Информация, сигнал и его основные характеристики введение. Современные принципы управления тп
жүктеу/скачать 2.99 Mb.
|
| 7.1. Протокол ETHERNET
ETHERNET - самый распространённый международный стандарт ЛВС (несколько млн. сетей с этой технологией по всему миру). Разработкой стандартов ЛВС занимаются рабочие группы IEEE (Institute of Elecrical and Electronics Engineers - Институт инженеров электротехники и электроники) - международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике. Эта общественная некоммерческая ассоциация профессионалов ведет свою историю с 1884 г., объединяет 380000 членов из 150 стран (25% членов проживают вне США). Ethernet - это не один, а целое семейство стандартов, имеющих разные пользовательские характеристики. Если за основу сравнения этих стандартов взять скорость передачи данных и максимально возможное расстояние между 2-мя узлами (диаметр сети), то получим сравнительную таблицу:
Рассмотрим принцип построения ЛВС на основе исторически первого варианта Ethernet (10 Мбит/с), появившийся в конце 70-х гг. как стандарт 3-х компаний - Digital, Intel, Xerox. Эта технология, как и технологии Fast Ethernet, Gigabit Ethernet основана на понятии разделяемой среды: каждый узел получает всё, что передаётся по сети; передачу выполняет только один узел, остальные ждут паузы для начала собственной передачи. В основе технологии 10G Ethernet положен другой принцип: информация не “разбрасывается” по всей сети, а целенаправленно “проталкивается” от узла к узлу по направлению к пункту назначения. За продвижение данных в такой сети отвечают маршрутизаторы. Они определяют соседний узел, в который нужно передвинуть информационный пакет для приближения его к пункту назначения. Такие сети называются сетями с коммутацией пакетов. На рис. 14.1 показана схема сети Ethernet на коаксиальном кабеле. Сегмент кабеля на концах оборудован терминаторами (“заглушками”) для поглощения распространяемого сигнала (на рис. 7.1 терминаторы нарисованы чёрными квадратиками). Рис. 7.1. Схема сети Ethernet на коаксиальном кабеле Здесь кабель при помощи Т-образного разъёма соединяет между собой сетевые адаптеры ПК. Рассмотрим принцип работы этой схемы. Любой участник может послать в сеть сообщение, но только тогда, когда в ней “тихо” - нет другой передачи. Например, узел 2 (см. рис. 14.1) слушает сеть, и стартует передачу, начиная её адресами отправителя и получателя (“ПК 2 передаёт сообщение для ПК 4”). Передача распространяется по кабелю в обе стороны (поглощаясь терминаторами на концах), и все участники слышат её (и сам отправитель). Все, кроме ПК 4, игнорируют передаваемые данные, обнаружив чужой адрес получателя, а ПК 4 принимает данные полностью. Понятно, что при таком способе передачи нельзя допустить длительного захвата сети одним узлом. Если ПК 2 задумает переслать ПК 4 большой файл, все остальные сетевые участники не скоро получат возможность начать передачу. В силу этой причины, сообщения передаются разделёнными на пакеты (в технологии Ethernet они называются кадрами). Длина пакета лежит в диапазоне от 64 до 1518 байтов. Передав один пакет, узел на некоторое время прерывает работу, и если в сети “тихо”, отправляет следующий пакет. Но паузой может воспользоваться другой узел и начать свой сеанс передачи. Т.о., все узлы разделяют одну среду, имея равные возможности для посылки в сеть информационных пакетов. Узлы в сети Ethernet адресуются при помощи 6-байтового двоичного числа, называемого MAC-адресом (Media Access Control - управление доступом к носителю). Обычно MAC-адрес записывают в виде 6-и пар шестнадцатеричных цифр, разделённых тире или двоеточиями, например, 10:A1:17:3D:56:AF. Уникальный MAC-адрес “зашивается” в сетевой адаптер при его изготовлении. Он не может совпадать ни с каким другим MAC-адресом в мире и не может меняться во время эксплуатации устройства. Распределением MAC-адресов между производителями оборудования занимается организация IEEE. MAC-адрес состоит из 48 бит, т.