Расширение локальной сети
Первая версия Ethernet называлась толстым Ethernet, потому что толщина кабеля составляла примерно 1 см в диаметре. В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5 [10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, 5 — сегменты по 500 м (5 раз по 100 м)]. Известно и другое ее название — стандартный Ethernet. Сети на толстом коаксиальном кабеле обычно используют топологию «шина». Магистраль, или магистральный сегмент, — главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами. Сегмент толстого Ethernet может иметь длину 500 м при общей длине сети 2500 м (8200 футов). Количество магистральных сегментов — 5 сегментов. Количество сегментов, к которым могут быть подключены компьютеры Три сермента из пяти (один репитер используется только для усиления сигнала). Максимальнальная общая длина сети 2500 м (8200 футов). Общее число компьютеров на сегмент По спецификации — до 100.
Тонкий Ethernet
Длина сегмента локальной сети
Сегменты локальных сетей на основе протокола множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий CSMA/CD могут охватывать ограниченное физическое расстояние, после превышения которого сигнал деградирует из-за увеличения шумов и ослабления уровня сигнала, начинает расти количество коллизий — повреждений Ethernet-кадров — вследствие того, что два удаленных друг от друга ПК будут начинать передачу данных одновременно. Помните: превышение ограничений длины сегмента и сети чревато резким падением производительности сети. Максимальная длина сегмента для разных типов сети Ethernet приведена в таблице:
| Спецификация | Длина сегмента |
| 10BASE-T | 100 м |
| 10BASE-FL | 2000 м |
| 100BASE-TX | 100 м |
| 100BASE-FX | 400 м |
| 1000BASE-T | 100 м |
| 1000BASE-LX | 550 м — мультимодовый кабель 10 км одномодовый кабель |
| 1000BASE-SX | 250 м — 62.5-мкм кабель 550 м — 50-мкм кабель |
| 1000BASE-CX | 25 м |
Расширние локальной сети
Существуют устройства, которые применяются в локальных сетях основе протокола CSMA/CD для увеличения длины сегмента. Повторитель(repeator) — используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты. Повторитель позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала — восстановления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п. Повторитель прозрачен для станций, он обязан передавать кадры без искажений, модификации, потери или дублирования. Имеются ограничения на максимально допустимые величины дополнительных задержек распространения битов нормального кадра через повторитель, а также битов jam-последовательности, которую повторитель обязан передать на все подключенные к нему сегменты при обнаружении коллизии на одном из них. Воспроизведение коллизии на всех подключенных к повторителю сегментах — одна из его основных функций. Говорят, что сегменты, соединенные повторителями, образуют один домен коллизий (collision domain).
Однако, имеются ограничения на число повторителей, которые могут быть добавлены к сети. В общем случае стандарт 10Base-5 допускает использование до 4-х повторителей, соединяющих в этом случае 5 сегментов длиной до 500 метров каждый, если используемые повторители удовлетворяют ограничениям на допустимые величины задержек сигналов. При этом общая длина сети будет составлять 2500 м, и такая конфигурация гарантирует правильное обнаружение коллизии крайними станциями сети. Только 3 сегмента из 5 могут быть нагруженными, то есть сегментами с подключенными к ним трансиверами конечных станций. Правила 4-х повторителей и максимальной длины каждого из сегментов легко использовать на практике для определения корректности конфигурации сети. Однако эти правила применимы только тогда, когда все соединяемые сегменты представляют собой одну физическую среду, то есть в нашем случае толстый коаксиальный кабель, а все повторители также удовлетворяют требованиям физического стандарта 10Base-5. Аналогичные простые правила существуют и для сетей, все сегменты которых удовлетворяют требованиям другого физического стандарта, например, 10Base
Многопортовый повторитель часто называют концентратором (hub), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть Концентраторы образуют из отдельных физических отрезков кабеля общую среду передачи данных — логический сегмент. Логический сегмент также называют доменом коллизий, поскольку при попытке одновременной передачи данных любых двух компьютеров этого сегмента, хотя бы и принадлежащих разным физическим сегментам, возникает блокировка передающей среды. Следует особо подчеркнуть, что какую бы сложную структуру не образовывали концентраторы, например, путем иерархического соединения, все компьютеры, подключенные к ним, образуют единый логический сегмент, в котором любая пара взаимодействующих компьютеров полностью блокирует возможность обмена данными для других компьютеров.
Коллизии
Возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающая станция слушает кабель (то есть принимает и анализирует возникающие на нем электрические сигналы), чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать. Но даже при таком алгоритме две станции одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле, что приводит к искажению информации. Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD). После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра. Из описания метода доступа видно, что он носит вероятностный характер, и вероятность успешного получения в свое распоряжение общей среды зависит от загруженности сети, то есть от интенсивности возникновения в станциях потребности передачи кадров и от количества станций. Таким образом, добавление концентратора позволяет преодолеть ограничение на максимальную длину сегмента, фрейм может распространятся на сегмент дальше, прежде чем сигнал деградирует. Но концентраторы не могут улучшать любые проблемы коллизий.
Домен коллизий
В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий. Домен коллизий (collision domain) — это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла. Сеть Ethernet, построенная на повторителях или концентраторах всегда образует один домен коллизий. Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий.