovedsakelig dreie seg om kobbertråder, ikke om optikk, tk. de er mer utbredt i hverdagen.
Ethernet-teknologi beskriver de to nedre lagene i OSI-modellen samtidig. Fysisk og kanal. I det følgende skal vi kun snakke om det fysiske, dvs. hvordan biter overføres mellom to naboenheter.
Ethernet-teknologi er en del av den rike arven til Xerox PARC Research Center. Tidlige versjoner av Ethernet brukte koaksialkabel som overføringsmedium, men over tid ble den fullstendig erstattet av fiber og tvunnet par. Det er imidlertid viktig å forstå at bruken av koaksialkabel i stor grad avgjorde hvordan Ethernet fungerer. Poenget er at koaksialkabel er et delt overføringsmedium. En viktig funksjon i et delt miljø: det kan brukes samtidig av flere grensesnitt, men bare ett skal sende om gangen. Ved hjelp av en koaksialkabel kan du koble ikke bare 2 datamaskiner til hverandre, men også mer enn to, uten bruk av aktivt utstyr. Denne topologien kalles dekk... Men hvis minst to noder på samme buss begynner å sende informasjon samtidig, vil signalene deres overlappe og mottakerne til andre noder vil ikke forstå noe. Denne situasjonen kalles kollisjon, og den delen av nettverket hvor nodene konkurrerer om et felles overføringsmedium er kollisjonsdomene... For å gjenkjenne en kollisjon overvåker sendernoden konstant signalene i omgivelsene, og dersom dets eget overførte signal avviker fra det observerte, registreres en kollisjon. I dette tilfellet slutter alle noder å sende og fortsetter overføringen gjennom tilfeldig tidsintervall.
Kollisjonsdomenediameter og minimumsrammestørrelse
La oss nå forestille oss hva som ville skje hvis nodene A og C i nettverket vist på figuren begynner å sende samtidig, men har tid til å fullføre det før de mottar hverandres signal. Dette er mulig med en tilstrekkelig kort overført melding og en tilstrekkelig lang kabel, fordi som vi vet fra skolens læreplan, er forplantningshastigheten til eventuelle signaler i beste fall C = 3 * 10 8 m / s. Fordi hver av overføringsnodene vil motta det motsatte signalet først etter at den allerede er ferdig med å sende meldingen sin - det faktum at en kollisjon har skjedd vil ikke bli etablert av noen av dem, noe som betyr at det ikke vil være noen reoverføring av rammer. Men node B ved inngangen vil motta summen av signaler og vil ikke kunne motta noen av dem riktig. For å forhindre at en slik situasjon oppstår, er det nødvendig å begrense størrelsen på kollisjonsdomenet og minimum rammestørrelse. Det er ikke vanskelig å gjette at disse verdiene er direkte proporsjonale med hverandre. Hvis mengden overført informasjon ikke når minimumsrammen, økes den på grunn av det spesielle putefeltet, hvis navn kan oversettes som en plassholder.
Jo større den potensielle størrelsen på nettverkssegmentet er, jo mer overhead brukes på å overføre små databiter. Utviklerne av Ethernet-teknologi måtte finne en mellomting mellom disse to parameterne, og minimumsrammestørrelsen ble satt til 64 byte.
