Síťové technologie lokálních sítí

V lokálních sítích se zpravidla používá sdílené médium pro přenos dat (monokanál) a hlavní roli hrají protokoly fyzické a datové vrstvy, protože tyto úrovně nejlépe odrážejí specifika lokálních sítí.

Síťová technologie je dohodnutá sada standardních protokolů a softwaru a hardwaru, které je implementují, postačující k vybudování počítačové sítě. Síťové technologie se nazývají základní technologie nebo síťové architektury.

Architektura sítě určuje topologii a způsob přístupu k datovému přenosovému médiu, kabelovému systému nebo datovému přenosovému médiu, formát síťových rámců, typ kódování signálu a přenosovou rychlost. V moderních počítačových sítích se rozšířily technologie nebo síťové architektury jako: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI.

Síťové technologie IEEE802.3/Ethernet

V současné době je tato architektura nejoblíbenější na světě. Popularitu zajišťují jednoduché, spolehlivé a levné technologie. Klasická ethernetová síť používá dva typy standardního koaxiálního kabelu (tlustý a tenký).

Verze Ethernetu, která používá jako přenosové médium kroucené dvoulinky, se však stále více rozšiřuje, protože jejich instalace a údržba jsou mnohem jednodušší. Ethernetové sítě využívají sběrnicové a pasivní hvězdicové topologie a přístupová metoda je CSMA/CD.

Standard IEEE802.3 má v závislosti na typu média pro přenos dat modifikace:

 10BASE5 (silný koaxiální kabel) - poskytuje rychlost přenosu dat 10 Mbit/sa délku segmentu až 500 m;

 10BASE2 (tenký koaxiální kabel) - poskytuje rychlost přenosu dat 10 Mbit/sa délku segmentu až 200 m;

 10BASE-T (nestíněný kroucený pár) – umožňuje vytvořit síť pomocí hvězdicové topologie. Vzdálenost od náboje ke koncovému uzlu je až 100m. Celkový počet uzlů by neměl překročit 1024;

 10BASE-F (optický kabel) – umožňuje vytvořit síť pomocí hvězdicové topologie. Vzdálenost od hubu ke koncovému uzlu je až 2000m.
Při vývoji technologie Ethernet byly vytvořeny vysokorychlostní možnosti: IEEE802.3u/Fast Ethernet a IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Hlavní topologie používaná v sítích Fast Ethernet a Gigabit Ethernet je pasivní hvězda.

Síťová technologie Fast Ethernet poskytuje přenosovou rychlost 100 Mbit/s a má tři modifikace:

 100BASE-T4 - používá nestíněný kroucený pár (quad twisted pair). Vzdálenost od náboje ke koncovému uzlu je až 100m;

 100BASE-TX - používá dva kroucené páry (nestíněné a stíněné). Vzdálenost od náboje ke koncovému uzlu je až 100m;

 100BASE-FX - používá optický kabel (dvě vlákna v kabelu). Vzdálenost od náboje ke koncovému uzlu je až 2000 m; .

Gigabit Ethernet – poskytuje přenosovou rychlost 1000 Mbit/s. Existují následující modifikace normy:

 1000BASE-SX - používá optický kabel s vlnovou délkou světelného signálu 850 nm.

 1000BASE-LX - používá optický kabel s vlnovou délkou světelného signálu 1300 nm.

 1000BASE-CX – používá stíněný kroucený párový kabel.

 1000BASE-T – používá čtyřnásobný nestíněný kroucený párový kabel.
Sítě Fast Ethernet a Gigabit Ethernet jsou kompatibilní se sítěmi založenými na standardu Ethernet, takže je snadné a jednoduché propojit segmenty Ethernet, Fast Ethernet a Gigabit Ethernet do jedné počítačové sítě.

Jedinou nevýhodou této sítě je absence garance přístupového času k médiu (a mechanismů zajišťujících prioritní službu), což činí síť neperspektivní pro řešení technologických problémů v reálném čase. Určité problémy jsou někdy způsobeny omezením maximálního datového pole, které se rovná ~1500 bajtů.

Pro různé rychlosti Ethernetu se používají různá schémata kódování, ale přístupový algoritmus a formát rámce zůstávají nezměněny, což zaručuje kompatibilitu softwaru.

Ethernetový rámec má formát znázorněný na obr.

Formát Ethernetového rámce (čísla v horní části obrázku označují velikost pole v bajtech)

Pole preambule obsahuje 7 bytů 0xAA a slouží ke stabilizaci a synchronizaci prostředí (střídání signálů CD1 a CD0 s finálním CD0), následuje pole SFD(počáteční oddělovač rámce = 0xab), který je určen k detekci začátku rámce. Pole EFD(oddělovač konce rámce) určuje konec rámce. pole kontrolního součtu ( CRC- cyklická kontrola redundance), stejně jako preambule, SFD a EFD, jsou generovány a řízeny na hardwarové úrovni. Některé modifikace protokolu nepoužívají pole efd. Pole, která má uživatel k dispozici, začínají od adresy příjemců a končící polem informace, včetně. Po crc je mezipaketová mezera (IPG - interpacket gap) o délce 9,6 μs nebo více. Maximální velikost rámce je 1518 bajtů (preambule, pole SFD a EFD nejsou zahrnuta). Rozhraní skenuje všechny pakety putující po segmentu kabelu, ke kterému je připojeno, protože je možné určit, zda je přijatý paket správný a komu je adresován, pouze jeho přijetím v celém rozsahu. Správnost paketu podle CRC, délky a násobnosti celočíselného počtu bytů se provádí po kontrole cílové adresy.

Když je počítač připojen k síti přímo pomocí přepínače, teoreticky odpadá omezení minimální délky rámce. Práce s kratšími rámci však bude v tomto případě možná pouze výměnou síťového rozhraní za nestandardní (jak pro odesílatele, tak pro příjemce)!

Pokud v rámovém poli protokol/typ Pokud je kód menší než 1500, pak toto pole charakterizuje délku rámce. Jinak je to kód protokolu, jehož paket je zapouzdřen v rámci Ethernetu.

Přístup ke kanálu Ethernet je založen na algoritmu CSMA/CD (vícenásobný přístup se smyslem nosného s detekcí kolize).V Ethernetu se může jakákoli stanice připojená k síti pokusit o zahájení přenosu paketu (rámce), pokud je segment kabelu, ke kterému je připojena, volný. Rozhraní určuje, zda je segment volný, na základě absence „nosiče“ po dobu 9,6 μs. Protože první bit paketu nedosáhne zbývající stanice sítě současně, může se stát, že se dvě nebo více stanic pokusí vysílat, zejména proto, že zpoždění v opakovačích a kabelech mohou dosahovat poměrně velkých hodnot. Takové shody pokusů se nazývají kolize. Kolize je rozpoznána přítomností signálu v kanálu, jehož úroveň odpovídá provozu dvou nebo více transceiverů současně. Když je detekována kolize, stanice přeruší přenos. Pokus lze obnovit po zpoždění (násobek 51,2 μs, ale nepřesahující 52 ms), jehož hodnota je pseudonáhodná proměnná a vypočítává ji každá stanice nezávisle (t= RAND(0,2 min(n,10) )), kde n - obsah čítače pokusů a číslo 10 je backofflimit).

Typicky je po kolizi čas rozdělen do několika diskrétních domén s délkou rovnou dvojnásobku doby šíření paketu v segmentu (RTT). Pro maximální možné RTT je tato doba 512 bitových cyklů. Po první kolizi každá stanice čeká 0 nebo 2 časové domény, než to zkusí znovu. Po druhé srážce může každá stanice čekat 0, 1, 2 nebo 3 časové oblasti atd. Po n-té srážce leží náhodné číslo v rozsahu 0 - (2 n - 1). Po 10 kolizích se maximální náhodná rychlost závěrky přestane zvyšovat a zůstane na hodnotě 1023.

Čím delší je segment kabelu, tím delší je průměrná doba přístupu.

Po čekání stanice zvýší počítadlo pokusů o jedničku a zahájí další vysílání. Výchozí limit opakování je 16, pokud je dosaženo počtu opakování, spojení se ukončí a zobrazí se odpovídající zpráva. Vysílaný dlouhý rámec pomáhá „synchronizovat“ začátek přenosu paketů několika stanicemi. Ve skutečnosti může během doby vysílání se znatelnou pravděpodobností nastat potřeba vysílání na dvou nebo více stanicích. V okamžiku, kdy detekují dokončení paketu, budou časovače IPG povoleny. Naštěstí se informace o dokončení přenosu paketů nedostanou ke stanicím segmentu současně. Zpoždění, která to s sebou nese, však také znamenají, že skutečnost, že jedna ze stanic začala vysílat nový paket, není bezprostředně známa. Pokud je do kolize zapojeno několik stanic, mohou upozornit ostatní stanice zasláním signálu rušení (jam - alespoň 32 bitů). Obsah těchto 32 bitů není regulován. Toto uspořádání snižuje pravděpodobnost opakované srážky. Zdrojem velkého počtu kolizí (kromě přetížení informacemi) může být neúměrná celková délka segmentu logického kabelu, příliš mnoho opakovačů, přerušení kabelu, absence terminátoru (50ohmové zakončení kabelu) nebo porucha funkce. jednoho z rozhraní. Kolize samy o sobě ale nejsou něčím negativním – jsou mechanismem, který reguluje přístup do síťového prostředí.

V Ethernetu se synchronizací jsou možné následující algoritmy:

A.

1. Pokud je kanál volný, terminál vyšle paket s pravděpodobností 1.
2. Pokud je kanál obsazený, terminál čeká, až se uvolní, a poté vysílá.

B.

1. Pokud je kanál volný, terminál vyšle paket.
2. Pokud je kanál obsazený, terminál určí čas dalšího pokusu o přenos. Dobu tohoto zpoždění lze specifikovat nějakým statistickým rozdělením.

V.

1. Pokud je kanál volný, terminál vyšle paket s pravděpodobností p as pravděpodobností 1-p odloží přenos o t sekund (například do další časové domény).
2. Když se pokus opakuje s volným kanálem, algoritmus se nezmění.
3. Pokud je kanál obsazený, terminál čeká, dokud se kanál neuvolní, a poté se opět chová podle algoritmu v bodě 1.

Algoritmus A vypadá na první pohled lákavě, ale obsahuje možnost kolizí se 100% pravděpodobností. Algoritmy B a C jsou proti tomuto problému robustnější.

