Витая пара Ethernet
Использование кабелей витой пары в стандартных сетях Ethernet стало началом новой эпохи в развитии сетей. Некоторое время разочарованные пользователи экспериментировали с переходниками тонкий-Ethernet — витая пара, чтобы приспособить имеющийся телефонный кабель к использованию в сетевых соединениях. Некоторые производители создали специальные сетевые платы и концентраторы для витой пары Ethernet. Со временем стандарт вошел в моду под номером IEEE 802.3, и так появилась новая топология сетевой пары Ethernet под названием 10BaseT.
10Base2 (также известный как тонкий ethernet) — вариант Ethernet, использующий в качестве среды передачи данных тонкий коаксиальный кабель типа RG-58.
10Base5 (также известен как толстый Ethernet) — оригинальный (первый) «полный вариант» спецификации кабельной системы Ethernet, использовал специальный коаксиальный кабель типа RG-8X. Это жёсткий кабель, диаметром примерно 9 мм, с волновым сопротивлением 50 Ом, с жёсткой центральной жилой, пористым изолирующим заполнителем, защитным плетёным экраном и защитной оболочкой.
Этот новый стандарт и его высокоскоростные преемники были хорошо восприняты и оказались весьма надежными в плане эксплуатации. Они ока зались настолько успешными, что полностью вытеснили из сетей своих предшественников 10Base5 и 10Base2. Необходимость в создании универ сальной телекоммуникационной кабельной системы, которая дала бы воз возможность стабильного функционирования 10BaseT, явилась толчком к соз данию новых стандартов кабелей и компонентов, что привело к появлению стандарта EIA/TIA-568.
В наши дни, когда уже Ethernet со скоростью 10 Мбит/с кажется слишком медленным, были созданы сети со скоростью 100 Мбит/с, затем со скоростью 1000 Мбит/с (1 Гбит/с), а затем появился кабель витой пары со скоростью 10 Гбит/с. Комиссии по выработке: стандартов зорко следили за всем проис ходящими создавали новые стандарты скоростей 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с и 10 Гбит/с для сетевых плат, концентраторов, коммутаторов, кабелей и компо нентов кабельных систем.
Сначала мы расскажем о классической топологии сетей на основе медного кабеля витой пары 10BaseT, так как она в принципе идентична 100/1000BaseT. В самом деле, совместимые сетевые карты и коммутаторы со скоростями 10 или 100 Мбит/с (соответственно 10/100BaseT) получили широкое распространение. Затем мы опишем то, что отличает 100 и 1000BaseT от остальных видов. Сети со скоростью 10 Гбит/с на основе медных кабелей под названием 10GbaseT будут описаны в следующем разделе, по сути дела это просто более быстрые варианты 1000BaseT4. В этой же главе будут описаны и стандарты сетей 10 Гбит/с на основе медных и волоконно-оптических кабелей.
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.