Twisted pair og full dupleks drift
Twisted pair som overføringsmedium skiller seg fra koaksialkabel ved at den kun kan koble til to noder og bruker separate medier for å overføre informasjon i forskjellige retninger. Ett par brukes til overføring (1,2 pinner, vanligvis oransje og hvit-oransje ledninger) og ett par for mottak (3,6 pinner, vanligvis grønne og hvit-grønne ledninger). På aktivt nettverksutstyr, omvendt. Det er ikke vanskelig å legge merke til at det sentrale kontaktparet mangler: 4, 5. Dette paret ble spesielt stående fritt, hvis du setter inn RJ11 i samme kontakt, vil det bare ta ledige kontakter. Dermed kan du bruke én kabel og én stikkontakt, til LAN og for eksempel en telefon. Parene i kabelen er valgt på en slik måte at de minimerer den gjensidige påvirkningen av signaler på hverandre og forbedrer kvaliteten på kommunikasjonen. Ledningene til ett par er tvunnet sammen slik at effekten av ekstern interferens på begge ledningene i et par er omtrent den samme. For å koble til to enheter av samme type, for eksempel to datamaskiner, brukes en såkalt crossover-kabel, der det ene paret kobler kontaktene 1.2 på den ene siden og 3.6 på den andre, og den andre omvendt: 3.6 kontakter på den ene siden. side og 1, 2 andre. Dette er nødvendig for å koble mottakeren til senderen, bruker du rett kabel får du mottaker-mottaker, sender-sender. Selv om det nå bare betyr noe om du jobber med noe arkaisk utstyr, fordi nesten alt moderne utstyr støtter Auto-MDIX - en teknologi som lar grensesnittet automatisk bestemme hvilket par som mottar og hvilken overføring.
Spørsmålet oppstår: hvor kommer begrensningen på segmentlengden til Ethernet over tvunnet par fra hvis det ikke er noe delt medium? Dette er fordi de første tvunnede parnettverkene brukte huber. En hub (med andre ord en multi-input repeater) er en enhet som har flere Ethernet-porter og kringkaster den mottatte pakken til alle porter bortsett fra den som pakken kom fra. Dermed, hvis konsentratoren begynte å motta signaler fra to porter samtidig, så visste den ikke hva den skulle kringkaste til de andre portene, det var en kollisjon. Det samme gjaldt de første Ethernet-nettverkene som brukte optikk (10Base-FL).
Hvorfor da bruke en 4-pars kabel hvis kun to av de 4 parene brukes? Et rimelig spørsmål, og her er noen grunner til å gjøre dette:
- En 4-pars kabel er mekanisk mer pålitelig enn en 2-pars kabel.
- 4-par kabel trenger ikke byttes når du bytter til Gigabit Ethernet eller 100BaseT4, som allerede bruker alle 4 parene
- Hvis ett par blir avbrutt, kan du bruke et ledig i stedet for det og ikke omorganisere kabelen.
- Evne til å bruke Power over Ethernet-teknologi
Til tross for dette bruker de i praksis ofte en 2-pars kabel, kobler til 2 datamaskiner samtidig, en 4-pars kabel, eller bruker ledige par for å koble til en telefon.
Gigabit Ethernet
I motsetning til forgjengerne, bruker Gigabit Ethernet alltid alle 4 parene for overføring samtidig. Dessuten i to retninger samtidig. I tillegg er informasjonen ikke kodet av to nivåer som vanlig (0 og 1), men av fire (00,01,10,11). De. spenningsnivået til enhver tid koder ikke én, men to biter samtidig. Dette gjøres for å redusere modulasjonsfrekvensen fra 250 MHz til 125 MHz. I tillegg er det lagt til et femte nivå for å skape koderedundans. Det gjør det mulig å rette mottaksfeil. Denne typen koding kalles fem-nivå pulsamplitudekoding (PAM-5). I tillegg, for å bruke alle parene samtidig For å motta og sende, trekker nettverksadapteren sitt eget overførte signal fra det totale signalet for å motta signalet som sendes av den andre siden. Dermed realiseres full dupleksmodus over én kanal.
Dessuten
10 Gigabit Ethernet den brukes allerede av tilbydere i sin helhet, men den brukes ikke i SOHO-segmentet siden tilsynelatende er det nok Gigabit Ethernet. 10GBE bruker enkelt- og multimodusfiber, med eller uten bølgelengdekompresjon, kobberkabler med InfiniBand-kontakt som distribusjonsmedium, samt tvunnet par kabler i 10GBASE-T eller IEEE 802.3an-2006-standarden.
40 Gigabit Ethernet (eller 40 GbE) og 100 Gigabit Ethernet (eller 100 GbE). Utviklingen av disse standardene ble fullført i juli 2010. For tiden er ledende produsenter av nettverksutstyr som Cisco, Juniper Networks og Huawei allerede engasjert i utviklingen og utgivelsen av de første ruterne som støtter disse teknologiene.