Efektivita CSMA algoritmu závisí na tom, jak rychle se vysílající strana dozví o skutečnosti kolize a přeruší přenos, protože pokračování je zbytečné - data jsou již poškozena. Tato doba závisí na délce segmentu sítě a zpožděních ve vybavení segmentu. Dvojnásobná hodnota zpoždění určuje minimální délku paketu přenášeného v takové síti. Pokud je paket kratší, může být přenesen, aniž by odesílající strana věděla, že byl kolizí poškozen. Pro moderní ethernetové lokální sítě, postavené na přepínačích a plně duplexních připojeních, je tento problém irelevantní

Abychom toto tvrzení objasnili, zvažte případ, kdy jedna ze stanic (1) přenese paket do nejvzdálenějšího počítače (2) v daném segmentu sítě. Nechť je doba šíření signálu k tomuto stroji rovna T. Předpokládejme také, že stroj (2) se pokusí zahájit vysílání právě v okamžiku, kdy paket dorazí ze stanice (1). V tomto případě se stanice (1) dozví o kolizi až 2T po zahájení vysílání (doba šíření signálu od (1) do (2) plus doba šíření signálu kolize od (2) do (1)). Je třeba vzít v úvahu, že registrace kolize je analogový proces a vysílací stanice musí během procesu přenosu „naslouchat“ signálu v kabelu a porovnávat výsledek čtení s tím, co vysílá. Je důležité, aby schéma kódování signálu umožňovalo detekci kolize. Například součet dvou signálů s úrovní 0 to neumožní. Možná si myslíte, že přenos krátkého paketu s poškozením kvůli kolizi není tak velký problém; problém může vyřešit kontrola doručení a opětovné odeslání.

Je třeba vzít v úvahu pouze to, že opakovaný přenos v případě kolize registrované rozhraním je prováděn samotným rozhraním a opakovaný přenos v případě kontroly doručení odpovědi je prováděn aplikačním procesem, který vyžaduje zdroje centrálního pracoviště pracovní stanice. procesor.

Dvojitá doba otáčení a detekce kolize

Jasné rozpoznání kolizí všemi stanicemi sítě je nutnou podmínkou správného fungování sítě Ethernet. Pokud některá vysílající stanice nerozpozná kolizi a rozhodne, že datový rámec přenesla správně, bude tento datový rámec ztracen. V důsledku překrývání signálů během kolize bude rámcová informace zkreslena a bude odmítnuta přijímací stanicí (pravděpodobně kvůli neshodě kontrolního součtu). S největší pravděpodobností budou poškozené informace znovu přeneseny některým protokolem vyšší vrstvy, jako je transportní nebo aplikační protokol orientovaný na spojení. K opětovnému přenosu zprávy protokoly vyšší úrovně však dojde po mnohem delším časovém intervalu (někdy i po několika sekundách) ve srovnání s mikrosekundovými intervaly, které provozuje protokol Ethernet. Pokud tedy kolize nejsou spolehlivě rozpoznány uzly sítě Ethernet, povede to ke znatelnému snížení užitečné propustnosti této sítě.

Pro spolehlivou detekci kolize musí být splněn následující vztah:

T min >=PDV,

kde Tmin je doba přenosu rámce minimální délky a PDV je doba, během které se kolizní signál stihne rozšířit do nejvzdálenějšího uzlu v síti. Protože v nejhorším případě musí signál cestovat dvakrát mezi stanicemi sítě, které jsou od sebe nejvzdálenější (nezkreslený signál prochází jedním směrem a signál již zkreslený kolizí se šíří na zpáteční cestě), je tento čas volal doba dvojnásobné otáčky (Path Delay Value, PDV).

Pokud je tato podmínka splněna, musí být vysílací stanice schopna detekovat kolizi způsobenou jejím vysílaným rámcem ještě předtím, než ukončí vysílání tohoto rámce.

Je zřejmé, že splnění této podmínky závisí jednak na délce minimálního rámce a kapacitě sítě, jednak na délce síťového kabelového systému a rychlosti šíření signálu v kabelu (toto rychlost se pro různé typy kabelů mírně liší).

Všechny parametry ethernetového protokolu jsou voleny tak, aby při běžném provozu síťových uzlů byly kolize vždy jasně rozpoznány. Při výběru parametrů byl samozřejmě zohledněn výše uvedený vztah, spojující minimální délku rámce a maximální vzdálenost mezi stanicemi v segmentu sítě.

Standard Ethernet předpokládá, že minimální délka datového pole rámce je 46 bajtů (což spolu s poli služeb dává minimální délku rámce 64 bajtů a spolu s preambulí - 72 bajtů nebo 576 bitů). Odtud lze určit limit vzdálenosti mezi stanicemi.

Takže v 10 Mbit Ethernetu je minimální doba přenosu délky rámce 575 bitových intervalů, proto by dvojnásobná doba obratu měla být menší než 57,5 ​​μs. Vzdálenost, kterou může signál za tuto dobu urazit, závisí na typu kabelu a u tlustého koaxiálního kabelu je to přibližně 13 280 m. Vzhledem k tomu, že během této doby musí signál urazit po komunikační lince dvakrát, neměla by vzdálenost mezi dvěma uzly být více než 6 635 m V normě je hodnota této vzdálenosti zvolena výrazně menší s přihlédnutím k dalším, přísnějším omezením.

Jedno z těchto omezení souvisí s maximálním přípustným útlumem signálu. Aby byl zajištěn požadovaný výkon signálu při průchodu mezi nejvzdálenějšími stanicemi kabelového segmentu, byla maximální délka souvislého segmentu tlustého koaxiálního kabelu s ohledem na útlum, který přináší, zvolena na 500 m. Je zřejmé, že na 500 m kabelu budou podmínky pro rozpoznání kolizí splněny s velkou rezervou pro rámce libovolné standardní délky, včetně 72 bajtů (dvojnásobná doba obratu u 500 m kabelu je pouze 43,3 bitové intervaly). Minimální délka rámu by tedy mohla být nastavena ještě kratší. Vývojáři technologií však nesnížili minimální délku rámce, přičemž měli na paměti vícesegmentové sítě, které jsou sestaveny z několika segmentů propojených opakovači.

Opakovače zvyšují výkon signálů přenášených ze segmentu do segmentu, v důsledku toho se snižuje útlum signálu a lze použít mnohem delší síť skládající se z několika segmentů. V implementacích koaxiálního Ethernetu návrháři omezili maximální počet segmentů v síti na pět, což zase omezuje celkovou délku sítě na 2500 metrů. I v takto vícesegmentové síti je podmínka detekce kolize stále splněna s velkou rezervou (porovnejme vzdálenost 2500 m získanou z podmínky přípustného útlumu s maximální možnou vzdáleností 6635 m z hlediska vypočtené doby šíření signálu výše). Ve skutečnosti je však časová rezerva podstatně menší, protože ve vícesegmentových sítích samotné opakovače vnášejí do šíření signálu dodatečné zpoždění několika desítek bitových intervalů. Přirozeně byla také vytvořena malá rezerva pro kompenzaci odchylek v parametrech kabelu a opakovače.

V důsledku zohlednění všech těchto a některých dalších faktorů byl pečlivě zvolen poměr mezi minimální délkou rámce a maximální možnou vzdáleností mezi stanicemi sítě, což zajišťuje spolehlivé rozpoznání kolizí. Tato vzdálenost se také nazývá maximální průměr sítě.

Jak se zvyšuje přenosová rychlost rámců, k čemuž dochází v nových standardech založených na stejné metodě přístupu CSMA/CD, jako je Fast Ethernet, maximální vzdálenost mezi stanicemi v síti klesá úměrně se zvýšením přenosové rychlosti. Ve standardu Fast Ethernet je to asi 210 m a ve standardu Gigabit Ethernet by to bylo omezeno na 25 metrů, pokud by vývojáři standardu nepřijali nějaká opatření ke zvýšení minimální velikosti paketu.

Výpočet PDV

Pro zjednodušení výpočtů se referenční data IEEE obvykle používají k poskytování hodnot zpoždění šíření pro opakovače, transceivery a různá fyzická média. V tabulce Tabulka 3.5 poskytuje údaje potřebné k výpočtu hodnoty PDV pro všechny fyzické standardy sítě Ethernet. Bitový interval je označen bt.

Tabulka 3.5.Data pro výpočet hodnoty PDV

Výbor 802.3 se snažil výpočty co nejvíce zjednodušit, takže data uvedená v tabulce zahrnují několik fází šíření signálu. Například zpoždění zaváděná zesilovačem sestávají ze vstupního zpoždění transceiveru, zpoždění opakovače a výstupního zpoždění transceiveru. V tabulce jsou však všechna tato zpoždění reprezentována jednou hodnotou nazývanou segmentová báze. Aby nebylo nutné přidávat zpoždění zaváděná kabelem dvakrát, uvádí tabulka dvojnásobné hodnoty zpoždění pro každý typ kabelu.

Tabulka také používá pojmy jako levý segment, pravý segment a střední segment. Vysvětleme si tyto pojmy na příkladu sítě znázorněné na obr. 3.13. Levý segment je segment, ve kterém začíná cesta signálu od výstupu vysílače (výstup T x na obr. 3.10) koncového uzlu. V příkladu se jedná o segment 1 . Signál pak prochází mezilehlými segmenty 2-5 a dosáhne přijímače (vstup R x na obr. 3.10) nejvzdálenějšího uzlu nejvzdálenějšího segmentu 6, který se nazývá pravý. Právě zde dochází v nejhorším případě ke kolizi snímků a ke kolizi, což je v tabulce naznačeno.

Rýže. 3.13.Příklad ethernetové sítě sestávající ze segmentů různých fyzických standardů

Každý segment má přidružené konstantní zpoždění, nazývané báze, které závisí pouze na typu segmentu a na poloze segmentu v cestě signálu (levý, střední nebo pravý). Základna pravého segmentu, ve kterém dochází ke kolizi, je mnohem větší než základna levého a mezilehlého segmentu.

Každý segment je navíc spojen se zpožděním šíření signálu podél segmentového kabelu, které závisí na délce segmentu a vypočítává se vynásobením doby šíření signálu po jednom metru kabelu (v bitových intervalech) délkou kabelu v metrech.

Výpočet spočívá ve výpočtu zpoždění zavedeného každým kabelovým segmentem (zpoždění signálu na 1 m kabelu uvedené v tabulce se vynásobí délkou segmentu) a poté sečtením těchto zpoždění se základnami levého, středního a pravého segmenty. Celková hodnota PDV by neměla přesáhnout 575.

