5.6. Физическая и логическая сегментация Ethernet с помощью повторителей и мостов
Физическим сегментом Ethernet называется отрезок витой пары, соединяющий 2 узла сети при топологии «звезда» и «дерево» или коаксиального кабеля, соединяющей несколько узлов при топологии «шина» (рис. 10, б).
В сетях Ethernet, построенных на топологии «звезда» и «дерево» (рис. 10, в, г), в качестве промежуточного узла применяются концентраторы и коммутаторы. Сигнал, пришедший на один из 2 портов повторителя (или его многопортового аналога — концентратора), копируется им на все остальные порты. Повторитель служит для удлинения линии связи, усиления и улучшения качества сигнала. Концентратор дополнительно служит для объединения нескольких (обычно 8, 16, 24 или 32) станций по топологии «звезда». Концентраторы передают любой сигнал, в том числе и коллизии. При этом они вносят задержку при передаче, поэтому количество концентраторов в сети Ethernet ограничено (см. табл. 10 ниже).
Мост (или его усовершенствованный вариант — коммутатор), в отличие от концентратора, не просто усиливает поступивший сигнал, а считывает адрес станции-отправителя и заносит его в свою оперативную память, запоминая, с какого порта поступил кадр. При поступлении некоторого другого кадра в адрес этой станции коммутатор не отправляет его не на все порты, а только на тот, где, по его сведениям, находится данная станция. Коммутаторы делят сеть Ethernet на логические сегменты. Логический сегмент Ethernet — это участок сети, ограниченный портом коммутатора с одной стороны и сетевыми картами станций с другой. Внутри логического сегмента возможно наличие концентраторов.
Коллизии распространяются только в пределах одного логического сегмента, поэтому он называется также доменом коллизий. Поскольку ограничения на диаметр сети Ethernet и количество концентраторов обусловлены максимальным временем двойного оборота сигнала и необходимостью распознавания конфликта, в сетях Ethernet, построенных на коммутаторах, такого ограничения нет. Так как цена на коммутаторы в последнее время значительно упала, концентраторы используются всё меньше.
5.7. Развитие спецификации Ethernet
Технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet являются дальнейшим развитием Ethernet. Сети Fast Ethernet имеют номинальную пропускную способность в полудуплексном режиме 100 Мбит/с, сети Gigabit Ethernet — 1 Гбит/с. В полнодуплексном режиме при использовании двух пар проводов эти значению удваиваются
Fast Ethernet и Gigabit Ethernet имеют другое коммуникационное оборудование, сетевые карты, но часто обратно совместимы с Ethernet. Качественные принципы работы Fast и Gigabit Ethernet в общих чертах сходны с Ethernet, различия в основном в количественных характеристиках.
В таблице 10 приведены физические характеристики различных спецификаций Ethernet.
Таблица 10. Разновидности Ethernet и их физические характеристики
Физическая спецификация
Ограничения на длину физ. сегмента, м
Физическая и логическая сегментация Ethernet с помощью повторителей и мостов
Физическим сегментом Ethernet называется отрезок витой пары, соединяющий 2 узла сети при топологии «звезда» и «дерево» или коаксиального кабеля, соединяющей несколько узлов при топологии «шина» (рис. 10, б).
В сетях Ethernet, построенных на топологии «звезда» и «дерево» (рис. 10, в, г), в качестве промежуточного узла применяются концентраторы и коммутаторы. Сигнал, пришедший на один из 2 портов повторителя (или его многопортового аналога — концентратора), копируется им на все остальные порты. Повторитель служит для удлинения линии связи, усиления и улучшения качества сигнала. Концентратор дополнительно служит для объединения нескольких (обычно 8, 16, 24 или 32) станций по топологии «звезда». Концентраторы передают любой сигнал, в том числе и коллизии. При этом они вносят задержку при передаче, поэтому количество концентраторов в сети Ethernet ограничено (см. табл. 10 ниже).
Мост (или его усовершенствованный вариант — коммутатор), в отличие от концентратора, не просто усиливает поступивший сигнал, а считывает адрес станции-отправителя и заносит его в свою оперативную память, запоминая, с какого порта поступил кадр. При поступлении некоторого другого кадра в адрес этой станции коммутатор не отправляет его не на все порты, а только на тот, где, по его сведениям, находится данная станция. Коммутаторы делят сеть Ethernet на логические сегменты. Логический сегмент Ethernet — это участок сети, ограниченный портом коммутатора с одной стороны и сетевыми картами станций с другой. Внутри логического сегмента возможно наличие концентраторов.