о., адресное пространство насчитывает 248 (или 281 474 976 710 656) адресов. Согласно подсчётам IEEE, этого запаса адресов хватит, по меньшей мере, до 2100 г. В сети могут возникать коллизии. Что такое коллизия? Допустим, ПК 1 послушал сеть (свободна!) и начал передачу пакета: Сигнал не успел дойти до ПК 5, когда тот тоже начал передачу, решив что сеть свободна: Понятно, что через некоторое время в сети произойдёт наложение сигналов. Такая ситуация называется коллизией. Когда передающая станция обнаружит несовпадение переданного в сеть сигнала с полученным из сети, она фиксирует коллизию и обрывает передачу пакета согласно протоколу Ethernet. И ПК 1, и ПК 5 обрывают передачу, обнаружив коллизию. Коллизия в сети Ethernet не является исключительным событием - это обычная рабочая ситуация. Вопрос в том, как долго ждать узлу, чтобы попытаться вновь передать в сеть испорченный коллизией пакет? Если ждать фиксированный промежуток времени, то коллизия со 100% вероятностью возникнет вновь (ПК 1 и 5 одновременно возобновят передачу, если одновременно прервали её из-за коллизии). В протоколе Ethernet пауза после обнаружения коллизии выбирается из интервала от 0 до 52,4 мс случайным образом. Именно случайная пауза после коллизии обеспечивает работоспособность сети Ethernet. Этот механизм обработки коллизий был предложен в 70-х гг. и успешно работает до сих пор! Возникает вопрос: “Что произойдет, если кабель длинный, а пакет маленький? Коллизия может возникнуть после того, как узел завершит передачу пакета. На рис. 7.2 показана именно такая ситуация. Коллизия происходит, когда узел 1 закончил передачу пакета: Рис. 7.2 Такая коллизия называется поздней. При ней пакет пропадает безвозвратно (узел 1 считает, что передача пакета произошла успешно и удаляет его из своей буферной памяти). Для нормальной работы сети необходимо, чтобы передающая станция могла обнаружить коллизию до того, как закончит передачу пакета в сеть. Такая коллизия называется ранней. При ней узел передаёт испорченный пакет заново после случайной паузы. Для предотвращения поздних коллизий приходится ограничивать длину кабеля, при которой время передачи пакета наименьшей длины (64 байт) было бы больше удвоенного времени прохождения сигнала по всей длине кабеля. Почему берётся удвоенная длина кабеля? Пусть узел 1, расположенный на одном конце кабеля, начал передачу пакета. Передача должна продолжаться всё время, за которое первый переданный сигнал достигнет узла 5 на противоположном конце кабеля и вернётся назад, искажённый коллизией (ведь может случиться, что узел 5 начнёт свою передачу за мгновение до прихода к нему сигнала от узла 1), т.е. необходимо учитывать прохождение сигнала по удвоенной длине кабеля. Ограничение диаметра сети Ethernet величиной 2500 м как раз и основано на расчёте такой длины кабеля, при которой в сети не могла бы возникнуть поздняя коллизия, даже при передаче самого короткого пакета между 2-мя крайними станциями. Стандарт называет величину 2500 м с хорошим запасом (более чем в 3 раза). При передаче сигнала по кабелю возникает его ослабление (затухание). Приходится делить кабель на сегменты и соединять их между собой повторителями. Повторитель усиливает сигнал при передаче его из одного сегмента кабеля в другой. На рис. 7.3 показана сеть, в которой кабель состоит из 3-х сегментов, соединённых 2-мя повторителями: Рис. 7.3 Для разного типа кабеля стандарт определяет разные величины для максимальной длины сегмента:
жүктеу/скачать 2.99 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|