Protože levý a pravý segment mají různé hodnoty základní latence, v případě různých typů segmentů na vzdálených okrajích sítě je nutné provést výpočty dvakrát: jednou vzít segment jednoho typu jako levý segment a podruhé čas zabírající segment jiného typu. Výsledek lze považovat za maximální hodnotu PDV. V našem příkladu patří krajní segmenty sítě ke stejnému typu - standardu 10Base-T, není tedy vyžadován dvojitý výpočet, ale pokud by se jednalo o segmenty různých typů, pak by v prvním případě bylo nutné vzít segment mezi stanice a uzel jako levý 1 a ve druhém považujte segment mezi stanicí a uzlem za vlevo 5 .

Síť zobrazená na obrázku v souladu s pravidlem 4 hubů není správná - v síti mezi segmentovými uzly 1 a 6 existuje 5 hubů, i když ne všechny segmenty jsou segmenty lOBase-FB. Celková délka sítě je navíc 2800 m, což porušuje pravidlo 2500 m. Vypočítejme hodnotu PDV pro náš příklad.

Levý segment 1 / 15,3 (základ) + 100 * 0,113= 26,6.

Střední segment 2/ 33,5 + 1000 * 0,1 = 133,5.

Střední segment 3/ 24 + 500 * 0,1 = 74,0.

Střední segment 4/ 24 + 500 * 0,1 = 74,0.

Střední segment 5/ 24 + 600 * 0,1 = 84,0.

Pravý segment 6 /165 + 100 * 0,113 = 176,3.

Součet všech složek dává hodnotu PDV 568,4.

Vzhledem k tomu, že hodnota PDV je menší než maximální přípustná hodnota 575, splňuje tato síť kritérium dvojité doby obratu signálu, přestože její celková délka je více než 2500 m a počet opakovačů je více než 4

Výpočet PW

Pro uznání konfigurace sítě jako správné je také nutné vypočítat snížení mezirámcového intervalu o opakovače, tedy hodnotu PW.

Pro výpočet PW můžete také použít hodnoty maximálních hodnot pro zkrácení intervalu mezi snímky při průchodu opakovači různých fyzických prostředí, doporučené IEEE a uvedené v tabulce. 3.6.

Tabulka 3.6.Snížení intervalu mezi snímky o opakovače

V souladu s těmito údaji vypočítáme hodnotu PVV pro náš příklad.

Levý segment 1 10Base-T: snížení o 10,5 bt.

Střední segment 2 10Base-FL: 8.

Střední segment 3 10Base-FB: 2.

Střední segment 4 10Base-FB: 2.

Střední segment 5 10Base-FB: 2.

Součet těchto hodnot dává hodnotu PW 24,5, což je méně než limit 49bitového intervalu.

Výsledkem je, že síť zobrazená v příkladu vyhovuje standardům Ethernet ve všech parametrech týkajících se délky segmentů i počtu opakovačů

Maximální výkon Ethernetu

Počet ethernetových rámců zpracovaných za sekundu je často specifikován výrobci mostů/přepínačů a směrovačů jako primární charakteristika výkonu těchto zařízení. Na druhé straně je zajímavé znát čistou maximální propustnost ethernetového segmentu ve snímcích za sekundu v ideálním případě, kdy v síti nedochází ke kolizím a nedochází k dalším zpožděním způsobeným mosty a směrovači. Tento indikátor pomáhá posoudit požadavky na výkon komunikačních zařízení, protože každý port zařízení nemůže přijímat více snímků za jednotku času, než umožňuje odpovídající protokol.

Pro komunikační zařízení je nejobtížnějším režimem zpracování rámců minimální délky. To je vysvětleno skutečností, že most, přepínač nebo router stráví přibližně stejnou dobu zpracováním každého rámce, spojeného s prohlížením tabulky předávání paketů, vytvořením nového rámce (pro router) atd. A počet rámců minimální délka přicházející do zařízení za jednotku času, přirozeně více než snímky jakékoli jiné délky. Další výkonnostní charakteristika komunikačního zařízení – bity za sekundu – se používá méně často, protože neuvádí, jakou velikost snímků zařízení zpracovávalo, a je mnohem snazší dosáhnout vysokého výkonu, měřeného v bitech za sekundu, s maximálními snímky. velikost.

Pomocí parametrů uvedených v tabulce. 3.1 vypočítáme maximální výkon ethernetového segmentu v jednotkách, jako je počet přenesených rámců (paketů) o minimální délce za sekundu.

POZNÁMKAKdyž se odkazuje na kapacitu sítě, termíny rámec a paket se obvykle používají zaměnitelně. V souladu s tím jsou jednotky měření výkonu snímků za sekundu, fps a paketů za sekundu, pps, podobné.

Pro výpočet maximálního počtu rámců minimální délky procházejících ethernetovým segmentem si všimněte, že velikost rámce minimální délky spolu s preambulí je 72 bajtů nebo 576 bitů (obr. 3.5.), jeho přenos tedy trvá 57,5 ​​μs. Sečtením mezisnímkového intervalu 9,6 μs získáme, že perioda opakování snímků minimální délky je 67,1 μs. Maximální možná propustnost ethernetového segmentu je tedy 14 880 fps.

Rýže. 3.5.Směrem k výpočtu propustnosti ethernetového protokolu

Přítomnost několika uzlů v segmentu tuto hodnotu přirozeně snižuje kvůli čekání na přístup k médiu a také kvůli kolizím vedoucím k nutnosti znovu vysílat rámce.

Maximální délka rámců technologie Ethernet má délku pole 1500 bajtů, což spolu se servisní informací dává 1518 bajtů a s preambulí to činí 1526 bajtů nebo 12 208 bitů. Maximální možná propustnost ethernetového segmentu pro maximální délku rámců je 813 fps. Je zřejmé, že při práci s velkými rámy je zatížení mostů, přepínačů a směrovačů poměrně znatelně sníženo.

Nyní spočítejme maximální užitečnou propustnost v bitech za sekundu, kterou mají ethernetové segmenty při použití rámců různých velikostí.

Pod užitečná šířka pásma protokolu se týká přenosové rychlosti uživatelských dat přenášených datovým polem rámce. Tato propustnost je vždy nižší než nominální přenosová rychlost protokolu Ethernet kvůli několika faktorům:

· informace o rámcové službě;

· mezisnímkové intervaly (IPG);

· čekání na přístup do prostředí.

U rámců minimální délky je užitečná propustnost:

SP = 14 880 * 46 * 8 = 5,48 Mbit/s.

To je mnohem méně než 10 Mbit/s, ale je třeba vzít v úvahu, že rámce minimální délky se používají hlavně pro přenos účtenek, takže tato rychlost nemá nic společného s přenosem skutečných dat souboru.

Pro rámy maximální délky je využitelná propustnost:

S P = 813 * 1 500 * 8 = 9,76 Mbit/s,

která je velmi blízká nominální rychlosti protokolu.

Ještě jednou zdůrazňujeme, že takové rychlosti lze dosáhnout pouze v případě, kdy dva interagující uzly v síti Ethernet nejsou rušeny jinými uzly, což je extrémně vzácné,

Při použití středně velkých rámců s datovým polem 512 bajtů bude propustnost sítě 9,29 Mbps, což je také docela blízko maximální propustnosti 10 Mbps.

POZORNOSTNazývá se poměr aktuální propustnosti sítě k její maximální propustnosti faktor využití sítě. V tomto případě se při určování aktuální propustnosti bere v úvahu přenos jakýchkoliv informací po síti, uživatelské i služby. Koeficient je důležitým ukazatelem pro technologie sdílených médií, protože při náhodné povaze přístupové metody vysoká hodnota koeficientu využití často indikuje nízkou užitečnou propustnost sítě (tj. rychlost přenosu uživatelských dat) - uzly také utrácejí mnoho času na proceduře pro získání přístupu a opětovného přenosu rámců po kolizích.

Při absenci kolizí a čekání na přístup závisí faktor využití sítě na velikosti datového pole rámce a má maximální hodnotu 0,976 při přenosu rámců maximální délky. Je zřejmé, že v reálné síti Ethernet se průměrné využití sítě může výrazně lišit od této hodnoty. Složitější případy stanovení kapacity sítě s přihlédnutím k čekání na přístup a řešení kolizí budou diskutovány níže.

Formáty rámců Ethernet

Standard technologie Ethernet, popsaný v IEEE 802.3, popisuje formát rámce jedné vrstvy MAC. Vzhledem k tomu, že rámec vrstvy MAC musí obsahovat rámec vrstvy LLC, popsaný v dokumentu IEEE 802.2, podle standardů IEEE lze v síti Ethernet použít pouze jednu verzi rámce vrstvy spoje, jejíž hlavička je kombinací Záhlaví podvrstvy MAC a LLC.

V praxi však ethernetové sítě používají rámce 4 různých formátů (typů) na úrovni datového spoje. To je způsobeno dlouhou historií vývoje technologie Ethernet, která sahá až do období před přijetím standardů IEEE 802, kdy podvrstva LLC nebyla oddělena od obecného protokolu, a proto se nepoužívala hlavička LLC.

Konsorcium tří firem Digital, Intel a Xerox v roce 1980 předložilo výboru 802.3 svou proprietární verzi standardu Ethernet (který samozřejmě popisoval konkrétní formát rámce) jako návrh mezinárodního standardu, ale výbor 802.3 přijal standard, který se v některých detailech lišil od nabídek DIX. Rozdíly se týkaly také formátu rámců, což dalo vzniknout existenci dvou různých typů rámců v sítích Ethernet.

Další formát rámců se objevil jako výsledek snah Novellu urychlit svůj ethernetový protokolový zásobník.

Konečně, čtvrtý formát snímků byl výsledkem snah komise 802.2 přivést předchozí formáty snímků na nějaký společný standard.

Rozdíly ve formátech rámců mohou vést k nekompatibilitě provozu hardwaru a síťového softwaru navrženého pro práci pouze s jedním standardem rámce Ethernet. Dnes však téměř všechny síťové adaptéry, ovladače síťových adaptérů, mosty/přepínače a směrovače mohou pracovat se všemi v praxi používanými formáty rámců technologie Ethernet a rozpoznávání typu rámce se provádí automaticky.

Níže je uveden popis všech čtyř typů ethernetových rámců (rámec zde označuje celou sadu polí, která se vztahují k vrstvě datového spojení, tj. pole vrstev MAC a LLC). Stejný typ rámce může mít různé názvy, takže níže pro každý typ rámce uvádíme několik nejběžnějších názvů:

· rám 802.3/LLC (rámec 802.3/802.2 nebo rám Novell 802.2);

· Raw 802.3 frame (nebo Novell 802.3 frame);

· Rámec Ethernet DIX (nebo rámec Ethernet II);

· Rámec Ethernet SNAP.

Formáty všech těchto čtyř typů ethernetových rámců jsou znázorněny na Obr. 3.6.

závěry

· Ethernet je dnes nejrozšířenější místní síťovou technologií. V širokém slova smyslu je Ethernet celá rodina technologií, která zahrnuje různé proprietární a standardní varianty, z nichž nejznámější jsou proprietární varianta DIX Ethernet, 10-Mbit varianty standardu IEEE 802.3 a také nové vysokorychlostní Technologie Fast Ethernet a Gigabit Ethernet. Téměř všechny typy ethernetových technologií využívají stejnou metodu oddělení média pro přenos dat – metodu náhodného přístupu CSMA/CD, která definuje vzhled technologie jako celku.

· V úzkém slova smyslu je Ethernet 10megabitová technologie popsaná ve standardu IEEE 802.3.

· Důležitým jevem v ethernetových sítích je kolize - situace, kdy se dvě stanice současně pokoušejí přenést datový rámec přes společné médium. Přítomnost kolizí je neodmyslitelnou vlastností ethernetových sítí, která vyplývá z použité metody náhodného přístupu. Schopnost jasně rozpoznat kolize je dána správnou volbou parametrů sítě, zejména dodržením poměru mezi minimální délkou rámce a maximálním možným průměrem sítě.

· Výkonové charakteristiky sítě jsou do značné míry ovlivněny faktorem využití sítě, který odráží její přetížení. Když je tento koeficient nad 50 %, užitečná propustnost sítě prudce klesá: v důsledku zvýšení intenzity kolizí a také prodloužení doby čekání na přístup k médiu.

· Maximální možná propustnost ethernetového segmentu ve snímcích za sekundu je dosažena při přenosu rámců minimální délky a je 14 880 snímků/s. Užitečná propustnost sítě je přitom pouhých 5,48 Mbit/s, což je jen o málo více než polovina nominální propustnosti – 10 Mbit/s.

· Maximální využitelná propustnost ethernetové sítě je 9,75 Mbps, což odpovídá maximální délce rámce 1518 bajtů přenášených po síti rychlostí 513 snímků/s.

· Při absenci kolizí a čekání na přístup míra využití síť závisí na velikosti datového pole rámce a má maximální hodnotu 0,96.

· Technologie Ethernet podporuje 4 různé typy rámců, které sdílejí společný formát hostitelské adresy. Existují formální charakteristiky, podle kterých síťové adaptéry automaticky rozpoznávají typ rámce.

· V závislosti na typu fyzického média definuje standard IEEE 802.3 různé specifikace: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB. Pro každou specifikaci je určen typ kabelu, maximální délky souvislých kabelových úseků a také pravidla pro použití opakovačů ke zvětšení průměru sítě: pravidlo „5-4-3“ pro možnosti koaxiální sítě a pravidlo „4 -hub” pravidlo pro kroucenou dvojlinku a vláknovou optiku.

· Pro „smíšenou“ síť sestávající z různých typů fyzických segmentů je užitečné vypočítat celkovou délku sítě a přípustný počet opakovačů. Výbor IEEE 802.3 poskytuje vstupní data pro tyto výpočty, které indikují zpoždění způsobené opakovači různých specifikací fyzických médií, síťovými adaptéry a kabelovými segmenty.

Síťové technologie IEEE802.5/Token-Ring

Sítě Token Ring se stejně jako sítě Ethernet vyznačují sdíleným médiem pro přenos dat, které v tomto případě tvoří kabelové segmenty spojující všechny síťové stanice do kruhu. Kruh je považován za společný sdílený zdroj a přístup k němu nevyžaduje náhodný algoritmus jako v ethernetových sítích, ale deterministický, založený na přenosu práva používat prsten na stanice v určitém pořadí. Toto právo je přenášeno pomocí speciálního rámce formátu tzv popisovač nebo žeton.

Sítě Token Ring fungují na dvou přenosových rychlostech – 4 a 16 Mbit/s. Míchací stanice pracující při různých rychlostech v jednom kruhu nejsou povoleny. Sítě Token Ring s rychlostí 16 Mb/s mají oproti standardu 4 Mb/s některá vylepšení v přístupovém algoritmu.

Technologie Token Ring je složitější technologie než Ethernet. Má vlastnosti odolnosti proti poruchám. Síť Token Ring definuje procedury řízení síťového provozu, které využívají zpětnou vazbu kruhové struktury - odeslaný rámec se vždy vrací k odesílající stanici. V některých případech jsou zjištěné chyby v síťovém provozu eliminovány automaticky, lze například obnovit ztracený token. V ostatních případech jsou chyby pouze zaznamenávány a jejich odstraňování provádí personál údržby ručně.

Pro ovládání sítě jedna ze stanic funguje jako tzv aktivní monitor. Aktivní monitor je vybrán při inicializaci vyzvánění jako stanice s maximální hodnotou MAC adresy.Pokud aktivní monitor selže, procedura inicializace vyzvánění se opakuje a je vybrán nový aktivní monitor. Aby síť detekovala poruchu aktivního monitoru, generuje tento v provozním stavu každé 3 sekundy speciální rámec své přítomnosti. Pokud se tento rámec neobjeví v síti déle než 7 sekund, pak zbývající stanice v síti zahájí proceduru pro volbu nového aktivního monitoru.

Formáty rámečků token ring

Token Ring má tři různé formáty rámců:

· popisovač;

· datový rámec;

· sekvence přerušení

Fyzická vrstva technologie Token Ring

Standard IBM Token Ring zpočátku umožňoval konstrukci spojení v síti pomocí rozbočovačů nazývaných MAU (Multistation Access Unit) nebo MSAU (Multi-Station Access Unit), tedy zařízení s více přístupem (obr. 3.15). Síť Token Ring může zahrnovat až 260 uzlů.

Rýže. 3.15.Fyzická konfigurace sítě Token Ring

Rozbočovač Token Ring může být aktivní nebo pasivní. Pasivní rozbočovač jednoduše propojuje porty tak, že stanice připojené k těmto portům tvoří kruh. Pasivní MSAU neprovádí zesílení ani resynchronizaci signálu. Takové zařízení lze považovat za jednoduchou crossover jednotku s jedinou výjimkou - MSAU poskytuje bypass portu, když je počítač připojený k tomuto portu vypnutý. Tato funkce je nezbytná pro zajištění kruhové konektivity bez ohledu na stav připojených počítačů. Přemostění portu se obvykle provádí pomocí reléových obvodů, které jsou napájeny stejnosměrným napájením z adaptéru střídavého proudu, a když je adaptér střídavého proudu vypnutý, normálně sepnuté kontakty relé spojují vstup portu s jeho výstupem.

Aktivní rozbočovač provádí funkce regenerace signálu, a proto se někdy nazývá opakovač, jako ve standardu Ethernet.

Nabízí se otázka - pokud je hub pasivní zařízení, jak je tedy zajištěn kvalitní přenos signálů na velké vzdálenosti, ke kterému dochází při připojení několika stovek počítačů do sítě? Odpověď zní, že v tomto případě každý síťový adaptér přebírá roli zesilovače signálu a roli resynchronizační jednotky plní síťový adaptér aktivního kruhového monitoru. Každý síťový adaptér Token Ring má opakovací jednotku, která může regenerovat a znovu synchronizovat signály, ale pouze aktivní jednotka opakovače monitoru vykonává druhou funkci v kruhu.

Resynchronizační jednotka se skládá z 30bitové vyrovnávací paměti, která přijímá signály Manchester s intervaly mírně zkreslenými během okružní cesty. Při maximálním počtu stanic v kruhu (260) může změna zpoždění oběhu bitů v kruhu dosáhnout 3bitových intervalů. Aktivní monitor „vloží“ svůj buffer do kruhu a synchronizuje bitové signály a vydává je na požadované frekvenci.

Obecně platí, že síť Token Ring má kombinovanou konfiguraci hvězda-kruh. Koncové uzly jsou připojeny k MSAU v hvězdicové topologii a samotné MSAU jsou kombinovány prostřednictvím speciálních Ring In (RI) a Ring Out (RO) portů, aby vytvořily páteřní fyzický kruh.

Všechny stanice v ringu musí pracovat stejnou rychlostí – buď 4 Mbit/s nebo 16 Mbit/s. Kabely spojující stanici s rozbočovačem se nazývají lalokové kabely a kabely spojující rozbočovače se nazývají trunkové kabely.

Technologie Token Ring umožňuje pro připojení koncových stanic a rozbočovačů používat různé typy kabelů: STP Typ I, UTP Typ 3, UTP Typ 6 a také kabel z optických vláken.

Při použití stíněné kroucené dvoulinky STP Type 1 z řady kabelových systémů IBM lze spojit až 260 stanic do kruhu s délkou kabelu až 100 metrů a při použití nestíněné kroucené dvoulinky je maximální počet stanic snížen až 72 s délkou padacího kabelu až 45 metrů.

Vzdálenost mezi pasivními MSAU může dosáhnout 100 m při použití kabelu STP typu 1 a 45 m při použití kabelu UTP typu 3. Mezi aktivními MSAU se maximální vzdálenost zvyšuje na 730 m nebo 365 m v závislosti na typu kabelu.

Maximální délka kruhu Token Ring je 4000 m. Omezení maximální délky kruhu a počtu stanic v kruhu u technologie Token Ring nejsou tak přísná jako u technologie Ethernet. Zde tato omezení do značné míry souvisejí s časem, kdy se značka otáčí kolem prstence (ale nejen – existují i ​​další úvahy, které diktují výběr omezení). Pokud se tedy prstenec skládá z 260 stanic, pak s dobou přidržení značky 10 ms se značka vrátí do aktivního monitoru v nejhorším případě po 2,6 s a tato doba je přesně časový limit ovládání rotace značky. V zásadě jsou všechny hodnoty timeoutů v síťových adaptérech síťových uzlů Token Ring konfigurovatelné, takže je možné vybudovat síť Token Ring s více stanicemi a delší délkou kruhu.

závěry

· Technologie Token Ring je vyvinuta především IBM a má také status IEEE 802.5, který odráží nejdůležitější vylepšení technologie IBM.

· Sítě Token Ring používají metodu přístupu tokenů, která zaručuje, že každá stanice může přistupovat ke sdílenému kruhu během doby rotace tokenu. Kvůli této vlastnosti se tato metoda někdy nazývá deterministická.

· Metoda přístupu je založena na prioritách: 0 (nejnižší) až 7 (nejvyšší). Stanice sama určuje prioritu aktuálního snímku a může zachytit prsten pouze v případě, že v okruhu nejsou snímky s vyšší prioritou.

· Sítě Token Ring pracují při dvou rychlostech: 4 a 16 Mbps a mohou jako fyzické médium používat stíněnou kroucenou dvojlinku, nestíněnou kroucenou dvojlinku a optický kabel. Maximální počet stanic v okruhu je 260 a maximální délka okruhu je 4 km.

· Technologie Token Ring má prvky odolnosti proti chybám. Díky zpětné vazbě prstence jedna ze stanic - aktivní monitor - nepřetržitě monitoruje přítomnost markeru a také dobu rotace markeru a datových rámců. Pokud prstenec nepracuje správně, spustí se procedura pro jeho reinicializaci, a pokud to nepomůže, pak se k lokalizaci vadné části kabelu nebo vadné stanice použije procedura majáku.

· Maximální velikost datového pole rámce Token Ring závisí na rychlosti vyzvánění. Pro rychlost 4 Mbit/s je to asi 5000 bajtů a při rychlosti 16 Mbit/s je to asi 16 KB. Minimální velikost datového pole rámce není definována, to znamená, že se může rovnat 0.

· V síti Token Ring jsou stanice propojeny do kruhu pomocí rozbočovačů nazývaných MSAU. Pasivní hub MSAU funguje jako crossover panel, který propojuje výstup předchozí stanice v kruhu se vstupem další. Maximální vzdálenost od stanice k MSAU je 100 m pro STP a 45 m pro UTP.

· Aktivní monitor funguje také jako opakovač v ringu – resynchronizuje signály procházející kruhem.

· Prstenec může být postaven na bázi aktivního rozbočovače MSAU, který se v tomto případě nazývá opakovač.

· Síť Token Ring může být postavena na základě několika prstenců oddělených mosty, které směrují rámce na principu „od zdroje“, pro které je do rámce Token Ring přidáno speciální pole s trasou prstenů.

Síťové technologie IEEE802.4/ArcNet

Síť ArcNet používá jako svou topologii „sběrnici“ a „pasivní hvězdu“. Podporuje stíněný a nestíněný kroucený pár a kabel z optických vláken. Síť ArcNet používá pro přístup k médiím metodu delegování. Síť ArcNet je jednou z nejstarších sítí a byla velmi populární. Mezi hlavní výhody sítě ArcNet patří vysoká spolehlivost, nízká cena adaptérů a flexibilita. Hlavní nevýhodou sítě je nízká rychlost přenosu informací (2,5 Mbit/s). Maximální počet účastníků je 255. Maximální délka sítě je 6000 metrů.

Síťová technologie FDDI (Fibre Distributed Data Interface)

FDDI–standardizovaná specifikace pro síťovou architekturu pro vysokorychlostní přenos dat přes optické linky. Přenosová rychlost – 100 Mbit/s. Tato technologie je z velké části založena na architektuře Token-Ring a využívá deterministický přístup tokenů k médiu pro přenos dat. Maximální délka okruhu sítě je 100 km. Maximální počet účastníků sítě je 500. Síť FDDI je velmi vysoce spolehlivá síť, která je vytvořena na bázi dvou optických prstenců, které tvoří hlavní a záložní trasy přenosu dat mezi uzly.

Hlavní charakteristiky technologie

Technologie FDDI je z velké části založena na technologii Token Ring a rozvíjí a zdokonaluje její základní myšlenky. Vývojáři technologie FDDI si jako svou nejvyšší prioritu stanovili následující cíle:

· zvýšit bitovou rychlost přenosu dat na 100 Mbit/s;

· zvýšit odolnost sítě proti poruchám standardními postupy pro její obnovu po různých typech poruch - poškození kabelu, nesprávná činnost uzlu, rozbočovače, vysoká úroveň rušení na lince atd.;

· maximálně využít potenciální šířku pásma sítě pro asynchronní i synchronní provoz (citlivý na latenci).

Síť FDDI je postavena na bázi dvou optických prstenců, které tvoří hlavní a záložní přenosovou cestu dat mezi uzly sítě. Mít dva kruhy je primární způsob, jak zvýšit odolnost proti chybám v síti FDDI, a uzly, které chtějí využít tento zvýšený potenciál spolehlivosti, musí být připojeny k oběma kruhům.

V normálním režimu síťového provozu procházejí data pouze všemi uzly a všemi kabelovými sekcemi primárního okruhu; tento režim se nazývá Thru- „end-to-end“ nebo „tranzit“. Sekundární prsten se v tomto režimu nepoužívá.

V případě nějakého typu poruchy, kdy část primárního prstence nemůže přenášet data (například přerušený kabel nebo porucha uzlu), je primární prstenec kombinován se sekundárním prstencem (obrázek 3.16), čímž opět tvoří jeden prstenec. Tento režim síťového provozu se nazývá Zabalit, tedy „skládání“ nebo „skládání“ prstenů. Operace sbalení se provádí pomocí rozbočovačů FDDI a/nebo síťových adaptérů. Pro zjednodušení tohoto postupu jsou data na primárním kroužku přenášena vždy v jednom směru (na obrázcích je tento směr znázorněn proti směru hodinových ručiček) a na sekundárním kroužku v opačném směru (zobrazeno po směru hodinových ručiček). Proto, když se vytvoří společný prstenec dvou prstenců, vysílače stanic stále zůstávají připojeny k přijímačům sousedních stanic, což umožňuje správné vysílání a příjem informací sousedními stanicemi.

Rýže. 3.16.Rekonfigurace FDDI kroužků při selhání

Standardy FDDI kladou velký důraz na různé postupy, které umožňují určit, zda je v síti chyba, a následně provést potřebnou rekonfiguraci. Síť FDDI dokáže plně obnovit svoji funkčnost v případě jednorázových poruch jejích prvků. Pokud dojde k více poruchám, síť se rozdělí na několik nepropojených sítí. Technologie FDDI doplňuje mechanismy detekce selhání technologie Token Ring o mechanismy pro rekonfiguraci cesty přenosu dat v síti na základě přítomnosti redundantních spojů poskytovaných druhým kruhem.

Kruhy v sítích FDDI jsou považovány za běžné sdílené médium pro přenos dat, proto je pro ně definována speciální metoda přístupu. Tato metoda je velmi blízká přístupové metodě sítí Token Ring a nazývá se také metoda token ring.

Rozdíly v metodě přístupu jsou v tom, že doba držení tokenu v síti FDDI není konstantní hodnotou, jako v síti Token Ring. Tato doba závisí na zatížení kroužku - při malém zatížení se zvyšuje a při velkém přetížení se může snížit na nulu. Tyto změny v metodě přístupu ovlivňují pouze asynchronní provoz, který není kritický pro malá zpoždění při přenosu rámců. U synchronního provozu je doba držení tokenu stále pevnou hodnotou. Mechanismus priority rámce podobný tomu, který byl přijat v technologii Token Ring, v technologii FDDI chybí. Vývojáři technologie se rozhodli, že rozdělení provozu do 8 prioritních úrovní je nadbytečné a stačí provoz rozdělit do dvou tříd – asynchronní a synchronní, z nichž druhá je vždy obsluhována, i když je kruh přetížen.

Jinak je předávání rámců mezi vyzváněcími stanicemi na úrovni MAC plně kompatibilní s technologií Token Ring. Stanice FDDI používají algoritmus včasného uvolňování tokenu, podobný sítím Token Ring s rychlostí 16 Mbps.

Adresy na úrovni MAC jsou ve standardním formátu pro technologie IEEE 802. Formát rámců FDDI se blíží formátu rámců Token Ring, hlavními rozdíly jsou absence prioritních polí. Známky rozpoznávání adres, kopírování rámců a chyby vám umožňují zachovat postupy pro zpracování rámců dostupných v sítích Token Ring vysílající stanicí, zprostředkujícími stanicemi a přijímající stanicí.

Na Obr. Obrázek 3.17 ukazuje shodu struktury protokolu technologie FDDI se sedmivrstvým modelem OSI. FDDI definuje protokol fyzické vrstvy a protokol MAC (media access sublayer) vrstvy datového spojení. Stejně jako mnoho jiných technologií lokálních sítí využívá technologie FDDI protokol podvrstvy řízení datového spoje LLC definovaný ve standardu IEEE 802.2. Ačkoli tedy technologie FDDI byla vyvinuta a standardizována ANSI a nikoli IEEE, zcela zapadá do rámce standardů 802.

Rýže. 3.17.Struktura protokolů technologie FDDI

Charakteristickým rysem technologie FDDI je úroveň ovládání stanice - Správa stanice (SMT). Je to vrstva SMT, která provádí všechny funkce správy a monitorování všech ostatních vrstev zásobníku protokolu FDDI. Každý uzel v síti FDDI se účastní řízení kruhu. Proto si všechny uzly vyměňují speciální SMT rámce pro správu sítě.

Odolnost proti poruchám sítí FDDI je zajištěna protokoly dalších vrstev: pomocí fyzické vrstvy jsou eliminovány výpadky sítě z fyzických důvodů například kvůli přetržení kabelu a pomocí vrstvy MAC pak logická síť. jsou eliminovány výpadky, například ztráta požadované vnitřní cesty pro přenos tokenu a datových rámců mezi porty hubu.

závěry

· Technologie FDDI byla první, která používala kabel z optických vláken v místních sítích a fungovala rychlostí 100 Mbps.

· Mezi technologiemi Token Ring a FDDI existuje významná kontinuita: obě se vyznačují kruhovou topologií a metodou přístupu k tokenu.

· Technologie FDDI je nejodolnější místní síťová technologie. V případě jednotlivých poruch kabelového systému nebo stanice zůstává síť díky „skládání“ dvojitého prstence do jediného plně funkční.

