5.4. Стандарты технологии Ethernet
Ethernet — это сетевой стандарт, основанный на технологиях сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet для сети, построенной на основе коаксиального кабеля, который был положен в основу стандарта IEEE 802.3.
Стандарт Ethernet определяет два режима передачи данных: полудуплексный и полнодуплексный. Полнодуплексный режим может быть реализован на 4-проводной витой паре, где одна пара проводов используется для передачи, другая — для приема, и на двухжильном оптоволокне, где один световод используется для передачи, а другой — для приема.
Технология Ethernet специфицирует три скорости передачи информации: 10 Мбит/с (Ethernet), 100 Мбит/с (Fast Ethernet), 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet).
В качестве проводной физической среды в сети Ethernet могут быть использованы коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно. В зависимости от этого существуют следующие спецификации:
- Для скорости 10 Мбит/с:
- 10BaseT. Используется кабель на основе неэкранированной витой пары UTP с топологией типа «звезда» и максимально допустимым расстоянием между центральным и оконечными узлами — не более 100 м;
- 10BaseF. Используется оптоволоконный кабель с топологией типа «звезда» и существует несколько вариантов спецификации — FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB;
- 10Base2. Используется «тонкий» коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма с волновым сопротивлением — 50 Ом шинной топологией и максимально допустимой длиной сетевого сегмента — 185 метров без повторителей;
- 10Base5. Используется «толстый» коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма с волновым сопротивлением — 50 Ом шинной топологией и максимально допустимой длиной сетевого сегмента — 500 метров без повторителей;
- Для скорости 100 Мбит/с:
- 100Base-TX. Применяется двухпарный кабель на неэкранированной витой паре UTP категории 5, или экранированной витой паре STP типа 1;
- 100Base-T4. Применяется четырехпарный кабель на неэкранированной витой паре UTP категории 3 или 5;
- 100Base-FX. Применяется многомодовый оптоволоконный кабель;
- Для скорости 1000 Мбит/с:
- 1000Base-LX. Используется одномодовый оптоволоконный кабель при длине сегмента до 5000 м и многомодовый оптоволоконный кабель при длине сегмента до 550 м и длинноволновые лазеры для кампусных магистралей;
- 1000BaseSX. Используется многомодовый оптоволоконный кабель при длине сегмента до 500 м и коротковолновые лазеры для коротких магистралей;
- 1000BaseCX. Используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 150 Ом максимальной допустимой длины до 25 м для соединения сетевого оборудования в комнатах;
- 1000BaseT. Используется четырехпарная неэкранированная витая пара 5 категории с максимально допустимой длиной сегмента до 100 м.
- Станция, которая хочет передать кадр данных, на канальном уровне модели OSI упаковывает пакет данных сетевого уровня в соответствующий LLC-кадр;
- Для предотвращения коллизий сигналов разных станций, сетевой адаптер «прослушивает» электромагнитные сигналы в физической среде и в случае обнаружения несущей частоты откладывает передачу своего кадра на случайный интервал времени. В противном случае начинает передачу своего кадра;
- После окончания передачи каждого кадра данных станция ждет небольшую паузу, называемую межкадровым интервалом, что позволяет узлу назначения принять и обработать отосланный кадр, в случае необходимости отправить флаг подтверждения его приема или начать передачу своего кадра;
- В процессе передачи битовой последовательности кадра данных сетевой адаптер каждого узла следит за передаваемыми по кабелю сигналами с целью обнаружения коллизии;
- Если сетевым адаптером узла фиксируются переходные процессы в кабеле, т.е. происходит коллизия, то узел прекращает или откладывает передачу своего кадра на случайный интервал времени и посылает шумовую последовательность сигналов, называемую jam-последовательностью, усиливающую состояние коллизии за счет явления электромагнитного резонанса. После завершения переходных процессов и выдерживания случайной паузы, станция повторно пытается передать свой кадр;
- В случае повторяющихся коллизий узел пытается 16 раз передать кадр, а затем фиксирует ошибку передачи кадра, сообщение о которой передается протоколу верхнего уровня. При этом для уменьшения интенсивности коллизий, узел с каждой новой попыткой случайным образом увеличивает длительность паузы между попытками.
- При скорости передачи 10 Мбит/с полезная производительность для кадров максимальной длины равна 9,74 Мб/с или 812 кадров/с, для кадров минимальной длины равна 5,48 Мб/с или 14880 кадров/с;
- Максимальный размер поля данных кадра — 1500 байтов, минимальный размер поля данных кадра — 46 байтов;
- Тип протокола передачи данных – дейтаграммный;
- Методы и кадры самотестирования – отсутствуют;
- Задержки доступа к среде резко возрастают при коэффициенте загрузки канала более 30%.
- Увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;
- Сохранение метода случайного доступа CSMA/CD;
- Cохранение звездообразной топологии сетей;
- Поддержка таких сред передачи данных как оптоволокно (вариант 100Base-FX), двухпарная витая пара категории 5 (вариант 100Base-TX) и четырехпарная витая пара категории 3 или 5 (вариант 100Base-T4).
2.1.4.8. Стандартные сегменты Fast Ethernet
Аппаратура 100BASE—TX. Стандарт Fast Ethernet IEEE 802.3u появился значительно позже стандарта Ethernet – в 1995 году. Его разработка в первую очередь была связана с требованием повышения скорости передачи информации. Однако переход с Ethernet на Fast Ethernet позволяет не только повысить скорость передачи, но и существенно отодвинуть границу перегрузки сети (что обычно гораздо важнее). Поэтому популярность Fast Ethernet постоянно растет.