Avslutningsvis er det verdt å nevne en lovende teknologi Terabit Ethernet... Bob Metcalfe, skaperen foreslo at teknologien ville bli utviklet innen 2015, og sa på samme måte:
For å implementere 1TBit/s Ethernet må mange begrensninger overvinnes, inkludert 1550nm-lasere og 15GHz-modulasjon. For det fremtidige nettverket er det nødvendig med nye modulasjonsordninger, så vel som ny fiberoptikk, nye lasere, generelt er alt nytt
UPD: Takk til habrauser for å fortelle meg at kontakten som jeg kalte RJ45 hele livet, faktisk er 8P8C.
UPD2:: Takk til brukeren for å forklare hvorfor pinnene 1,2,3 og 6 brukes.
- lokalnettverksteknologi, ansvarlig for dataoverføring over kabel, tilgjengelig for datamaskiner og industrielle nettverksenheter. Denne teknologien er lokalisert ved kanalen (LLC- og MAC-underlag) og fysiske lag av OSI-modellen.
Ethernet-klassifisering
I henhold til dataoverføringshastigheten er det slike teknologier:
- Ethernet - 10 Mb/s
- Rask Ethernet - 100 Mb/s
- Gigabit Ethernet - 1 Gb/s
- 10G Ethernet - 10 Gb/s
Moderne utstyr lar deg oppnå hastigheter på 40 Gb / s og 100 Gb / s: slike teknologier kalles henholdsvis 40GbE og 100GbE.
Det er også verdt å fremheve klassisk og svitsjet Ethernet. Førstnevnte brukte opprinnelig et delt medium i form av en koaksialkabel, som senere ble erstattet av huber. De største ulempene er lav sikkerhet og dårlig skalerbarhet (datakorrupsjon ved samtidig overføring av 2 eller flere datamaskiner, også kjent som "kollisjon").
Switched Ethernet er en nyere og mer avansert teknologi som fortsatt brukes i dag. For å løse manglene i den forrige versjonen ble det delte miljøet eliminert og en punkt-til-punkt-forbindelse ble brukt. Dette er muliggjort av nye enheter kalt brytere.
Den klassiske Ethernet-teknologien har lenge blitt erstattet av nye teknologier, men noen av nyansene i arbeidet har bestått. La oss ta en titt på den klassiske versjonen.
Det fysiske laget inkluderer 3 alternativer for Ethernet-drift, som avhenger av dataoverføringsmediene. Den:
- koaksialkabel
- vridd par
- optisk fiber
Kanal inkluderte på sin side tilgangsmetoder, så vel som protokoller, som ikke er forskjellige for forskjellige dataoverføringsmedier. LLC- og MAC-undernivåene er til stede sammen i klassisk teknologi.
MAC-adresser gjør det mulig å identifisere enheter koblet til Ethernet-nettverket, og det skal ikke være identiske, ellers vil bare én av flere enheter med samme adresser fungere.
Etter type er MAC-adresser delt inn i:
- Individuell (for individuelle datamaskiner).
- Gruppe (for flere datamaskiner).
- Kringkast (for alle datamaskiner på nettverket).
Adresser kan tildeles både av utstyrsprodusenten (sentralt) og av nettverksadministratoren (lokalt).
Ethernet-teknologi og rammeformat:
Glem heller ikke kollisjoner. Hvis signalet som ble mottatt er forskjellig fra det overførte, betyr det at det har skjedd en kollisjon.
CSMA / CD-teknologi er designet med kollisjon i tankene og forutsetter kollisjonskontroll. CSMA / CD-modellen ser slik ut:
Det dårlige med klassisk Ethernet er at det blir uvirksomt ved mer enn 30 % belastning.
Byttet Ethernet
I dag er dette det mest optimale alternativet, som helt eliminerer muligheten for kollisjoner og relaterte problemer.
Essensen av svitsjet Ethernet er at i stedet for en hub, brukes en svitsj (switch) - en enhet som opererer på linknivå og har en full mesh-topologi, som sikrer at alle porter er direkte koblet til hverandre ved hjelp av pek-til -punktteknologi.