· Metoda přístupu k tokenu FDDI funguje odlišně pro synchronní a asynchronní rámce (typ rámce určuje stanice). Pro přenos synchronního rámce může stanice vždy zachytit příchozí token po pevně stanovenou dobu. Pro přenos asynchronního rámce může stanice zachytit token pouze v případě, že token dokončil rotaci kolem kruhu dostatečně rychle, což znamená, že nedochází k přetížení kruhu. Tato přístupová metoda za prvé upřednostňuje synchronní rámce a za druhé reguluje zatížení kruhu, čímž zpomaluje přenos neurgentních asynchronních rámců.

· Technologie FDDI využívá jako fyzické médium kabely z optických vláken a UTP kategorie 5 (tato možnost fyzické vrstvy se nazývá TP-PMD).

· Maximální počet stanic duálního připojení v prstenci je 500, maximální průměr dvojitého prstence je 100 km. Maximální vzdálenosti mezi sousedními uzly pro multimódový kabel jsou 2 km, pro kroucenou dvojlinku kategorie UPT 5-100 m a pro jednovidové optické vlákno závisí na jeho kvalitě

Základní technologie lokálních sítí

Pro zjednodušení a snížení nákladů na hardware a software v lokálních sítích se nejčastěji používají mono kanály, používané společně všemi počítači v síti v režimu sdílení času (druhý název pro mono kanály jsou sdílené kanály). Klasickým příkladem monokanálu je síťový kanál sběrnicové topologie. Sítě kruhové topologie a radiální topologie s pasivním středem také používají monokanály, protože navzdory sousedství každého síťového uzlu s vlastním segmentem sítě není povolen přístup k těmto segmentům sousedních uzlů v libovolném časovém okamžiku. Tyto segmenty jsou používány pouze jako celek společně s celým sdíleným kanálem všemi počítači v síti podle specifického algoritmu. Navíc v každém okamžiku patří mono kanál pouze jednomu počítači. Tento přístup umožňuje zjednodušit logiku sítě, protože není potřeba řídit přetečení uzlů pakety z mnoha stanic, které se rozhodnou současně vysílat informace. V globálních sítích se pro toto řízení používají velmi složité algoritmy.

Ale přítomnost pouze jednoho kanálu přenosu dat sdíleného všemi účastníky omezuje propustnost systému. Proto se v moderních sítích stále častěji používají komunikační zařízení (mosty, směrovače), které rozdělují celkovou síť na podsítě (segmenty), které mohou fungovat autonomně a podle potřeby si mezi sebou vyměňovat data. Řídicí protokoly v LAN přitom zůstávají stejné jako ty, které se používají v nesdílených sítích.

V lokálních sítích zaznamenaly největší rozvoj protokoly dvou nižších úrovní řízení modelu OSI. Navíc v sítích používajících monokanál jsou protokoly na úrovni spojení rozděleny do dvou podúrovní:

· podúroveň logického přenosu dat – LLC (Logical Link Control);

· podvrstva řízení přístupu k síti – MAC (Media Access Control).

Podvrstva logického přenosu dat pro většinu protokolů, včetně rodiny IEEE 802.x, která zahrnuje hlavní protokoly LAN, je stejná. (Mezi hlavní protokoly LAN patří: IEEE 802.2 - jedná se o logický protokol přenosu dat LLC; protokoly pro přístup k síti MAC: IEEE 802.3 - Ethernet - tyto protokoly jsou téměř stejné; IEEE 802.4 - Token Bus, IEEE 802.5 - Token Ring atd. ).

V současnosti nejrozšířenější technologie (počet sítí využívajících tuto technologii přesáhl 5 milionů s počtem počítačů v těchto sítích přes 50 milionů) vznikla koncem 70. let a ve své původní verzi využívala jako komunikační linku koaxiální kabel. Později však bylo vyvinuto mnoho modifikací této technologie, určených pro jiné komunikace. Ethernetové technologie A IEEE 802.3 jsou si v mnoha ohledech podobné; ta podporuje nejen topologii „společné sběrnice“, ale také topologii „hvězda“. Specifikace Ethernet podporuje metodu náhodného přístupu (metoda contention) a její popularita je způsobena jejími spolehlivými, jednoduchými a levnými technologiemi.

Technologie IEEE 802.5/Token Ring podporuje kruhové (hlavní) a radiální (další) topologie sítě, které pro přístup k monokanálu používají metodu předávání tokenů (nazývanou také deterministická metoda tokenů). Implementace této technologie je výrazně dražší a složitější než technologie Ethernet, ale je také zcela běžná.

Technologie ARCNet(Attached Resource Computer Network) je relativně levná, jednoduchá a spolehlivá technologie používaná pouze v sítích s osobními počítači. Podporuje různé komunikační linky, včetně koaxiálního kabelu, kroucené dvoulinky a kabelu z optických vláken. Topologie, které obsluhuje, jsou radiální a sběrnicové s přístupem k monokanálu pomocí metody přenosu oprávnění.

Technologie FDDI(Fibre Distributed Data Interface, optické distribuované datové rozhraní) je z velké části založeno na technologii Token Ring, ale je zaměřeno na komunikační linky z optických vláken (je možné použít nestíněnou kroucenou dvojlinku) a zajišťuje přenos dat po délce kruhu až do 100 km s maximálním počtem uzlů 500 a rychlostí 100 Mbit/s. Je použita deterministická metoda přístupu k tokenu bez upřednostňování. Kvůli vysokým nákladům na technologii
Implementuje se především v kmenových kanálech a velkých sítích.

Co je to síťová technologie? Proč je to potřeba? K čemu se používá? Odpovědi na tyto, stejně jako na řadu dalších otázek, budou uvedeny v rámci tohoto článku.

Několik důležitých parametrů

1. Rychlost přenosu dat. Tato charakteristika určuje, kolik informací (měřeno ve většině případů v bitech) může být přeneseno sítí za určité časové období.
2. Formát rámu. Informace, které jsou přenášeny sítí, jsou kombinovány do informačních paketů. Říká se jim rámy.
3. Typ kódování signálu. V tomto případě je rozhodnuto, jak šifrovat informace v elektrických impulsech.
4. Přenosové médium. Toto označení se používá pro materiál, zpravidla se jedná o kabel, kterým prochází tok informací, které se následně zobrazují na obrazovkách monitorů.
5. Topologie sítě. Toto je schematická konstrukce struktury, přes kterou se přenášejí informace. Zpravidla se používá pneumatika, hvězda a prsten.
6. Přístupová metoda.

Soubor všech těchto parametrů určuje síťovou technologii, co to je, jaká zařízení používá a její vlastnosti. Jak správně tušíte, je jich velké množství.

obecná informace

Ale co je to síťová technologie? Koneckonců, definice tohoto pojmu nebyla nikdy dána! Síťová technologie je tedy koordinovaná sada standardních protokolů a softwaru a hardwaru, které je implementují v objemu dostatečném k vybudování místní počítačové sítě. To určuje, jak se bude přistupovat k médiu pro přenos dat. Případně se můžete setkat také s názvem „základní technologie“. Vzhledem k velkému počtu není možné všechny zvážit v rámci článku, takže pozornost bude věnována těm nejoblíbenějším: Ethernet, Token-Ring, ArcNet a FDDI. Co jsou?

Ethernet

V současnosti je to nejpopulárnější síťová technologie na celém světě. Pokud kabel selže, pak se pravděpodobnost, že je to právě ten používaný, blíží sto procentům. Ethernet lze bezpečně zařadit mezi nejlepší síťové informační technologie díky jeho nízké ceně, vysoké rychlosti a kvalitě komunikace. Nejznámějším typem je IEEE802.3/Ethernet. Ale na jeho základě byly vyvinuty dvě velmi zajímavé možnosti. První (IEEE802.3u/Fast Ethernet) umožňuje přenosovou rychlost 100 Mbit/s. Tato možnost má tři modifikace. Liší se od sebe materiálem kabelu, délkou aktivního segmentu a konkrétním rozsahem přenosového rozsahu. Ale kolísání se vyskytuje ve stylu „plus minus 100 Mbit/s“. Další možností je IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Jeho přenosová kapacita je 1000 Mbit/s. Tato varianta má čtyři modifikace.

Token-Ring

Síťové informační technologie tohoto typu slouží k vytvoření sdíleného média pro přenos dat, které nakonec vznikne spojením všech uzlů do jednoho kruhu. Tato technologie je založena na topologii hvězdicového prstence. První je hlavní a druhý je doplňkový. Pro získání přístupu k síti se používá metoda tokenu. Maximální délka prstence může být 4 tisíce metrů a počet uzlů může být 260 kusů. Rychlost přenosu dat nepřesahuje 16 Mbit/s.

ArcNet

Tato možnost využívá sběrnicovou a pasivní hvězdicovou topologii. Navíc může být postaven na nestíněné kroucené dvoulinkě a kabelu z optických vláken. ArcNet je ve světě síťových technologií skutečným zastaralým hráčem. Délka sítě může dosáhnout 6000 metrů a maximální počet účastníků je 255. Je třeba poznamenat, že hlavní nevýhodou tohoto přístupu je nízká rychlost přenosu dat, která je pouze 2,5 Mbit/s. Ale tato síťová technologie je stále široce používána. Je to dáno jeho vysokou spolehlivostí, nízkou cenou adaptérů a flexibilitou. Sítě a síťové technologie postavené na jiných principech mohou mít vyšší rychlosti, ale právě proto, že ArcNet poskytuje vysoký datový výnos, nám to umožňuje neslevovat. Důležitou výhodou této možnosti je, že přístupová metoda se používá prostřednictvím delegování oprávnění.

FDDI

Síťové počítačové technologie tohoto typu jsou standardizovanými specifikacemi pro architekturu vysokorychlostního přenosu dat pomocí optických linek. FDDI bylo významně ovlivněno ArcNet a Token-Ring. Proto lze tuto síťovou technologii považovat za vylepšený mechanismus přenosu dat založený na stávajícím vývoji. Prstenec této sítě může dosahovat délky až sta kilometrů. Navzdory značné vzdálenosti je maximální počet účastníků, kteří se k němu mohou připojit, pouze 500 uzlů. Je třeba poznamenat, že FDDI je považováno za vysoce spolehlivé kvůli přítomnosti primární a záložní datové cesty. K jeho oblíbenosti přispívá i schopnost rychlého přenosu dat – přibližně 100 Mbit/s.

