Технічні засоби для організації локальних мереж типу ETHERNET. Правила поєднання ЕОМ
Днем народження технології Ethernet можна вважати 22 травня 1973 р., коли Боб Меткалф, співробітник науково-дослідного центру фірми Xerox, написав доповідну записку з викладенням принципів, які лягли в основу нового типу локальних мереж. Того ж року фірма Xerox розпочала випуск мережних плат Ethernet для своїх комп’ютерів Alto PC. А 1980 р. Xerox, Digital Equipment Corporation та Intel Corporation випустили стандарт, що його зараз називають Ethernet I. Друга вер-сія Ethernet з’явилася 1982 р. Розроблений невдовзі Інститутом ін-женерів з електроніки й радіоелектроніки стандарт ІЕЕЕ-802.3 на-стільки близький до другої версії Ethernet, що його часто називають стандартом Ethernet, хоча між ними існують деякі відмінності. Так, Ethernet передбачає роботу лише з 50-омним коаксіальним кабелем, тоді як стандарт 802.3 на даний час підтримує різні типи з’єднань: коаксіальним кабелем різних типів, витою парою та воло-конно-оптичним кабелем. Деякі специфікації стандарту ІЕЕЕ-802.3 на середовище передачі мають чітку позиційну структуру: nn<Base/Broad>m, де nn — швидкість передачі інформації осно-вним комунікаційним кабелем у Мбіт/с, Base — вузькосмугова ме-режа з базовою частотою, Broad — широкосмугова мережа, m — максимальна довжина сегмента в сотнях метрів. 10Base5 — товстий Ethernet, ThickNet. Мережі на основі цього стандарту мають шинну топологію зі швидкістю передачі 10 Мбіт/с. Середовищем передачі є коаксіальний кабель діаметром 0,4 дюйма, що його через традиційний колір зовнішньої ізоляції нази-вають жовтим (yellow) кабелем. Для цього стандарту характерні такі обмеження: • Максимальна довжина сегмента — 500 м, на кінцях сегмента встановлюються спеціальні заглушки-термінатори — 50-омні кінце-ві резистори. • Максимальне число вузлів у сегменті — 100 (репітери теж вва-жаються вузлами). • На кожну ЕОМ встановлюється спеціальна мережна плата, що служить для адресації в мережі. • Максимальна кількість сегментів у мережі з двопортовими ре-пітерами — п’ять, причому станції можуть бути підключені лише до трьох із п’яти сегментів (два інші — міжповторювальні лінії). • Максимальний діаметр мережі — 2,5 км. Станції підключаються до коаксіального кабелю за допомогою спеціальних пристроїв — голчатих трансіверів. Для підключення трансівера до товстого кабелю використовується відвід-вампір (vampire tap), який “вгризається” в товстий кабель, забезпечуючи контакт з його центральною жилою. На трансівері є порт AUI (15-голчатий), до якого під’єднується AUI-кабель — трансіверний ка-бель (довжина якого не повинна перевищувати 50 м) для зв’язку з мережною платою, на якій є розняття DB 15. Основна функція трансівера — прийом й пере-дача сигналів, додатково він виявляє колізії та забезпечує прави-льне електричне під’єднання станцій. Мінімально допустима від-стань між трансіверами — 2,5 м (краще їх розміщувати на кратній 2,5 м відстані). За необхідності довшої мережі використовуються спеціальні пристрої — повторювачі (repeater), яких має бути не більше чоти-рьох для з’єднання п’яти сегментів, з них лише три можуть бути навантажені робочими станціями. Сегменти, не навантажені стан-ціями, називаються міжповторювальними лініями. Існують також багатопортові повторювачі (п’ять портів можуть об’єднувати п’ять сегментів мережі). Такі повторювачі називають-ся концентраторами. До них під’єднується один із кінців сегмента. Для з’єднання репітерів і сегментів теж можуть використовува-тися трансівери (приймачі-передавачі), які мають BNC (одноточ-кове) і AUI (15-голчате) розняття. Для приєднання трансівера до репітера використовується AUI-кабель. Довжина кабелю між ста-нцією та приймачем-передавачем — до 50 м. Товстий коаксіальний кабель доцільно використовувати у магі-стральних сегментах мережі (переходах між будинками). 10Base2 — тонкий Ethernet, ThinNet. У з’єднаннях цього типу застосовується коаксіальний кабель RG-58 діаметром 0,2 дюйма, що відіграє роль загальної шини. Для цієї технології характерні такі обмеження: • Максимальна довжина сегмента — 185 м. (Деякі виробники мережних плат і концентраторів підтримують більші відстані). На кінцях сегмента встановлюються спеціальні заглушки — терміна-тори — 50-омні кінцеві резистори. • Ефективна кількість — 12—15 станцій (максимальна — 30 ста-нцій) на сегмент. Репітери теж вважаються станціями. • Довжина кабелю між комп’ютерами не менше 3 м. • На кожну ЕОМ встановлюється спеціальна мережна плата (адаптер), що служить для адресації в мережі. Може бути (8-, 16-, 32- бітна). Орієнтована на певний тип шини ЕОМ — ISA, PCI, EISA, що вказується в її назві. • Максимальне число сегментів у мережі з двопортовими репіте-рами — п’ять, причому станції можуть бути підключені лише до трьох із п’яти сегментів (два інші — міжповторювальні лінії); • Максимальний діаметр мережі — 925 м. Станції під’єднуються до шини за допомогою трироз’ємного Т- конектора. Два його розняття — для з’єднання відрізків шини, третє — для під’єднання комп’ютера. Мінімальна відстань між Т-конекторами — 0,5 м. Для компонування мереж за цим стандартом використовуються також циліндричні BNC-конектори. Вони призначені для приєднання двох відрізків кабеля, заглушки-термінатора Т-конектора (рис. 12). Заглушка BNC-термінатор для завершення сегментів може бути з заземленням або ні. Один із кінців сегмента має бути обов’язково заземленим. Термінатор може з’єднуватися з BNC-Т-конектором на останніх ЕОМ з обох кінців сегмента. Основним недоліком мереж на коаксіальному кабелі є нездат-ність упоратися з експоненціальним зростанням трафіка, складність керування і розширення. Рішення на основі коаксіального кабелю є економічно вигіднішими для статичних мереж (3—10 машин), оскі-льки немає необхідності в хабі. 10BaseT — Twisted Pair — Ethernet на основі витої пари нині є найпоширенішим стандартом при створенні мереж. Підтримує зі-рчасту топологію. Використовується кабель типу «телефонна неекранована вита пара» (UTP) семи категорій. Найпоширеніші з них — 3, 4, 5. На рис. 14 показано вигляд витої пари. На мережних платах для цього стандарту встановлено телефонні розняття RJ 45. Кожний вузол підключається окремим кабелем до центрального пристрою — концентратора (HUB — хаба), через порт безпосеред-нього з’єднання UTP. Концентратор, як репітер, регенерує сигнали, що надходять до кожного його порту, перш ніж розсилати їх далі. Концентратор 10BaseT є багатопортовим повторювачем або, інши-ми словами, інтелектуальним кабельним концентратором і міжме-режним пристроєм.
Хаби випускають на різну кількість портів — 4, 8, 12, 16. Відповідно до них можна підключити таку ж кількість комп’ютерів. Концентратори досить часто також мають порти BNC, AUI для зв’язку між різними стандартами Ethernet (рис. 15). Для стандарту 10BaseT встановлюються такі обмеження: • максимальна довжина сегмента — 100 м (між станцією та кон-центратором або між двома концентраторами); • максимальна кількість сегментів — 1024 (кількість послідовно з’єднаних сегментів не повинна перевищувати п’яти); • максимальний діаметр мережі — 500 м; • максимальна кількість концентраторів між будь-якими двома станціями — чотири. Перевагами мереж на основі витої пари є: низька вартість обладнання, можливість використання наявної телефонної мережі (не плутати з вітчизняною «локшиною» — двопровідною телефонною лінією), завдяки чому ці мережі вельми поширилися на Заході. За використання кабелю високої якості (5-ї категорії) відпадає необ-хідність перемонтування кабельної структури з переходом на швид-кісні мережні технології — 100 Мбіт/с / 1 Гбіт/с. Однак обмеження на довжину мережі та кількість станцій звужують рамки викорис-тання даної технології. 