Занятие 20 Наследуемые технологии Ethernet. Fast Ethernet. Функционирование, характеристики

Основы Ethernet

Информация, "путешествует" по сети Ethernet в виде пакетов, каждый из которых состоит из шести частей.

Преамбула. Содержит восемь байтов информации, используемой для позиционирования остальной части информации в пакете.

Адрес назначения. Содержит аппаратный адрес ("зашитый" в плату Ethernet) рабочей станции или станций, которые принимают эту информацию.

Адрес источника. Позволяет принимающей рабочей станции распознать рабочую станцию, пославшую информацию.

Тип. Определяет тип информации, хранящейся внутри части пакета с данными - является ли она графической информацией, текстом ASCII или чем-либо другим.

Фактические данные. Это может быть любая информация объемом от 46 до 1500 байтов.

Контрольная последовательность кадра. Позволяет определить ошибки передачи пакета; используется для проверки того, достигла ли остальная часть пакета места назначения без повреждения.

Треамбула (7 байтов)

Начальный разделитель (1 байт)

Адрес назначения (2-6 байтов)

Исходный адрес (2-6 байтов)

Длина (2 байта)

Данные (46-1500 байтов)

Контрольная последовательность кадра (7 байтов)

Структура кадра сети Ethernet в соответствии со стандартом 802.3

Имеется несколько различных типов Ethernet, каждый со своим собственным номером и именем, под которым они наиболее известны. Эти типы описаны в таблице.

Номер стандарта IEEE	Общеупотребительное название	Физическая топология и среда передачи данных	Пропускная способность
802.3	10Base2	Шинная, тонкий коаксиальный кабель	10Мбит/с
802.3	10BaseS	Шинная, толстый коаксиальный кабель для магистрали, тонкий - для отводов от магистрали к каждому ПК	10 Мбит/с
802.3u	100BaseT или Fast Ethernet	Звездообразная, неэкранированная витая пара	100 Мбит/с (версия на 10 Мбит/с задана в 802.3)
803.3z	Gigabit Ethernet	Звездообразная, оптоволоконный кабель для магистрали, коаксиальный кабель для отводов к концентраторам	1000 Мбит/с

Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне (рис. 1). Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались абсолютно теми же, и их описывают прежние главы стандартов 802.3 и 802.2. Поэтому рассматривая технологию Fast Ethernet, мы будем изучать только несколько вариантов ее физического уровня.

Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используются три варианта кабельных систем:

- волоконно-оптический многомодовый кабель, используются два волокна;

- витая пара категории 5, используются две пары;

- витая пара категории 3, используются четыре пары.

Коаксиальный кабель, давший миру первую сеть Ethernet, в число разрешенных сред передачи данных новой технологии Fast Ethernet не попал. Это общая тенденция многих новых технологий, поскольку на небольших расстояниях витая пара категории 5 позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коаксиальный кабель, но сеть получается более дешевой и удобной в эксплуатации. На больших расстояниях оптическое волокно обладает гораздо более широкой полосой пропускания, чем коаксиал, а стоимость сети получается ненамного выше, особенно если учесть высокие затраты на поиск и устранение неисправностей в крупной кабельной коаксиальной системе.

Рис. 1. Отличия технологии Fast Ethernet от технологии Ethernet

Отказ от коаксиального кабеля привел к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах, как и сети l0Base-T/l0Base-F. Основным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитным Ethernet.

Тем не менее это обстоятельство не очень препятствует построению крупных сетей на технологии Fast Ethernet. Дело в том, что середина 90-х годов отмечена не только широким распространением недорогих высокоскоростных технологий, но и бурным развитием локальных сетей на основе коммутаторов. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (адаптер - коммутатор или коммутатор - коммутатор). Поэтому при создании магистралей локальных сетей большой протяженности технология Fast Ethernet также активно, применяется, но только в полнодуплексном варианте, совместно с коммутаторами.

По сравнению с вариантами физической реализации Ethernet (а их насчитывается шесть), в Fast Ethernet отличия каждого варианта от других глубже - меняется как количество проводников, так и методы кодирования. А так как физические варианты Fast Ethernet создавались одновременно, а не эволюционно, как для сетей Ethernet, то имелась возможность детально определить те подуровни физического уровня, которые не изменяются от варианта к варианту, и те подуровни, которые специфичны для каждого варианта физической среды.

Официальный стандарт 802.3и установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия (рис. 2):

Рис. 2. Структура физического уровня Fast Ethernet

- 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type 1;

- 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

- 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна.

Для всех трех стандартов справедливы следующие утверждения и характеристики.

- Форматы кадров технологии Fast Ethernetee отличаются от форматов кадров технологий 10-мегабитного Ethernet.

- Межкадровый интервал (IPG) равен 0,96 мкс, а битовый интервал равен 10 нс. Все временные параметры алгоритма доступа (интервал отсрочки, время передачи кадра минимальной длины и т. п.), измеренные в битовых интервалах, остались прежними, поэтому изменения в разделы стандарта, касающиеся уровня MAC, не вносились.

- Признаком свободного состояния среды является передача по ней символа Idle соответствующего избыточного кода (а не отсутствие сигналов, как в стандартах Ethernet 10 Мбит/с). Физический уровень включает три элемента:

- уровень согласования (reconciliation sublayer);

- независимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, Mil);

- устройство физического уровня (Physical layer device, PHY).

Уровень согласования нужен для того, чтобы уровень MAC, рассчитанный на интерфейс AUI, смог работать с физическим уровнем через интерфейс МП.

Устройство физического уровня (PHY) состоит, в свою очередь, из нескольких подуровней (см. рис 1):

- подуровня логического кодирование данных, преобразующего поступающие от уровня MAC байты в символы кода 4В/5В или 8В/6Т (оба кода используются в технологии Fast Ethernet);

- подуровней физического присоединения и подуровня зависимости от физической среды (PMD), которые обеспечивают формирование сигналов в соответствии с методом физического кодирования, например NRZI или MLT-3;

- подуровня автопереговоров, который позволяет двум взаимодействующим портам автоматически выбрать наиболее эффективный режим работы, например, полудуплексный или полнодуплексный (этот подуровень является факультативным).

Интерфейс МП поддерживает независимый от физической среды способ обмена данными между подуровнем MAC и подуровнем PHY. Этот интерфейс аналогичен по назначению интерфейсу AUI классического Ethernet за исключением того, что интерфейс AUI располагался между подуровнем физического кодирования сигнала (для любых вариантов кабеля использовался одинаковый метод физического кодирования - манчестерский код) и подуровнем физического присоединения к среде, а интерфейс МП располагается между подуровнем MAC и подуровнями кодирования сигнала, которых в стандарте Fast Ethernet три - FX, ТХ и Т4.

Разъем МП в отличие от разъема AUI имеет 40 контактов, максимальная длина кабеля МП составляет один метр. Сигналы, передаваемые по интерфейсу МП, имеют амплитуду 5 В.

Дата добавления: 2014-01-04