Реферат на тему:

Архітектура Ethernet

Мережна архітектура відповідає реалізації фізичного та канального
рівнів моделі OSI. Архітектура визначає кабельну систему, кодування
сигналів, швидкість передавання, структуру фреймів, топологію мережі та
метод доступу до середовища передавання. Кожній з архітектур відповідає
свій набір компонент – кабелі, розняття, мережні адаптери, кабельні
центри тощо.

Перше покоління мережних архітектур забезпечувало низькі та середні
швидкості передавання: LocalTalk – 230 Kбіт/с, ARCnet – 2,5 Mбіт/с,
Ethernet – 10 Mбіт/с, TokenRing – 16 Mбіт/с. Ці архітектури зорієнтовані
на використання електричних кабелів.

Друге покоління мережних архітектур забезпечує високі швидкості
передавання: FDDI –100 Mбіт/с, ATM – 155 Mбіт/с, FastEthernet – 100
Mбіт/с та, звичайно, зорієнтовані на використання оптоволоконних
кабелів.

Різновиди Ethernet

Ethernet – архітектура мереж, що грунтується на логічній топології шини,
з розподіленим середовищем передавання, методом доступу до середовища
передавання CSMA/CD, описана стандартом IEEE802.3. За фізичною
реалізацією розрізняють:

10Base5 – Thick («товстий») Ethernet;

10Base2 – Thin («тонкий») Ethernet;

10BaseT – Twisted–pair Ethernet (Ethernet на витій парі);

10Broad36 – мережа на широкосмуговому 75–Омному коаксіальному кабелі;

10BaseF – кілька варіантів мережі на оптоволоконному кабелі;

100BaseT – стандарти FastEthernet на витій парі (100BaseT4, 100BaseTX).

Перший елемент в умовному позначенні архітектури – швидкість передавання
в Mбіт/с; другий елемент позначає спосіб передавання: Base – пряме
немодульоване передавання, Broad – використання широкосмугового кабелю з
частотним ущільненням каналів; третій елемент – середовище передавання
(T – вита пара, F – оптоволокно) або довжина сегмента кабелю в сотнях
метрів (сучасні мережні адаптери дають змогу збільшувати довжину
сегмента, наприклад для 10Base2, до 250-300 метрів).

«Товстий» Ethernet

Вживаються також синоніми – ThickNet, Yellow (жовтий), 10Base5.
«Товстий» Ethernet введено в 60–х роках. Класичний варіант використовує
товстий коаксіальний кабель RG–11 жовтого кольору з посрібненим
центральним проводом та подвійним екрануванням. Кабель має хвильовий
опір 50 Ом, мале затухання та високий ступінь захисту від зовнішніх
впливів. На кінцях кабелю встановлюються 50–Омні опори (термінатори),
один з яких заземлюється. Кабель має через кожних 2,5 м розмітку у
вигляді рисок, що позначають місця можливого підключення або розрізу.
Відрізки кабелю можуть з’єднуватись розняттями. Для включення вузла на
кабель встановлюється трансивер MAU (активний пристрій з живленням 12В),
який може підключатись через T–конектор або шляхом проколювання кабелю
(«вампір»). Т рансивер з’єднується з мережним адаптером за допомогою
спеціального кабельного спуску (AUI Cable) довжиною до 50 м. Кабельний
спуск містить лінії живлення трансивера та екрановані виті пари для
сигналів прийому, передавання та виявлення колізій. Як «жовтий» кабель,
так і кабельний спуск мають товщину до 1 см. Жорсткість кабелів створює
додаткові експлуатаційні труднощі. Вартість устаткування та складність
монтажу не сприяють широкому використанню цієї архітектури. Іноді
«товстий» Ethernet використовують для прокладання базових (хребтових,
Backbone) сегментів у процесі побудови кампусних мереж.

Основні характеристики:

максимальна довжина сегмента – 500 м;

максимальна кількість сегментів, з’єднаних з використанням повторювачів
– 5 (загальна довжина – 2500 м);

три з п’яти сегментів можуть використовуватись для включення вузлів
(Trunk Segments), два інші – як подовжувачі (Link Segments);

на одному сегменті (Trunk) може бути до 100 вузлів разом з
повторювачами.