Det er byttetabeller i hver slik enhet. De beskriver hvilke datamaskiner som er koblet til hvilken port på switchen. Den omvendte læringsalgoritmen brukes til å lære MAC-adressene, og den transparente broalgoritmen brukes til å overføre data.
Den enkleste kommuteringstabellen:
Algoritmen for omvendt læring fungerer slik: bryteren aksepterer rammer, analyserer overskriften og trekker ut avsenderens adresse fra den. Dermed kobles en datamaskin med en bestemt MAC-adresse til en bestemt port.
Den gjennomsiktige broen krever ikke konfigurasjon og heter det på grunn av det faktum at den er usynlig for nettverksenheter (den har ikke sin egen MAC-adresse). Bryteren mottar rammen, analyserer overskriften, trekker ut mottakeradressen fra den og sammenligner den med byttetabellen, og bestemmer porten som enheten er koblet til. Dermed sendes rammen til en bestemt port hos mottakeren, og ikke til alle porter, slik tilfellet er med en hub. Hvis adressen ikke finnes i tabellen, fungerer bryteren på samme måte som huben.
Utfall
Ethernet-teknologi har gjennomgått mange endringer siden starten. I dag er det i stand til å gi høyhastighets, kollisjonsfrie tilkoblinger og er ikke begrenset av den lette belastningen av nettverket, slik tilfellet var med klassisk Ethernet.
I moderne lokalnett brukes switcher, som med tanke på funksjonalitet er mye mer effektive enn huber. Det er ikke lenger et delt miljø og tilhørende kollisjoner som gjør nettverksbygging vanskelig. Brytere analyserer overskrifter og overfører bilder kun til den endelige mottakeren på punkt-til-punkt-basis. Kan "lære" nettverket takket være byttetabellen og den omvendte læringsalgoritmen.
Fordelene med switched Ethernet er skalerbarhet, høy ytelse og sikkerhet.
Ethernet-teknologi i sin raske utvikling har lenge gått over nivået til lokale nettverk. Hun ble kvitt kollisjoner, fikk full dupleks og gigabit-hastighet. Et bredt utvalg av kostnadseffektive løsninger lar deg trygt implementere Ethernet på ryggraden. Ifølge eksperter blomstrer det globale markedet for Ethernet i operatørgrad - den beskjedne kontornettverksteknologien som brukes i dag i vanlige telekommunikasjonsnettverk -. Så utbredt som Ethernet er, sier analytikere at det fortsatt ligger foran.
Ethernet-teknologi i sin raske utvikling har den lenge gått over nivået til lokale nettverk. Hun ble kvitt kollisjoner, fikk full dupleks og gigabit-hastighet. Et bredt utvalg av kostnadseffektive løsninger lar deg trygt implementere Ethernet på ryggraden.
Metro Ethernet er under konstruksjon i henhold til et tre-nivå hierarkisk skjema og inkluderer en kjerne, et aggregeringsnivå og et tilgangsnivå. Kjernen i nettverket er bygget på svitsjer med høy ytelse og gir høyhastighets trafikkoverføring. Aggregeringslaget opprettes også på svitsjene og gir aggregering av tilgangslagsforbindelser, tjenesteimplementering og statistikkinnsamling. Avhengig av omfanget av nettverket kan kjernen og aggregeringsnivået kombineres. Koblingene mellom svitsjer kan være basert på ulike høyhastighetsteknologier, oftest Gigabit Ethernet og 10-Gigabit Ethernet. Ved å gjøre dette er det nødvendig å ta hensyn til kravene til nettverksgjenoppretting i tilfelle feil og strukturen til kjernekonstruksjonen. I kjernen og på aggregeringsnivå tilbys redundans av svitsjkomponenter, samt topologisk redundans, som lar deg fortsette å yte tjenester i tilfelle enkeltkoblings- og nodefeil. En betydelig reduksjon i gjenopprettingstid kan bare oppnås ved bruk av lenkelagsteknologi. Støtte for EAPS-teknologi, Extreme Networks sin proprietære protokoll designet for å støtte en sløyfefri topologi og gjenoppbygge i tilfelle Ethernet-ringavbrudd. Nettverk som bruker EAPS har alle fordelene med SONET / SDH og Resilient Packet Ring (RPR) nettverk inkludert 50 ms topologigjenopprettingstid.