Коллизии распространяются только в пределах одного логического сегмента, поэтому он называется также доменом коллизий. Поскольку ограничения на диаметр сети Ethernet и количество концентраторов обусловлены максимальным временем двойного оборота сигнала и необходимостью распознавания конфликта, в сетях Ethernet, построенных на коммутаторах, такого ограничения нет. Так как цена на коммутаторы в последнее время значительно упала, концентраторы используются всё меньше.
Развитие спецификации Ethernet
Технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet являются дальнейшим развитием Ethernet. Сети Fast Ethernet имеют номинальную пропускную способность в полудуплексном режиме 100 Мбит/с, сети Gigabit Ethernet — 1 Гбит/с. В полнодуплексном режиме при использовании двух пар проводов эти значению удваиваются
Fast Ethernet и Gigabit Ethernet имеют другое коммуникационное оборудование, сетевые карты, но часто обратно совместимы с Ethernet. Качественные принципы работы Fast и Gigabit Ethernet в общих чертах сходны с Ethernet, различия в основном в количественных характеристиках.
В таблице 10 приведены физические характеристики различных спецификаций Ethernet.
| Таблица 10. Разновидности Ethernet и их физические характеристики | ||||||
| Стандарт | Физическая спецификация | Кабели, разъемы | Ограничения на длину физ. сегмента, м | Макс. число повторителей | Макс. число станций | Радиус сети, м |
| Ethernet (IEEE 802.3i) | 10Base5 (Thicknet) | Толстый коаксиал RG 8/11, разъемы AUI | 500 min 2,5 м | 4 (2 сегмента без узлов | ||
| 10Base2 (Cheapernet) | Тонкий коаксиал RG 58A/U, разъемы BNC | 185 (200) min 0,5 м | ||||
| 10BaseTX | 2ВП UTP3-4-5, RJ-45 | |||||
| 10BaseF | ОМ ОВ / ММ ОВ 62.5, разъемы ST | 1000/5000 | — | 1000/5000 | ||
| Fast Ethernet (IEEE 802.3u) | 100BaseTX | 2ВП UTP, STP Type 1, разъемы RJ-45 | 1 класса I / 2 класса II (кабель между повторит. – до 5 м) | 200-320 | ||
| 100BaseFX | ММ ОВ 62.5, 125 мкм, разъемы ST, SC | 160 (rep) / 412 (полудуплекс)/ 2000 (полнодуплексн.) | ||||
| 100BaseT4 | 4ВП UTP3-4-5, RJ-45 | |||||
| Gigabit Ethernet (802.3z) | 1000BaseLX | ММ ОВ / ОМ ОВ, разъ-емы ST, SC | 316 (550/3000) | — | 550 / 3000 | |
| 1000BaseSX | ММ ОВ 62.5/50 мкм разъемы ST, SC | 275 (300/550) | — | 300/ 550 | ||
| 1000BaseCX | Коаксиал, (ВП STP), RJ-45 | — | ||||
| (802.3ab) | 1000BaseT | ВП STP5-6 RJ-45 | — |
Условные сокращения: 2ВП – 2-жильная, 4ВП – 4-жильная витая пара; ОВ – оптоволокно, ММ – многомодовое, ОМ – одномодовое.
Вопросы и задания
1. 1) Каким уровням ISO/OSI соответствует спецификация Ethernet?
2. 2) Отличие физической топологии от логической. Примеры.
3. 3) В чем заключается метод коллективного доступа к среде с опознанием несущей и обнаружением коллизий? Опишите алгоритм отката
4. 4) Сигналами какого типа и формы передается информация в сетях Ethernet? Потенциальное, манчестерское и дифференциальное манчестерское кодирование.
5. 5) Размер кадра, номинальная битовая скорость передачи данных, величина адресного пространства, совместимость различных поколений Ethernet.
6. 6) Какой вид сегментации — физическая или логическая – эффективней с точки зрения скорости работы сети? По какой причине в сетях не используется только этот вид сегментации, а используются оба?
7. 7) Основные физические ограничения на оборудование различных поколений Ethernet.