Technický aspekt

Po zvážení toho, jaké jsou základy síťových technologií a k čemu se používají, nyní věnujte pozornost tomu, jak vše funguje. Zpočátku je třeba poznamenat, že dříve diskutované možnosti jsou výhradně místními prostředky pro připojení elektronických počítačů. Existují ale i globální sítě. Na světě jich je kolem dvou set. Jak fungují moderní síťové technologie? K tomu se podívejme na současný konstrukční princip. Existují tedy počítače, které jsou spojeny do jedné sítě. Obvykle se dělí na účastnické (hlavní) a pomocné. Ti první se zabývají veškerou informační a výpočetní prací. To, jaké budou síťové zdroje, závisí na nich. Pomocné se zabývají transformací informací a jejich přenosem komunikačními kanály. Díky tomu, že musí zpracovávat značné množství dat, se servery mohou pochlubit zvýšeným výkonem. Ale konečným příjemcem jakékoli informace jsou stále běžné hostitelské počítače, které jsou nejčastěji reprezentovány osobními počítači. Síťové informační technologie mohou využívat následující typy serverů:

1. Síť. Zabývá se přenosem informací.
2. Terminál. Zajišťuje fungování víceuživatelského systému.
3. Databáze. Podílí se na zpracování databázových dotazů ve víceuživatelských systémech.

Sítě pro přepínání okruhů

Jsou vytvořeny fyzickým připojením klientů po dobu, po kterou budou zprávy přenášeny. Jak to vypadá v praxi? V takových případech je vytvořeno přímé spojení pro odesílání a přijímání informací z bodu A do bodu B. Zahrnuje kanály jedné z mnoha (obvykle) možností doručování zpráv. A vytvořené připojení pro úspěšný přenos musí být během relace nezměněno. Ale v tomto případě se objevují docela silné nevýhody. Na spojení tedy musíte poměrně dlouho čekat. To je doprovázeno vysokými náklady na přenos dat a nízkým využitím kanálů. Proto není používání síťových technologií tohoto typu běžné.

Sítě pro přepínání zpráv

V tomto případě jsou všechny informace přenášeny v malých částech. V takových případech není navázáno přímé spojení. Přenos dat se provádí přes první volný dostupný kanál. A tak dále, dokud není zpráva předána jejímu příjemci. Servery se přitom neustále zabývají přijímáním informací, jejich sběrem, kontrolou a nastavováním trasy. A pak je zpráva předána dál. Mezi výhody je třeba poznamenat nízké náklady na přenos. Ale v tomto případě stále existují problémy, jako je nízká rychlost a nemožnost dialogu mezi počítači v reálném čase.

Sítě s přepínáním paketů

Toto je dnes nejpokročilejší a nejoblíbenější metoda. Rozvoj síťových technologií vedl k tomu, že informace jsou nyní vyměňovány prostřednictvím krátkých informačních paketů pevné struktury. Co jsou? Pakety jsou části zpráv, které splňují určitý standard. Jejich krátká délka pomáhá předcházet blokování sítě. Díky tomu se zmenší fronta na přepojovacích uzlech. Připojení jsou rychlá, chybovost je udržována na nízké úrovni a dochází ke značným ziskům, pokud jde o spolehlivost a efektivitu sítě. Je třeba také poznamenat, že existují různé konfigurace tohoto přístupu ke konstrukci. Pokud tedy síť poskytuje přepínání zpráv, paketů a kanálů, pak se nazývá integrální, to znamená, že může být rozložena. Některé zdroje lze použít výhradně. Některé kanály lze tedy použít k přenosu přímých zpráv. Vytvářejí se po dobu přenosu dat mezi různými sítěmi. Když relace pro odesílání informací skončí, rozdělí se do nezávislých kmenových kanálů. Při použití paketové technologie je důležité nakonfigurovat a koordinovat velké množství klientů, komunikačních linek, serverů a řady dalších zařízení. K tomu pomáhá vytvoření pravidel známých jako protokoly. Jsou součástí používaného síťového operačního systému a jsou implementovány na hardwarové a softwarové úrovni.

Lokální síťové architektury nebo technologie lze rozdělit do dvou generací. První generace zahrnuje architektury, které poskytují nízké a střední rychlosti přenosu informací: Ethernet 10 Mbit/s, Token Ring (16 Mbit/s) a ARC net (2,5 Mbit/s).

Tyto technologie využívají k přenosu dat měděné kabely. Druhá generace technologií zahrnuje moderní vysokorychlostní architektury: FDDI (100 Mbit/s), ATM (155 Mbit/s) a modernizované verze architektur první generace (Ethernet): Fast Ethernet (100 Mbit/s) a Gigabit Ethernet (1000 Mbit/s). Vylepšené verze architektur první generace jsou navrženy jak pro použití kabelů s měděnými jádry, tak pro přenos dat z optických vláken. Nové technologie (FDDI a ATM) jsou zaměřeny na využití optických datových linek a lze je využít k současnému přenosu informací různých typů (video, hlas a data). Síťová technologie je minimální sada standardních protokolů a softwaru a hardwaru, které je implementují, postačující k vybudování počítačové sítě. Síťové technologie se nazývají základní technologie. V současné době existuje obrovské množství sítí s různou úrovní standardizace, ale rozšířily se takové známé technologie jako Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDDI.

Metody přístupu k síti

Ethernet je metoda vícenásobného přístupu s nasloucháním nosné a řešením kolizí (konfliktů). Před zahájením přenosu každá pracovní stanice určí, zda je kanál volný nebo obsazený. Pokud je kanál volný, stanice začne vysílat data. Ve skutečnosti vedou konflikty ke snížení výkonu sítě pouze při provozu 80–100 stanic. Přístupová metoda Arcnet. Tento způsob přístupu se rozšířil především díky tomu, že zařízení Arcnet je levnější než zařízení Ethernet nebo Token-Ring. Arcnet se používá v lokálních sítích s hvězdicovou topologií. Jeden z počítačů vytvoří speciální token (speciální zprávu), který je postupně přenášen z jednoho počítače do druhého. Pokud stanice potřebuje vyslat zprávu, po obdržení tokenu vytvoří paket se zdrojovou a cílovou adresou. Když paket dosáhne cílové stanice, zpráva je „odpojena“ od tokenu a odeslána stanici. Přístupová metoda Token Ring. Tato metoda byla vyvinuta IBM; je navržen pro topologii kruhové sítě. Tato metoda je podobná Arcnetu, protože také používá token přenášený z jedné stanice na druhou. Na rozdíl od Arcnetu vám přístupová metoda Token Ring umožňuje přiřadit různé priority různým pracovním stanicím.

Základní LAN technologie

Technologie Ethernet je nyní nejpopulárnější na světě. Klasická ethernetová síť používá dva typy standardního koaxiálního kabelu (tlustý a tenký). Verze Ethernetu, která používá jako přenosové médium kroucené dvoulinky, se však stále více rozšiřuje, protože jejich instalace a údržba jsou mnohem jednodušší. Používají se topologie typu „sběrnice“ a „pasivní hvězda“. Norma definuje čtyři hlavní typy přenosových médií.

 10BASE5 (silný koaxiální kabel);

 10BASE2 (tenký koaxiální kabel);

 10BASE-T (twisted pair);

 10BASE-F (kabel z optických vláken).

Fast Ethernet je vysokorychlostní typ sítě Ethernet, která poskytuje přenosovou rychlost 100 Mbit/s. Sítě Fast Ethernet jsou kompatibilní se sítěmi založenými na standardu Ethernet. Základní topologie sítě Fast Ethernet je pasivní hvězda.

Standard definuje tři typy přenosových médií pro Fast Ethernet:

 100BASE-T4 (čtyřnásobný kroucený pár);

 100BASE-TX (duální kroucený pár);

 100BASE-FX (kabel z optických vláken).

Gigabit Ethernet je vysokorychlostní typ sítě Ethernet, která poskytuje přenosové rychlosti 1000 Mbit/s. Síťový standard Gigabit Ethernet v současnosti zahrnuje následující typy přenosových médií:

 1000BASE-SX – segment na vícevidovém optickém kabelu s vlnovou délkou světelného signálu 850 nm.

 1000BASE-LX – segment na multimódovém a jednovidovém optickém kabelu s vlnovou délkou světelného signálu 1300 nm.

 1000BASE-CX – segment na elektrickém kabelu (stíněný kroucený pár).

 1000BASE-T – segment na elektrickém kabelu (čtyřnásobný nestíněný kroucený pár).

Díky tomu, že jsou sítě kompatibilní, je snadné a jednoduché propojit segmenty Ethernet, Fast Ethernet a Gigabit Ethernet do jedné sítě.

Síť Token-Ring navrhla IBM. Token-Ring byl určen k propojení všech typů počítačů vyráběných IBM (od osobních počítačů po velké). Síť Token-Ring má topologii hvězdicového kruhu. Síť Arcnet je jednou z nejstarších sítí. Síť Arcnet používá jako svou topologii „sběrnici“ a „pasivní hvězdu“. Síť Arcnet byla velmi populární. Mezi hlavní výhody sítě Arcnet patří vysoká spolehlivost, nízká cena adaptérů a flexibilita. Hlavní nevýhodou sítě je nízká rychlost přenosu informací (2,5 Mbit/s). FDDI (Fibre Distributed Data Interface) – standardizovaná specifikace pro síťovou architekturu pro vysokorychlostní přenos dat přes optické linky. Přenosová rychlost – 100 Mbit/s. Hlavní technické vlastnosti sítě FDDI jsou následující:

 Maximální počet účastníků sítě je 1000.

 Maximální délka okruhu sítě je 20 km

 Maximální vzdálenost mezi účastníky sítě je 2 km.

 Přenosové médium – optický kabel

 Přístupová metoda – token.

 Rychlost přenosu informací – 100 Mbit/s.

V lokálních sítích má hlavní roli při organizaci interakce uzlů protokol spojové vrstvy, který je zaměřen na velmi specifickou topologii LCS. Nejpopulárnější protokol této úrovně - Ethernet - je tedy navržen pro topologii „společné sběrnice“, kdy jsou všechny síťové uzly připojeny paralelně ke společné sběrnici a protokol Token Ring je určen pro topologii „hvězda“. . V tomto případě jsou použity jednoduché struktury kabelových propojení mezi PC sítě a pro zjednodušení a zlevnění hardwarových a softwarových řešení je implementováno sdílení kabelů všemi PC v režimu sdílení času. Tak jednoduchá řešení, charakteristická pro vývojáře prvního LCS v druhé polovině 70. let dvacátého století, měla spolu s pozitivními důsledky i negativní důsledky, z nichž hlavní byla omezení výkonu a spolehlivosti.