Tilgangslaget er bygget i et ring- eller stjerneformet skjema på Metro Ethernet-svitsjer for å koble sammen bedriftskunder, kontorbygg, samt hjemme- og SOHO-klienter. På tilgangsnivået implementeres et komplett spekter av sikkerhetstiltak for å sikre identifikasjon og isolering av kunder, og beskyttelse av operatørens infrastruktur.
Ethernet-teknologioversikt
Ethernet(ezernet, fra lat. eter - eter) - pakketeknologi for datanettverk.
Ethernet-standarder definerer ledninger og elektriske signaler på det fysiske laget, pakkeformat og ved koblingslaget til OSI-modellen. Ethernet er hovedsakelig beskrevet av IEEE 802.3-standardene. Ethernet ble den mest utbredte LAN-teknologien på midten av 90-tallet av forrige århundre, og erstattet teknologier som Arcnet, FDDI og Token ring.
Standarden for de første versjonene (Ethernet v1.0 og Ethernet v2.0) spesifiserer at en koaksialkabel brukes som overføringsmedium, senere ble det mulig å bruke en tvunnet parkabel og en optisk kabel. Tilgangskontrollmetode - multippel tilgang med bærerfølelse og kollisjonsdeteksjon (CSMA / CD, Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection), dataoverføringshastighet 10 Mbit/s, pakkestørrelse fra 72 til 1526 byte, datakodingsmetoder er beskrevet. Antall noder i ett delt nettverkssegment er begrenset av grenseverdien til 1024 arbeidsstasjoner (spesifikasjoner for fysiske lag kan sette strengere restriksjoner, for eksempel kan ikke mer enn 30 arbeidsstasjoner kobles til et tynt koaksialt segment, og ikke mer enn 100 til et tykt koaksialt segment). Et nettverk bygget på et enkelt delt segment blir imidlertid ineffektivt lenge før det maksimale antallet noder er nådd.
I 1995 ble IEEE 802.3u Fast Ethernet-standarden tatt i bruk ved 100 Mbps, og senere ble IEEE 802.3z Gigabit Ethernet-standarden tatt i bruk ved 1000 Mbps. Nå kan du jobbe i full dupleksmodus.
Rammeformat
Det finnes flere Ethernet-rammeformater.
Opprinnelig variant I (ikke lenger aktuelt).
Ethernet versjon 2 eller Ethernet-ramme II, også kalt DIX (forkortelse av de første bokstavene til utviklerne av DEC, Intel, Xerox) er den vanligste og brukes den dag i dag. Brukes ofte direkte av Internett-protokollen.
Novell- intern modifikasjon av IEEE 802.3 uten LLC (Logical Link Control).
IEEE 802.2 LLC-ramme.
IEEE 802.2 LLC / SNAP-ramme.
I tillegg kan en Ethernet-ramme inneholde en IEEE 802.1Q-tag for å identifisere VLAN som den er adressert til og en IEEE 802.1p-tag for å indikere prioritet.
Noen Hewlett-Packard Ethernet-kort brukte en IEEE 802.12-ramme som samsvarer med 100VG-AnyLAN-standarden.
Ulike rammetyper har forskjellig format og MTU-verdi.
Ethernet-varianter
Det er flere teknologialternativer avhengig av dataoverføringshastigheten og overføringsmediet. Uavhengig av overføringsmetoden fungerer nettverksprotokollstakken og programmene på samme måte i nesten alle de følgende alternativene.
Denne delen beskriver kort alle offisielt eksisterende varianter. Av en eller annen grunn, i tillegg til den grunnleggende standarden, anbefaler mange produsenter å bruke andre proprietære medier - for eksempel brukes fiberoptisk kabel for å øke avstanden mellom nettverkspunkter. De fleste Ethernet-kort og andre enheter har støtte for flere overføringshastigheter, ved å bruke autosensing for hastighet og dupleks for å oppnå best mulig forbindelse mellom to enheter. Hvis auto-sensing ikke fungerer, justeres hastigheten til partneren, og halv-dupleks-overføring slås på. For eksempel betyr tilstedeværelsen av en Ethernet 10/100-port i en enhet at den kan operere ved hjelp av 10BASE-T- og 100BASE-TX-teknologier, og Ethernet 10/100/1000-porten støtter 10BASE-T, 100BASE-TX og 1000BASE -T.
Tidlige Ethernet-modifikasjoner
Xerox Ethernet- den originale teknologien, 3Mbit/s, fantes i to versjoner, versjon 1 og versjon 2, rammeformatet til den nyeste versjonen er fortsatt mye brukt.
0BRED36 - ikke utbredt. En av de første standardene som tillater langdistansearbeid. Brukte bredbåndsmodulasjonsteknologi lik den som brukes i kabelmodemer. En koaksialkabel ble brukt som dataoverføringsmedium.
1BASE5- også kjent som StarLAN, var den første modifikasjonen av Ethernet-teknologi for å bruke tvunnet par kabler. Den fungerte med en hastighet på 1 Mbit/s, men fant ikke kommersiell bruk.
10 Mbps Ethernet
10BASE5, IEEE 802.3 (også kalt "Thick Ethernet") var den opprinnelige utviklingen av en teknologi med en dataoverføringshastighet på 10 Mbps. Etter en tidlig IEEE-standard bruker den en 50 ohm koaksialkabel (RG-8) med en maksimal segmentlengde på 500 meter.
10BASE2, IEEE 802.3a (kalt "Thin Ethernet") - en RG-58-kabel brukes, med en maksimal segmentlengde på 200 meter, datamaskiner ble koblet til hverandre, en T-kontakt er nødvendig for å koble kabelen til et nettverk kort, og kabelen må ha en BNC-kontakt. Terminatorer kreves i hver ende. I mange år har denne standarden vært hovedstandarden for Ethernet-teknologi.
StarLAN 10 - Det første designet som bruker tvunnet parkabel for dataoverføring med 10 Mbps. Senere utviklet den seg til 10BASE-T-standarden.
10BASE-T, IEEE 802.3i - 4 tvunnet par kabler (twisted pair) i kategori-3 eller kategori-5 brukes til dataoverføring. Maksimal segmentlengde er 100 meter.
FOIRL - (akronym for Fiber-optic inter-repeater link). Grunnleggende standard for Ethernet-teknologi ved bruk av optisk kabel for dataoverføring. Maksimal avstand for dataoverføring uten repeater er 1 km.
10BASE-F, IEEE 802.3j - Hovedbetegnelsen for en familie med 10 Mbit/s ethernet-standarder som bruker fiberoptiske kabler opptil 2 kilometer unna: 10BASE-FL, 10BASE-FB og 10BASE-FP. Av de ovennevnte er kun 10BASE-FL mye brukt.
10BASE-FL (Fiber Link) - En forbedret versjon av FOIRL-standarden. Forbedringen gjaldt en økning i segmentlengden opp til 2 km.
10BASE-FB (Fiber Backbone) - Nå en ubrukt standard, den var beregnet på å kombinere repeatere til en ryggrad.
10BASE-FP (Fiber Passive) - Passiv stjernetopologi som ikke krever repeatere - har aldri vært brukt.
Fast Ethernet (100 Mbps) (Fast Ethernet)
100BASE-T - En generell betegnelse for en av de tre 100 Mbit/s ethernet-standardene, som bruker tvunnet par som overføringsmedium. Segmentlengden er opptil 200-250 meter. Inkluderer 100BASE-TX, 100BASE-T4 og 100BASE-T2.100BASE-TX, IEEE 802.3u - Utviklingen av 10BASE-T-teknologi, det brukes en stjernetopologi, det brukes en tvunnet parkabel av kategori-5, som faktisk bruker 2 par ledere, maksimal dataoverføringshastighet er 100 Mbps.
