Общие принципы функционирования ЛВС типа Ethernet

Сети этого типа являются наиболее распространенными. Кроме того, сеть Ethernet фирмы Xerox можно считать родоначальницей всех ЛВС, так как это была первая действующая сеть, появившаяся в 1972 г.. Удачные проектные решения быстро сделали ее популярной, особенно после того, как вокруг проекта Ethernet, объединились фирмы DEC, Intel и Xerox (DIX). В 1982 г. эта сеть была принята в качестве основного стандарта, сначала комитетом 802 IEEE, а затем — ассоциацией ЕСМА (European Computer Manufactures Association).

Сети данного типа имеют топологию типа “шина”. Средой передачи является коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом. Скорость передачи информации — 10 Мбит/с. Метод доступа — недетерминированный, CSMA/CD. Максимальная, теоретически возможная длина таких сетей не может превышать 6,5 км, а на практике составляет около 1 — 1,25 км. Эти ограничения связаны с особенностями метода доступа. Узлы сети являются равноправными и подключаются к общему кабелю, благодаря которому все узлы практически одновременно “слышат” передаваемую по нему информацию, однако, получает ее только тот узел, которому она адресована. Термин “слышат” использован не случайно, так как сети данного типа ведут начало от радиосетей типа ALOHA.
Cеть Ethernet состоит из отдельных сегментов, соединенных специальными повторителями, усиливающими сигнал при межсегментных переходах. Изображенная на рис. структура сети Ethernet считается классической, однако, многие фирмы предлагают усовершенствованные варианты топологии Ethernet в звездообразные структуры.

Специфика метода CSMA/CD накладывает известные ограничения на реализацию продуктов на этих сетях и их применение. Ясно, что при большом числе станций и их интенсивной работе, вероятность возникновения коллизий резко возрастает, а КПД сети падает. Как видно из приведенной ниже таблицы, длина информации в пакете Ethernet может составлять от 64 до 1518 байт.

8 6 6 2 64 — 1518 4 Бай-

Преамбула ! Приемник ! Передатчик ! Тип ! Данные ! Контроль- !
!(адрес на-! !(адрес от- ! ! ! ная сум- !
!значения)! !правителя) ! ! ! ма !

Различная длина объясняется особенностями протокола CSMA/CD. В принципе, этот протокол не накладывает ограничений на максимальную длину пакета. Однако, если пакеты будут очень длинные, это резко увеличит вероятность коллизий. Поэтому и установлена максимальная разумная длина, равная 1518 байтам. От минимальной длины пакета решающим образом зависит общая протяженность сети. При минимальной длине пакета, равной 64 байтам, (или 64 х 8 = 512 битам), и скорости передачи 10 Мбит/с, время передачи пакета равно 51,2 мкс. Условия установления коллизии в протоколе CSMA/CD требуют, чтобы время передачи пакета было более чем вдвое больше, чем время распространения сигнала между наиболее удаленными станциями. При минимальной длине пакета в 64 байта максимальное расстояние между станциями составляет около 2,8 км.

Следует отметить, что существуют два варианта пакета Ethernet:

“толстый” Ethernet (Thick Ethernet). Он предполагает использование в качестве средств передачи специального толстого (отсюда и его название) коаксиального кабеля диаметром около 2,5 см. Этот кабель нетехнологичен, требует дополнительного оборудования, но зато позволяет увеличить расстояние между абонентами сети:

500 м — при использовании стандартных приемопередатчиков;

1000 м — при использовании приемопередатчиков фирмы 3Com;

“тонкий” Ethernet (Thin Ethernet). Этот вариант Ethernet предполагает использование в качестве среды передачи тонкого коаксиального кабеля марки RG-58A/U. Этот тип Ethernet считается классическим и наиболее распространенным. Используемый в нем кабель хорошо гнется, поэтому его можно подвести непосредственно к компьютерам и подключить к сетевым платам с помощью Т- коннекторов. Однако, он может обеспечить меньшие расстояния между абонентами по сравнению с “толстым” Ethernet:

185 м — при использовании стандартных приемопередатчиков;

304 м — при использовании приемопередатчиков фирмы 3Com.

В настоящее время наиболее распространенными сетями типа Ethernet для ПК являются сети Ethernet фирмы 3Com (США) и Novell Ethernet фирмы Novell (США). Обе сети подходят для создания различных офис-систем. В данном проекте рассматривается использование ЛВС типа Ethernet в качестве аппаратной среды функционирования системы. Определяющим фактором при выборе типа ЛВС послужило оптимальное соотношение цена - производительность, а также высокая степень ремонтопригодности в виду доступности адаптеров.

Что такое ЛВС и ГС.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС или LAN- local Area network) – сеть, расположенная на небольшой территории и объединяющая компьютеры с помощью высокоскоростных каналов связи при помощи сетевой операционной системы. Глобальная сеть(ГС или WAN – World Area Network) - сеть, обьединющая разнородные вычислительные средства и системы с помощью специальных протоколов связи (пример TCP) на расстояниях в тысячи километров.

Локальные сети делятся на одноранговые, когда каждый компьютер в сети может быть как потребителем ресурсов, так и их поставщиком и сети с файл-сервером

Компьютерная(вычислительная) сеть – система распределенной обработки информации. Локальная вычислительная сеть включает средства связи, компьютеры клиенты и сервера, обьединенные с помощью определенной топологии. На компьютеры и другие устройства (например, роутеры) устанавливается сетевая операционная система или ее части, поддерживающая определенные протоколы связи. На нижнем уровне система связи поддерживает определенный протокол множественного доступа. Способ множественного доступа определяет как сетевые интерфейсы разделяют канал связи между собой во времени.

Топологии ЛВС

Топология ЛВС – отражает структуру связей между ее компонентами. Топология может быть физической, отражающей «географическое» положение компьютеров и других компонентов сети и логической (кольцо, дерево, шина, звезда)

Топологии ЛВС просты – между парой станций существует только один путь обмена информацией, в отличии от глобальных сетей, где как раз возможны несколько разных путей доставки информации от одной станции к другой.

Истинной локальной сетью называются такие, в которых вся информация проходит через все станции сети, а сама станция выбирает адресованные ей блоки информации. Это топологии типа общая шина, звезда и кольцо. В последнее время большое распространение получили древовидные структуры, которые к истинным ЛВС не относятся, так как часто содержат роутер.

Рабочие станции в истинной ЛВС работают в широковещательном режиме. Право на передачу информации в каждый момент времени имеет только одна станция. Каждой станции в сети присвоен свой уникальнй адрес.

Общая шина.

Сетевые адаптеры подключаются параллельно к общему каналу передачи данных. Управление шиной может быть распределенным, например, в режиме конкуренции или централизованным, когда одна из станций выполняет роль арбитра. Обычно средой передачи служит коаксиальный кабель, имеющий на концах терминаторы, служащие для выравнивая волнового сопротивления.

Звезда

В центре имеется коммутатор (Hub), который тиражирует сообщение от одной станции или сервера всем остальным. Скорость работы таких сетей может быть высока (100 Мбит/сек) до 1,4 Гбит / сек (сеть Ultra Net).

Кольцо

Замкнутый канал передачи. Иногда для повышения надежности используют двойное кольцо, которое позволяет отключить поврежденный участок сети. Пакет данных переходит от одной станции к другой пока не доберется до получателя. При этом различают сети с жезловым управлением (петля Ньюхолла), когда передающая станция обладает правом передачи или жезлом. По окончании передачи жезл передается следующей станции. Примером является Token Ring (IBM). Петля Пирса – по каналу связи циркулируют пакеты, в которые станция может поместить свою информацию. Пример – сеть Cambridg Ring.

Дерево

Высокоскоростные концентраторы или хабы соединяют участки сети наподобие звезды, обьединяясь друг с другом с помощью коаксиальный кабелей или витых пар. Данный вид сетей не относится к истинным, хотя в них может быть реализован режим работы как в истинной сети. Скоростные сети последнего поколения Fast Ethernet и 100VG-AnyLan могут иметь подобную структуру.