Вместе с тем надо учитывать, что стандартные сегменты Fast Ethernet имеют свои особенности и недостатки, которые далеко не очевидны, но которые обязательно надо учитывать. Создатели Fast Ethernet сделали все возможное для облегчения перехода на новую скорость, однако, в каком-то смысле Fast Ethernet – это уже другая, новая сеть.
Если сравнивать набор стандартных сегментов Ethernet и Fast Ethernet, то главное отличие – полный отказ в Fast Ethernet от шинных сегментов и коаксиального кабеля. Остаются только сегменты на витой паре и оптоволоконные сегменты.
Стандарт 100BASE-TX определяет сеть с топологией пассивная звезда и использованием сдвоенной витой пары.
Схема объединения компьютеров в сеть 100BASE-TX практически ничем не отличается от схемы по стандарту 10BASE-T. Однако, в этом случае необходимо применение кабелей с неэкранированными витыми парами (UTP) категории 5 или выше, что связано с требуемой пропускной способностью кабеля. В настоящее время это самый популярный тип сети Fast Ethernet.
Для присоединения кабелей так же, как и в случае 10BASE-T используются 8-контактные разъемы типа RJ-45. Длина кабеля так же не может превышать 100 метров (стандарт, правда, рекомендует ограничиваться длиной сегмента в 90 метров, чтобы иметь 10-процентный запас). Так же используется топология пассивная звезда с концентратором в центре. Только сетевые адаптеры должны быть Fast Ethernet, и концентратор должен быть рассчитан на подключение сегментов 100BASE-TX. Именно поэтому рекомендуется даже при установке сети 10BASE-T прокладывать кабель категории 5.
Из восьми контактов разъема RJ-45 используется только 4 контакта (табл. 3.4): два для передачи информации (ТХ+ и ТХ-) и два для приема информации (RX+ и RX-). Передача производится дифференциальными сигналами. Для передачи используется код 4В/5В, такой же, как в сети FDDI, что позволяет снизить частоту изменения сигналов по сравнению с манчестерским кодом. Это уже серьезный шаг в сторону от первоначального стандарта IEEE 802.3.
Стандарт предусматривает также возможность применения экранированного кабеля с двумя витыми парами проводов (волновое сопротивление – 150 Ом). В этом случае должен применяться 9-контактный экранированный разъем DB-9, он же разъем STP IBM типа 1, такой же, как сети Token-Ring. Назначение контактов этого разъема приведено в табл. 8.
Как и в случае 10BASE-T, в сети 100BASE-TX могут использоваться два типа кабеля: прямой и перекрестный (см. рис. 3.26). Для соединения двух компьютеров без применения концентраторов используется стандартный перекрестный (crossover) кабель. А для связи компьютера с концентратором применяется прямой (direct) кабель с соединенными между собой одинаковыми контактами разъемов. Если перекрестное соединение предусмотрено внутри концентратора, то соответствующий порт его должен быть помечен буквой «X». Здесь все точно так же, как и в случае 10BASE-Т.
Назначение контактов разъема DB-9 сегмента 100BASE-TХ
100BASE-TX
Стандарт 100BASE-TX определяет сеть с топологией пассивная звезда и использованием сдвоенной витой пары.
Схема объединения компьютеров в сеть 100BASE-TX практически ничем не отличается от схемы по стандарту 10BASE-T. Однако, в этом случае необходимо применение кабелей с неэкранированными витыми парами (UTP) категории 5 или выше, что связано с требуемой пропускной способностью кабеля. В настоящее время это самый популярный тип сети Fast Ethernet.
Для присоединения кабелей так же, как и в случае 10BASE-T используются 8-контактные разъемы типа RJ-45. Длина кабеля так же не может превышать 100 метров (стандарт, правда, рекомендует ограничиваться длиной сегмента в 90 метров, чтобы иметь 10-процентный запас).Так же используется топология пассивная звезда с концентратором в центре. Только сетевые адаптеры должны быть Fast Ethernet, и концентратор должен быть рассчитан на подключение сегментов 100BASE-TX. Именно поэтому рекомендуется даже при установке сети 10BASE-T прокладывать кабель категории 5.
Из восьми контактов разъема RJ-45 используется только 4 контакта: два для передачи информации (TX+ и TX-) и два для приема информации (RX+ и RX-). Передача производится дифференциальными сигналами. Для передачи используется код 4В/5В, такой же, как в сети FDDI, что позволяет снизить частоту изменения сигналов по сравнению с манчестерским кодом. Это уже серьезный шаг в сторону от первоначального стандарта IEEE 802.3.
Стандарт предусматривает также возможность применения экранированного кабеля с двумя витыми парами проводов (волновое сопротивление — 150 Ом). В этом случае должен применяться 9-контактный экранированный разъем DB-9, он же разъем STP IBM типа 1, такой же, как в сети Token-Ring.
Новости компании
Блоки розеток Hyperline SHT сняты с производства и больше поставляться не будут
Уникальное решение! В одном корпусе представлены 6 приборов для «оптики» и «меди», который позволит выполнить комплексную диагностику сети !
Производитель оставляет за собой право вносить изменения в конструкцию изделия без ухудшения его функциональных характеристик без уведомления.
Качество поставляемых изделий соответствует техническим требованиям, предъявляемым к данному классу товаров, и подтверждается сертификатами соответствия.