Вопрос 36 — Сеть шинной топологии. Сеть Ethernet.
Сеть Ethernet впервые была сконструирована в 70-х гг. доктором Робертом Меткалфом (Robert Metcalfe) как часть проекта «офиса будущего». В то время это была сеть со скоростью передачи 3 Мбит/с. В 1980 г. сеть Ethernet была стандартизована консорциумом фирм C-lntel-Xerox (DIX) как сеть со скоростью 10 Мбит/с, а в 1985 г. она была стандартизована ‘2-м комитетом IEEE. С тех пор новая технология Ethernet наследует признаки базовой структуры исходной схемы Ethernet, предусматривающей логическую шинную топологию и метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов CSMA/CD — Carrier Sensing Multiple Access with Collision Detection). В различных типах Ethernet используются различные физические топологии (например, звездообразная или винная) и различные типы кабелей (например, UTP, коаксиальный, оптоволоконный).
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.
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.
Физическая топология и среда передачи данных
Три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда
Существуют три основных вида топологии сети: шина, кольцо и звезда. Некоторые локальные сети типа Ethernet используют несколько типов топологии. Все три вида показаны на рис. 9. У каждой топологии есть свои плюсы и минусы.
Рис. 9 Три основных вида топологии локальной сети: шина, кольцо и звезда
В шинной топологии каждое устройство подключается к общему кабелю, что очень похоже на шину питания в компьютерах. Классические коаксиальная «толстая» Ethernet и коаксиальная «тонкая» Ethernet являются примерами шинной топологии. Все устройства в шине могут наблюдать за данными, отправленными любым другим устройством, и наоборот, все передачи идут одновременно ко всем устройствам, подключенным к шине. Так как передача данных проходит на большой скорости и между устройствами могут возникать конфликты, то шинная топология должна подчиняться жестким правилам для стабильной работы сети, в том числе относительно времени передачи, подключений к шине, размера шины, разрешения конфликтов и разрыва шины.
Кольцевая топология подключает каждое устройство к следующему устройству в сети, т.е. последнее устройство соединено с самым первым, что создает кольцо. Данные передаются от одного устройства к другому, пока не дойдут до точки назначения. Цифровые данные обычно регенерируются на каждом устройстве, а для управления передачей и для того, чтобы устройство не заняло всю возможную ширину полосы частот, часто используется маркерная схема.
Звездообразная топология соединяет каждое устройство с концентратором, находящимся в центре звезды. Все сообщения между приборами проходят через концентратор. Некоторые люди называют такую сеть «концентратор и лучи», но термин «звезда» используется чаще. Широко распространенные Ethernet-концентраторы и коммутаторы представляют данную топологию в современных сетях. Как только сигнал с данными от любого подключенного устройства доходит до концентратора или коммутатора, процесс «повторения» регенерирует сигнал.
Некоторые топологии сети представляют собой комбинациию нескольких базовых видов топологий. Например, в Token-Ring соединение происходит по принципу звезды, а ее «лучи» соединены с концентратором Token-Ring (или модулем многостанционного доступа, Multistation Access Unit — MSAU) в телекоммуникационном помещении для формирования кольца. Как вы понимаете, у каждой топологии и стандарта локальной сети есть свои сторонники и противники. Мы не будем оспаривать ту или иную точку зрения, если только вопрос не касается использования кабельной системы для нескольких топологий.
В данной главе мы сосредоточимся исключительно на современных технологиях, в том числе на системе витой пары и волоконно-оптической системе сетей Ethernet.