100BASE-T4 - 100 Mbps ethernet over Cat-3-kabel. Alle 4 parene er involvert. Nå er den praktisk talt ikke brukt. Dataoverføring er i halv dupleks-modus.
100BASE-T2 - Ikke brukt. 100 Mbps ethernet over kategori 3-kabel. Kun 2 par er brukt. Full dupleks overføringsmodus støttes når signaler forplanter seg i motsatte retninger på hvert par. Overføringshastigheten i én retning er 50 Mbit/s.
100BASE-FX - 100 Mbps ethernet over fiberoptisk kabel. Maksimal segmentlengde er 400 meter i halv dupleksmodus (for garantert kollisjonsdeteksjon) eller 2 kilometer i full dupleksmodus over multimodusfiber og opptil 32 kilometer over enkeltmodus.
Gigabit Ethernet
1000BASE-T, IEEE 802.3ab - 1 Gbps Ethernet-standard. Det brukes et tvunnet par av kategori 5e eller kategori 6. Alle 4 parene er involvert i dataoverføring. Dataoverføringshastigheten er 250 Mbps over ett par.
1000BASE-TX, - 1 Gbps Ethernet-standard med kun tvunnet kategori 6. Brukt praktisk talt ikke.
1000Base-X er en fellesbetegnelse for Gigabit Ethernet-teknologi som bruker fiberoptisk kabel som overføringsmedium, og inkluderer 1000BASE-SX, 1000BASE-LX og 1000BASE-CX.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z - 1 Gbps Ethernet-teknologi, bruker multimodusfiber med en signaloverføringsrekkevidde uten repeater opptil 550 meter.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z - 1 Gbps Ethernet-teknologi, bruker multi-modus fiber med en signaloverføringsrekkevidde uten repeater opptil 550 meter. Optimalisert for langdistanse ved bruk av enkeltmodusfiber (opptil 10 kilometer).
1000BASE-CX - Gigabit Ethernet-teknologi for korte avstander (opptil 25 meter), bruker en spesiell kobberkabel (Shielded Twisted Pair (STP)) med en karakteristisk impedans på 150 ohm. Erstattet av 1000BASE-T standard, og brukes ikke nå.
1000BASE-LH (Long Haul) - 1 Gbps Ethernet-teknologi, bruker en enkeltmodus optisk kabel, signaloverføringsrekkevidden uten repeater er opptil 100 kilometer.
10 Gigabit Ethernet
Den nye 10 Gigabit Ethernet-standarden inkluderer syv fysiske mediestandarder for LAN, MAN og WAN. Det dekkes for tiden av IEEE 802.3ae-tillegget og bør inkluderes i neste revisjon av IEEE 802.3-standarden.
10GBASE-CX4 - 10 Gigabit Ethernet-teknologi for korte avstander (opptil 15 meter) ved bruk av CX4 kobberkabel og InfiniBand-kontakter.
10GBASE-SR - 10 Gigabit Ethernet-teknologi for korte avstander (opptil 26 eller 82 meter, avhengig av kabeltype) ved bruk av multimodusfiber. Den støtter også avstander opp til 300 meter ved bruk av ny multimodusfiber (2000 MHz / km).
10GBASE-LX4 - Bruker bølgelengdedelingsmultipleksing for å støtte avstander fra 240 til 300 meter over multimodusfiber. Støtter også avstander opp til 10 kilometer ved bruk av single-mode fiber.
10GBASE-LR og 10GBASE-ER - disse standardene støtter avstander opp til henholdsvis 10 og 40 kilometer.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW og 10GBASE-EW - Disse standardene bruker et fysisk grensesnitt som er hastighet og dataformat kompatibelt med OC-192 / STM-64 SONET / SDH-grensesnittet. De ligner henholdsvis 10GBASE-SR, 10GBASE-LR og 10GBASE-ER-standardene, siden de bruker samme kabeltyper og overføringsavstander.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 - vedtatt i juni 2006 etter 4 års utvikling. Bruker skjermet tvunnet parkabel. Avstander - opptil 100 meter.