10BaseF — волоконно-оптична Ethernet. Цей стандарт відрізняється від FDDI конфігурацією мережі (в FDDI — подвійне кільце, в 10BaseF — зірка), методом доступу до каналу, швидкістю передачі даних та ін. Основні обмеження стандарту 10BaseF: • швидкість передачі даних — 10 Мбіт/с; • максимальна довжина сегмента-відводу — до 2100 м; • використовується 50- або 100-мікронний волоконно-оптичний кабель. Для підключення окремих кабелів-відводів використовуються центральні волоконно-оптичні кабельні концентратори (багатопор-тові повторювачі). Також використовуються спеціальні конектори fiber optic. Така технологія забезпечує максимальний захист від пере-шкод з боку джерел електроенергії, проте швидкість передачі інформації залишається незначною, а вартість такої мережі до-сить висока, тому даний стандарт не користується широкою по-пулярністю. Switching Ethernet (10 Mбіт/с) — технологія комутації. Основна ідея полягає в тому, що центральний пристрій мережі — комутатор аналізує прийнятий від передаючого вузла пакет даних і відправляє його не всім станціям мережі, як концентратор, а лише станції призначення, адреса якої вказана в заголовку пакета (MAC-адреса). Існують комутатори з портами 10 і 100 Mбіт. (Інформаційні по-токи на різних дільницях мережі неоднакові — сервер має більше звернень. На сервері повинна стояти 100-мегабітна мережна карта, тоді кожна робоча станція зможе спілкуватися з сервером на швид-кості 10 Мбіт/с (додатковий 100-мегабітний порт комутатора вірту-ально поділяється між всіма станціями). У 1990 р. було випущено перший комутатор Ethernet, основною функцією якого було об’єднання сегментів ЛОМ. Відтак з’явилася ще одна технологія — Switching Ethernet. Головною перевагою комутаторів є те, що вони здійснюють з’єднання декількох портів одночасно, тобто уможливлюють переключення окремих користу-вачів з одного сегмента на інший. Та справжнім новим подихом для технології Ethernet стало за-твердження стандарту з високою швидкістю передачі — 802.30. — Fast Ethernet, швидкий Ethernet. Для з’єднання вузлів мережі цього стандарту є можливими такі варіанти: • оптоволоконний кабель (100Base-FX) • дві виті неекрановані пари 5-ї категорії або екрановані 1-ї кате-горії (одна — для передачі, інша — для прийому і виявлення колі-зій, стандарт 100BaseTX); • чотири виті пари 3-ї, 4-ї, 5-ї категорій (дві пари для прийо-му/передачі, третя — для передачі, четверта — для прийому і вияв-лення колізій, стандарт 100BaseT4). Максимальний діаметр мережі — 210 м. Швидкість передачі — 100 Мбіт/с. Проте реальна швидкість мереж Ethernet і Fast Ethernet ніколи не досягає їхньої максимальної продуктивності — 10 і 100 Мбіт/с через колізії. Реальна продуктивність Ethernet рідко перевищує 70% її по-тенційної пропускної здатності. Своєрідним вирішенням цієї проблеми став стандарт 802.12 — 100Base VG ANYLAN, який підтримує типи кадрів Ethernet, Token Ring, однак використовує детермінований метод доступу до середо-вища передачі з пріоритетом запитів. Завдяки цьому досягається ре-альна швидкість передачі інформації — 100 Мбіт/с. Мережі цього стандарту мають зірчасту топологію і підтримують три типи проводки: • чотири неекрановані виті пари 3-ї, 4-ї, 5-ї категорій; • дві неекрановані виті пари 5-ї категорії; • волоконно-оптичний кабель. Основні обмеження стандарту: • максимальна відстань між вузлами мережі: для кабелю 3-ї кате-горії — 100 м, 5-ї категорії — 150 м, для оптоволокна — 2000 м; • максимальний діаметр мережі: для 3-ї категорії — 600 м, 5-ї кате-горії — 900 м, для оптоволокна — 12000 м. Однією з переваг цієї технології є здатність виконувати специфічні додатки, які працюють з великими файлами, — «мультимедіа» або ві-део і потребують гарантованої смуги пропускання. Позаяк сучасні технології потребують надвисоких швидкостей пе-редачі, у березні 1996 р. почалися роботи зі створення стандарту Gigabit Ethernet. Як середовище передачі в даній технології може використовувати-ся одно- і багатомодове оптоволокно (1000BASE-SX, 1000BASE-LX), а також неекранована вита пара 5-ї категорії (1000BASE-T). Відстань між вузлами — 2 км, 500 і 100 м відповідно. Магістраль побудована за гігабітною технологією, може безшовно стикуватися з діючими мережами Ethernet.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Технічні засоби для організації локальних мереж типу ETHERNET. Правила поєднання ЕОМ» з дисципліни «Телекомунікації в бізнесі»