Protože v LCS s nejjednodušší topologií (společná sběrnice, kruh, hvězda) existuje pouze jedna cesta pro přenos informací - mono kanál, výkon Síť je omezena kapacitou této cesty a spolehlivost sítě je omezena spolehlivostí cesty. Proto, jak se rozsah lokálních sítí vyvíjel a rozšiřoval pomocí speciálních komunikačních zařízení (bridge, switche, routery), byla tato omezení postupně rušena. Základní konfigurace LKS (bus, ring) se proměnily v elementární spoje, ze kterých se tvoří složitější struktury lokálních sítí s paralelními a záložními cestami mezi uzly.

V rámci základních struktur lokálních sítí však nadále fungují stejné protokoly Ethernet a Token Ring. Integrace těchto struktur (segmentů) do společné, složitější lokální sítě se provádí pomocí přídavných zařízení a interakce PC v takové síti se provádí pomocí jiných protokolů.

Ve vývoji místních sítí se kromě uvedených trendů objevily další trendy:

• odmítnutí sdíleného média pro přenos dat a přechod na používání aktivních přepínačů, ke kterým jsou sítě PC připojeny jednotlivými komunikačními linkami;
• vznik nového režimu provozu v LCS při použití přepínačů - full-duplex (i když v základních strukturách lokálních sítí PC pracují v poloduplexním režimu, protože síťový adaptér stanice v každém okamžiku buď vysílá svůj data nebo přijímá jiné, ale nedělá to současně) . Dnes je každá technologie LCS uzpůsobena pro provoz v poloduplexním i plně duplexním režimu. Standardizaci protokolů LCS provedl výbor 802, organizovaný v roce 1980 v institutu IEEE. Standardy rodiny IEEE 802.X pokrývají pouze dvě spodní vrstvy modelu OSI – fyzickou a linkovou. Právě tyto úrovně odrážejí specifika lokálních sítí, vyšší úrovně počínaje úrovní sítě mají společné rysy pro sítě jakékoli třídy.

V místních sítích odkazová vrstva rozdělena do dvou podúrovní:

• logický přenos dat ( LLC - Logical Link Control);
• řízení přístupu k médiím ( MAC - Media Access Control).

Protokoly podvrstvy MAC a LLC vzájemně nezávislé, tj. každý protokol podvrstvy MAC může pracovat s jakýmkoli protokolem podvrstvy LLC a naopak.

Podvrstva MAC poskytuje sdílení společného přenosového média a podvrstvy MAC LLC organizuje přesuny personálu s různou úrovní kvality dopravních služeb. Moderní LCS používají několik protokolů podvrstvy MAC, které implementují různé algoritmy pro přístup sdílené prostředí a definování specifik technologií Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

LLC protokol. Pro LKS tento protokol zajišťuje potřebnou kvalitu přepravní služby. Zaujímá pozici mezi síťovými protokoly a protokoly podvrstvy MAC. Podle protokolu LLC rámce jsou přenášeny buď datagramovou metodou nebo pomocí procedur, které navazují spojení mezi interagujícími síťovými stanicemi a obnovují rámce jejich opakovaným vysíláním, pokud obsahují zkreslení.

Technologie Ethernet (standard 802.3). Toto je nejběžnější standard místní sítě. Většina LCS v současnosti pracuje pomocí tohoto protokolu. Existuje několik variant a modifikací technologie Ethernet, které tvoří celou rodinu technologií. Z nich nejznámější jsou 10megabitová verze standardu IEEE 802.3 a také nové vysokorychlostní technologie Fast Ethernet a Gigabit Ethernet. Všechny tyto možnosti a úpravy se liší typem fyzického média pro přenos dat.

Všechny typy standardů Ethernet používají stejný způsob přístupu k přenosovému médiu – metodu náhodný přístup CSMA/CD. Používá se výhradně v sítích se společnou logickou sběrnicí, která pracuje v režimu vícenásobného přístupu a slouží k přenosu dat mezi libovolnými dvěma uzly sítě. Tato metoda přístupu je svou povahou pravděpodobná: pravděpodobnost získání přenosového média, které máte k dispozici, závisí na přetížení sítě. Při velkém zatížení sítě se zvyšuje intenzita kolizí a její užitečná propustnost prudce klesá.

Použitelná šířka pásma sítě- Tento přenosová rychlost uživatelská data přenášená datovým polem rámce. Je vždy nižší než nominální přenosová rychlost protokolu Ethernet kvůli režii rámce, intervalům mezi snímky a čekání na přístup k médiu. Koeficient využití sítě při absenci kolizí a čekání na přístup má maximální hodnotu 0,96.

Technologie Ethernet podporuje 4 různé typy rámců, které mají společný formát adresy. Rozpoznání typu rámu se provádí automaticky.

Všechny standardy Ethernetu mají následující vlastnosti a omezení:

• jmenovitá propustnost - 10 Mbit/s;
• maximální počet PC v síti je 1024;
• maximální vzdálenost mezi uzly v síti je 2500 m;
• maximální počet segmentů koaxiální sítě je 5;
• maximální délka segmentu - od 100 m (pro 10Base -T) do 2000 m (pro 10Base -F);
• maximální počet opakovačů mezi stanicemi v síti jsou 4.

Technologie Token Ring (standard 802.5). Zde se používá sdílené přenosové médium, který se skládá z kabelových segmentů spojujících všechny PC sítě do kruhu. Na kruh (společný sdílený zdroj) je aplikován deterministický přístup na základě převodu práva používat kruh na stanice v určitém pořadí. Toto právo se přenáší pomocí značky. Metoda přístupu tokenů zaručuje každému PC přístup do ringu během doby rotace tokenu. Používá se systém vlastnictví prioritních značek - od 0 (nejnižší priorita) do 7 (nejvyšší). Prioritu aktuálního rámce určuje samotná stanice, která se může zmocnit prstenu, pokud v něm nejsou rámce s vyšší prioritou.

V sítích Token Ring jako fyzická média pro přenos dat Používají se stíněné a nestíněné kroucené dvoulinky a optický kabel. Sítě pracují na dvou přenosových rychlostech – 4 a 16 Mbit/s a v jednom kruhu musí všechny počítače pracovat stejnou rychlostí. Maximální délka kruhu je 4 km a maximální počet PC v kruhu je 260. Omezení maximální délky kruhu souvisí s časem, kdy se značka otáčí kolem kruhu. Pokud je v kruhu 260 stanic a doba držení markeru každou stanicí je 10 ms, pak se marker po úplném otočení vrátí do aktivního monitoru za 2,6 s. Při přenosu dlouhé zprávy, rozdělené např. na 50 rámců, bude tato zpráva přijata příjemcem v lepším případě (kdy je aktivní pouze PC odesílatele) po 260 s, což není pro uživatele vždy přijatelné.

Maximální velikost rámce ve standardu 802.5 není definována. Obvykle se bere jako 4 KB pro sítě 4 Mbit/s a 16 KB pro sítě 16 Mbit/s.

Sítě 16 Mbit/s také používají efektivnější algoritmus kruhového přístupu. Toto je algoritmus předčasného uvolnění tokenu (ETR): stanice předá přístupový token další stanici ihned poté, co poslední bit jejího rámce dokončil přenos, aniž by čekal, až se rámec a obsazený token vrátí po kruhu. V tomto případě budou po kruhu současně přenášeny rámce z několika stanic, což výrazně zvyšuje efektivitu využití kapacity kruhu. Samozřejmě v tomto případě může v každém okamžiku pouze RS, která v daný okamžik vlastní přístupový token, generovat rámec do ringu a ostatní stanice budou pouze předávat rámce jiných lidí.

Technologie Token Ring (technologie těchto sítí byla vyvinuta již v roce 1984 společností IBM) je výrazně složitější než technologie Ethernet. Obsahuje schopnosti odolnosti proti chybám: díky kruhové zpětné vazbě jedna ze stanic (aktivní monitor) nepřetržitě monitoruje přítomnost tokenu, dobu obratu tokenu a datových rámců, detekované chyby v síti jsou automaticky eliminovány, např. ztracený token lze obnovit. Pokud aktivní monitor selže, je vybrán nový aktivní monitor a postup inicializace vyzvánění se opakuje.

Standard Token Ring původně umožňoval budování spojení v síti pomocí tzv. hubů MAU, tj. více přístupových zařízení. Hub může být pasivní (připojuje porty vnitřní spojení takže počítače připojené k těmto portům tvoří kruh a také zajišťuje bypass portu, pokud je počítač připojený k tomuto portu vypnutý) nebo aktivní (provádí funkce regenerace signálu, a proto se někdy nazývá opakovač).

Sítě Token Ring se vyznačují topologií hvězdicového kruhu: počítače jsou připojeny k rozbočovačům pomocí hvězdicové topologie a samotné rozbočovače jsou kombinovány prostřednictvím speciálních portů Ring In (RI) a Ring Out (RO) a tvoří páteř. fyzický kroužek. Síť Token Ring může být postavena na základě několika prstenců, oddělených můstky, směrujících rámců k příjemci (každý rám je vybaven polem s trasou prstenců).

Nedávno se technologie Token Ring díky úsilí IBM dočkala nového vývoje: byla navržena nová verze této technologie ( HSTR), podporující přenosové rychlosti 100 a 155 Mbit/s. Hlavní rysy technologie 16 Mbit/s Token Ring přitom zůstávají zachovány.

Technologie FDDI. Jedná se o první technologii LCS, která využívá k přenosu dat optický kabel. To se objevilo v roce 1988 a jeho oficiální název je optické distribuované datové rozhraní ( Fibre Distributed Data Interface, FDDI). V současné době se kromě optického kabelu jako fyzické médium používá nestíněný kroucený párový kabel.

Technika FDDI navržený pro použití na páteřních spojeních mezi sítěmi, pro připojení vysoce výkonných serverů k síti, v podnikových a metropolitních sítích. Proto poskytuje vysokou přenosová rychlost data (100 Mbit/s), odolnost proti chybám na úrovni protokolu a na velké vzdálenosti mezi uzly sítě. To vše ovlivnilo náklady na připojení k síti: tato technologie se ukázala jako příliš drahá pro připojení klientských počítačů.

Mezi Token Ring a je významná kontinuita FDDI. Hlavní myšlenky technologie Token Ring byly přijaty a získaly vylepšení a vývoj v technologii