ІІІ. Викладення нового матеріалу

З декількох десятків типів систем провідних з'єднань у локальних комп'ютерних мережах лідирують два стандарти: 802.3 {Ethernet) і 802.5 {Token Ring). Специфікації 802.3 і 802.5 - стандарти, розроблені організацією IEEE {Institute of Electrical and Electronic Engineers). Важливою рисою стандартів є їхня відкритість, тобто вони не контролюються яким-небудь розроблювачем апаратури.

Стандарт 802.3 {Ethernet) був розроблений в 1975 р. на основі мережної системи, створеної фірмами Xerox і DEC. Вихідна система називалася Ethernet. Основні причини популярності Ethernet полягають у наступному:

• стандарт Ethernet затверджений значно раніше Token Ring;

• мережа Ethernet забезпечує високу продуктивність при прийнятній вартості;

• Ethernet є невід'ємним компонентом локальних комп'ютерних мереж, що поставляють багатьма виробниками.

Стандарти сімейства IEEE 802.x охоплюють тільки два нижніх рівні семирівневої моделі OSI: фізичний і канальний. Старші рівні, починаючи з мережного, мають загальні ознаки як для локальних, так і для глобальних мереж.

Основні характеристики стандарту IEEE 802.3 наступні:

• топологія - шина,

• середовище передачі - коаксіальний кабель,

• швидкість передачі -10 Мбіт/с,

• максимальна довжина - 5 км,

• максимальна кількість абонентів - до 1024,

• довжина сегмента мережі - до 500 м,

• кількість абонентів на одному сегменті - до 100,

• метод доступу - CSMA/CD.

Мережа Ethernet зараз найбільш популярна у світі.

В 1995 році з'явився стандарт на більше швидку версію Ethernet, що працює на швидкості 100 Мбіт/с (так званий Fast Ethernet, стандарт IEEE 802.3u), що використовує як середовище передачі кручену пару або оптиковолокняний кабель. З'явилася й версія на швидкість 1000 Мбіт/с (Gigabit Ethernet, стандарт IEEE 802.3z).

Крім стандартної топології «шина» застосовуються також топології типу «пасивна зірка» і «пасивне дерево». При цьому передбачається використання репітерів і пасивних (репітерних) концентраторів, що з'єднують між собою різні частини (сегменти) мережі. Як сегмент може також виступати одиничний абонент. Коаксіальний кабель використовується для шинних сегментів, а кручена пари й оптиковолокняний кабель - для променів пасивної зірки (для приєднання до концентратора одиночних комп'ютерів). Головне - щоб в отриманій у результаті топології не було замкнутих шляхів (петель). Фактично виходить, що абоненти з'єднані у фізичну шину, тому що сигнал від кожного з них поширюється відразу в усі сторони й не вертається назад (як у кільці). Максимальна довжина кабелю всієї мережі в цілому (максимальний шлях сигналу) теоретично може досягати 6,5 км, але практично не перевищує_2,5 км.

У мережі Fast Ethernet не передбачена фізична топологія «шина», використовується тільки «пасивна зірка» або «пасивне дерево». До того ж в Fast Ethernet набагато більш жорсткі вимоги до граничної довжини мережі. Адже при збільшенні в 10 разів швидкості передачі й збереженні формату пакета його мінімальна довжина стає в десять разів коротше.

Точно так само для мережі Ethernet, що працює на швидкості 100 Мбіт/tf стандарт визначає три типи середовища передачі:

• 100 BASE-T4 (зчетверена кручена пара);

• 100BASE-TX (здвоєна кручена пара);

• 100 BASE-FX (оптиковолокняний кабель).

Тут цифра «100» означає швидкість передачі 100 Мбіт/с, буква «Т» означає кручену пару, буква «F» - оптиковолокняний кабель. Типи 100 BASE-TX і 100 BASE-FX іноді поєднують під ім'ям 100 BASE-X, 100 BASE-T4 і 100 BASE-TX - під ім'ям 100 BASE-T.

Мережа Ethernet не відрізняється ні рекордними характеристиками, ні оптимальними алгоритмами, вона уступає по ряду параметрів іншим стандартним мережам. Але завдяки потужній підтримці, найвищому рівню стандартизації, величезним обсягам випуску технічних засобів, Ethernet різко виділяється серед інших стандартних мереж, і тому будь-яку іншу мережну технологію прийнято порівнювати саме з Ethernet.

У всіх мережах Ethernet застосовується метод колективного (почергового! доступу до середовища із упізнаванням несучої й виявленням колізій CSMA/CD, характерний для топології загальної шини. Даній, підлягаючій передачі по мережі, містяться в кадр, у якому вказується адреса станції призначення й відправника. Перш ніж почати передачу станція прослуховує лінію на предмет наявності в ній гармоніки сигналу даних (т.зв. "несучої"). У випадку відсутності несуча станція починає передавати кадр у лінію (малюнок 8.1). На малюнку показано, що кадр 1 початку передавати станція 1.

Малюнок 8.1 -Тимчасова діаграма передачі кадрів у мережі Ethernet

Переданий кадр надходить на приймачі всіх станцій, підключених до кабельного сегмента. Комп'ютер, мережна адреса якого збігається з адресою одержувача, зазначеного в пакеті, копіює його у свій буфер. По закінченні передачі кадру всі вузли повинні витримати технологічну міжпакетну паузу IPG (Inter Packet Gap), тривалість якої встановлена 9,6 мкс.,. Ця пауза призначена для завершення перехідних процесів у приемопередатчиках мережних адаптерів, а також для виключення захвата сегмента однієї й тією же станцією. Навіть якщо в комп'ютері є кілька кадрів для передачі й даний вузол є єдиним передавальної, те після пересилання кожного пакета він повинен зробити паузу довжиною не менш чим інтервал IPG.

По завершенні межпакетной паузи лінію займає станція, у якій є дані для передачі. У випадку спроби декількох станцій одночасно почати передачу виникає колізія. Передавальна станція, перша обнаружившая колізію (на малюнку 3.7 станція 4), припиняє передачу й посилає в лінію спеціальну 32-х бітову послідовність індикації колізії Jam (від англ. - затор), що сприяє підвищенню надійності розпізнавання колізій всіма станціями мережі. Станції, що виявили колізію, перемикаються в стан очікування. Тривалість інтервалу очікування для кожного з комп'ютерів установлюється випадкової, після закінчення якого кожна зі станцій може спробувати захопити середовище й передати кадр.

Метод доступу CSMA/CD. При використанні зтого методу станції можуть передавати повідомлення, тільки якщо канал зв'язку вільний. У випадку одновременнои передами інформації декількома станціями виникає конфліктна ситуація (коллизш), у результаті чого відбувається руйнування передаваемьіх данньїх. Позтому станції должньї припинити передачу, виждать якийсь час і продовжити її по однієї тільки при наявності сво-бодного канапа. Для визначення зайнятості канапа використається контроль рівня несучої в середовищі. Чтобм уникнути повторення колізій, час ожи-дания включення станції вьібирается различньїм. Якщо одна зі станції почала передачу, то канал оказмвается занятьш і всі інші станції должньї чекати на нього звільнення. На малюнку 8.2 показана діаграма станів, ил-люстрирующая схему управлення CSMA/CD.

Малюнок 8.2 - Діаграма станів методу доступу CSMA/CD

Дата добавления: 2014-01-04