«Тонкий» Ethernet

Вживаються також синоніми – ThinNet, 10Base2. Один з найпопулярніших
варіантів архітектур для локальних мереж, викорустовує тонкий
коаксіальний кабель RG–58. Кабель має хвильовий опір 50 Ом, середні
затухання та ступінь захисту від зовнішніх впливів. На кінцях кабелю
встановлюються 50–Омні опори, один з яких заземлюється. Відрізки кабелю
можуть з’єднуватись I та T–конекторами, відстань між якими не може бути
меншою за 50 см. Включення вузла, що завжди супроводжується розрізанням
кабелю, може здійснюватись через T–конектор або Т–подібне відгалуження
від Т–конектора, яке не може перевищувати 10 см. Таке обмеження створює
експлуатаційні труднощі. Відсутність контакту в будь–якому місці
сегмента (дуже поширена несправність) виводить з ладу роботу всієї
мережі. Перешкоди в роботі можливі також унаслідок дотикання
T–конекторів до металевих корпусів інших розняттів комп’ютера.
Оптимальний спосіб використання – для прокладання базової мережі між
кабельними центрами.

Основні характеристики:

максимальна довжина сегмента – 200 м;

максимальна кількість сегментів, з’єднаних з використанням повторювачів
– 5 (загальна довжина – 1500 м);

три з п’яти сегментів можуть використовуватись для включення вузлів
(Trunk Segments), два інші використовуються як подовжувачі (Link
Segments);

на одному сегменті (Trunk) може бути до 30 вузлів разом з повторювачами.

Можливі варіанти спільного використання «товстого» та «тонкого» кабелю в
одному сегменті через спеціальні перехідні розняття.

Ethernet на витій парі

Вдосконалення мережних засобів, зокрема адаптерів, дало змогу широко
застосовувати виту пару як середовище передавання. В рамках стандарту
Ethernet створені специфікації 10BaseT, що використовує дві неекрановані
виті пари UTP (Unshielded Twisted Pare) 3,4 або 5 категорій, та
100BaseT4, що грунтується на чотирьох витих парах UTP 5 категорії або
екранованій витій парі STP (Shielded Twisted Pare). Для зв’язку між
вузлами мережі необхідними є дві виті пари провідників: одна – для
передавання, інша – для приймання інформації. Звичайно, замість двох
кабелів по одній парі витих провідників у кожній використовують один
кабель з чотирма парами провідників. Окрім економії та технічних
переваг, це створює можливість переходу на більш швидкісні мережні
архітектури без заміни самого кабелю.

Фізична топологія – зірка: кожен вузол мережі з’єднується зі своїм
портом кабельного центру кабельним променем, що не повинен перевищувати
довжини 100 м. На кінцях кабелю за допомогою спеціального обтискаючого
інструмента встановлюються 8–контактні розняття RJ–45. Найбільш
поширеними є 8–ми та 16–ти портові кабельні центри, що комплектуються
зовнішніми адаптерами електромережі. Звичайно, один з портів
призначається для з’єднання з наступним кабельним центром (перехрещеними
парами провідників). Більшість кабельних центрів мають також розняття
для під’єднання тонкого коаксіального кабелю, що дає змогу гнучко
комбінувати фізичну топологію мережі Ethernet та обидва найбільш
поширених типи кабелю. Найбільш вразливе місце Ethernet на витій парі –
кабельний центр, вихід з ладу якого паралізує всі вузли мережі, з’єднані
з ним витими парами.

Слід відмітити основні характеристики та переваги витої пари:

фізична топологія – зірка;

максимальна довжина променя – 100 м;

до кожного вузла під’єднується лише один кабель;

пошкодження кабелю виводить з ладу лише один мережний вузол;

несанкціоноване прослуховування пакетів у мережі ускладнюється

Формати фреймів Ethernet

Весь обмін інформацією в мережі відбувається за допомогою фреймів (Frame
– кадр, бітова послідовність) – пакетів MAC–підрівня канального рівня,
що визначаються стандартом IEEE802.3 та мають незначні відмінності в
реалізації для протоколів TCP/IP та IPX/SPX.

Таблиця. Структура фрейма Ethernet

Преамбула Заголовок Дані Контрольна сума

8 байтів 14 байтів 46–1500 байтів 4 байтів

Послідовність для синхронізації приймача, що закінчується маркером
початку пакета Містить MAC–адреси пунктів призначення та передавання (по
6 байтів) та поле довжини (IPX/SPX) або типу протоколу (TCP/IP) Вмістиме
цього блока залежить від типу фрейма CRC–код для контролю вірогідності
передавання

Фрейм розпочинається преамбулою, що відповідає за побітову синхронізацію
передавання та приймання даних мережними адаптерами. З цією метою в
преамбулі сім разів повторюється байт 10101010. Початок надходження
інформації визначає маркер 10101011. У полі адреси пункту призначення
пакета, що має довжину 2 або 6 байтів, міститься MAC–адреса мережного
адаптера вузла, якому адресується інформація. Перший біт адреси визначає
тип відправлення: 0 – для конкретного вузла, 1 – для групи вузлів. Поле
адреси відправника пакета містить MAC–адресу мережного адаптера вузла,
що здійснив передавання інформації. Це поле має таку ж довжину, як і
поле адреси пункту призначення пакета, а його перший біт завжди дорівнює
0. Заголовок закінчується полем довжини блока даних, розмір якого
становить 2 байти. Фрейм Ethernet_ІІ замість поля довжини містить тип
мережного протоколу, що здійснив відправлення цього пакета. Такий тип
фреймів використовується протоколом TCP/IP. Конкретний тип фрейма
вказується під час завантаження мережного драйвера.

Структура поля блока даних визначається стандартом IEEE802.2
LLC–підрівня канального рівня.

Окрім цього, стандарт IEEE802.3 визначає максимальну (1518 бітів) та
мінімальну (512 бітів) довжину фрейма.

Обмеження на мінімальну довжину фрейма пов’язане з механізмом виявлення
конфліктів. У процесі передавання надто коротких повідомлень вузол може
закінчити передавання кадру до моменту виявлення колізії. У цьому
випадку вузол вважатиме передавання успішним і не робитиме спроб
повторного передавання. Час, протягом якого вузол може виявити наявність
у каналі фрейма, відправленого іншим вузлом, називається вікном
конфліктів. Довжина вікна конфліктів визначається сумарним часом
поширення сигналів між двома крайніми вузлами. Вважається, що за час,
який дорівнює вікну конфліктів, вузол захоплює середовище передавання,
оскільки за цей час всі інші вузли зобов’язані виявити наявність пакета
в каналі. Стандарт визначає максимальну тривалість вікна конфліктів, яка
використовується для обчислення максимальної довжини мережі та
мінімального розміру фрейма.

Максимальна довжина фрейма пов’язана з ймовірністю появи в ньому помилки
під час передавання.

У кінці фрейма знаходиться поле контрольної послідовності (CRC–коду)
кадру, що має довжину 4 байти та обчислюється за допомогою стандартного
полінома 32–ого степеня.

Список лiтератури

Администратор сетевой операционной системы NetWare v.3.11.– К.:АО
«Квазар–Микро», 1994.–191с.

Баня Е.Н. Компьютерные сети.– К.:СВІТ, 1999.–112с.

Буров Є. Комп’ютерні мережі.– Львів:БаК, 1999.–468с.

Галіцин В.К., Левченко Ф.А. Багатокористувацькі обчислювальні системи та
мережі.– К.:КНЕУ, 1998.–360с.

Горлач В.М., Макар В.М. Побудова та адміністрування INTRANET-мереж Ч.1.
Основи мережних технологій. Тексти лекцій.– Львів: Львів. ун–т,
1999.-45с.

Горлач В.М., Макар В.М. Побудова та адміністрування INTRANET-мереж Ч.2.
Адміністрування мереж Windows NT. Тексти лекцій.– Львів: Львів. ун–т,
1999.-41с.

Гук М. Локальные сети Novell. Карманная энциклопедия.– СПб:Питер,
1996.–288с.

Кулаков Ю.А., Луцкий Г.М. Компьютерные сети.– К.:Юниор, 1998.–384с.

Рикалюк Р.Є., Стягар О.М., Данчак П.В. Вступ до комп’ютерних мереж.
Текст лекцій.– Львів: Львів. ун–т, 1996.–60с.

Фролов А.В., Фролов Г.В. Сети комп’ютеров в вашем офисе.–
М.:Диалог–МИФИ, 1995.–272с.

Похожие записи