Лекция: 30 сағат Практикалық: Лаборатория: 15 сағат обсөЖ: 45 СӨЖ: 45 Барлық сағат саны: 135 сағат

Лекция 15

Жоспар:

2. Token Ring технологиясы.

3. FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN,

4. Gigabit Ethernet технологиялары.

«Жаңа» Ethernet технологиясында өндеу қажетгігі жетілді, яғни 100 Мбит/с өнімділік кезінде баға/сапа қатынасы бойынша тиімді болатын технологиясының қажетгілігі жетілді. Іздеулер және зерттеулер нәтижесінде мамандар екі жаңа - Fast Ethernet және 100VG - Any LAN технологиялардың пайда болуына әкелген екі лагерьге бөлінді. Олар Ethernet классикалық технологиясымен сабақтастық дәрежесімен ерекшеленеді.

Екінші лагерьді Ethernet технологиясының кейбір белгілі кемшіліктерін жою үшін ыңғайлы жағдаймен пайдаланып қалуды ұсынған Hewlett Packard және AT&T компаниялары басқарды. Біраз уақыттан кейін бұл компанияларға жаңа технологияда кейбір сәйкестікті Token Ring желілерімен қамтамасыз ету ұсынысымен өзінің салымын салған IBM компаниясы қосылды.

Комитетте IEEE 802 институты осы уақытта жаңа жоғары жылдамдықты технологиялардың техникалық потеициалын меңгеру үшін зерттеушілер тобы құрылған болатын. 1992 жылдың аяғынан 1993 жылдың аяғына дейінгі периодта IEEE тобы әртүрлі өндірушілермен ұсынылған 100-мегабиттік шешімдерді меңгерді. Fast Ethernet Alliance ұсыныстарының қатарынан топ Hewlett -Packard және AT&T компанияларымен ұсынылған сол сияқты жоғары жылдамдықты технологияны қарастырды.

Дискуссиялар центрінде CSMA/CD рұқсатының кездейсоқ әдісінің сақталу проблемасы болды. Fast Ethernet Alliance ұсынысы бұл әдісті сақтады және 10 Мбит/с 100Мбит/с желілердің сабақтастығы және үндестігін қамтамасыз етті. Желілік индустрияда Fast Ethernet Alliance-тан гөрі өндірушілердің айтарлықтай аз санының қолдауы болған HP және AT&T коалициясының жетілген жаңа Demand Priority талабы бойынша рұқсат етілген әдісін ұсынды. Ол желіде түйіндердің тәртібінің суретін айтарлықтай өзгертіп отырды, сондықтан ол Ethernet технологиясына және 802.3 стандартына жазыла алмады және оның стандартталуына IEEE 802.12 жаңа комитеті ұйымдастырылған болатын.

1995 жылдың күзінде екі технологияда IEEE стандарттары болды. IEEE 802.3 комитеті Fast Ethernet спецификациясын өзіндік стандарт болып табылмай, 802.3 бар стандартына 21-ден 30-шы тараулар туріндегі қосымшамен өзін ұсынатын 802.3u стандарты ретінде қабылдады. 802.12 комитеті Demand Priority рұқсатының жаңа әдісін қолданатын және екі - Ethernet және Token Ring форматтарының кадрларын қолдайтын 100VG - AnyLAN технологиясын қабылдады.
Fast Ethernet технологиясының физикалық деңгейі. Fast Ethernet технологиясының Ethеrnet-тен барлық айырмашылықтары физикалық деңгейде (1-сурет) жинақталған. MAC және LLC деңгейлері Ethernet-те мүлде солай қалды және оларды 802.3 және 802.2 стандарттарының бұрынғы тараулары суреттейді. Сондықтан Fast Ethernet технологиясын қарастыра отырып, біз оның физи­калық деңгейінің тек қана бірнеше нұсқаларын меңгереміз.

Fast Ethernet технологиясының физикалық деңгейінің тым күрделі құрылымы онда кабельдік жүйелердің үш нұсқасының қолданылатындығымен ерекшеленеді:

• 
  талшықты-оптикалық көпмодальді кабель, екі талшық қолданылады;
  
• 
  5 категориясының иректелген жұбы, екі жұп қолданылады;
  

Әлемге бірінші Ethernet желісін берген коаксиальді кабель Fast Ethernet жаңа технологиясының мәліметтерді берудің рұқсат етілген орталарының санына ілінбеді. Бұл көптеген жаңа технологиялардың жалпы тенденциясы коаксиальді кабель сияқты 5 категориясының иректелген жұбы аса үлкен емес ара қашықтықтарда мәліметтерді сондай жылдамдықпен беруге мүмкіндік береді, бірақ желі қолданыста арзанырақ және ыңғайлы алынады. Үлкен арақашықтықтарда оптикалық талшық коаксиальдан гөрі өткізудің анағұрлым кең мүмкіндігіне ие болады, ал желінің құны едәуір төмен болып шығады, әсіресе іздеу мен жөндеуге коаксиальді кабельдік жүйедегі ақауларды кеткен үлкен шығындарды ескерсек (2-суретке қараңыз).

Коаксиальді кабельді қабыл алмауы Fast Ethernet желілерінің 10Base-T/10Base-F желілері сияқты концентраторларда салынған иерархиялық ағаш құрылымының әрқашан бар болуына әкелді. Fast Ethernet желілік конфигурациясының нсгізгі айырмашылығы болып 20 м-ге дейін желі диаметрінің қысқаруы табылады, яғни бұл Ethernet желісінің 10-мегабайтымен салыстырғанда 10 есе жіберу жылдамдығын арту есебінен 10 есе минимальді ұзындық кадрларды жіберу уақытының қысқаруымен түсіндіріледі.

Бұл жағдай Fast Ethernet технологиясында ірі желілердің құрылуына аса кедергі жасамайды. Мәселе мынада, 90-шы жылдардың ортасы тек қымбат емес жоғары жылдамдықты технологиялардың кең тарауы деп қана емес, сонымен қатар коммутаторлар

1-сурет. Fast Ethernet технологиясының Ethernet технологиясынан айырмашылықтары

негізіндегі жергілікті желілердің қарқынды дамуы деп белгіленді. Коммутаторларды қолдану кезінде Fast Ethernet протоколы желінің жалпы ұзындығына шектеулері жоқ толық дуплексті режимде жұмыс істей алады, ал көршілес құрылғыларды қосатын физикалық сегменттердің ұзындығына ғана шектеулер қалады (адаптер - коммутатор немесе коммутатор - коммутатор). Сондықтан - жергілікті желілердің магистральдарын құру кезінде Fast Ethernet технологиясы бұрынғыдай, бірақ коммутаторлармен бірлесіп, тек толық дуплексті нұсқада белсенді қолданылады.

Ethernet-тің физикалық жүзеге асу нұсқаларымен салыстырғанда (ал олардың саны - алты), Fast Ethernet-те әрбір нұсқаның айырмашылықтары басқалардан тереңдеу - өткізгіштердің саны қалай ауысса, сол сияқты кодтау әдістері де тереңдеу. Fast Ethernet-тің физикалық нұсқалары Ethernet желілері үшін сияқты эволюциялы емес, бір уақытта құрылғандыктан, нұсқадан нұсқаға өзгермейтін физикалық деңгейдің ішкі деңгейлерін детальды түрде және физикалық ортаның әр нұсқасы үшін өзгеше ішкі деңгейлерді анықтау мүмкіндігі болды.

802.3 ресми стандарты Fast Ethernet-тің физикалық деңгейлері үшін үш спецификацияларды орнатты және оларға келесі атауларды берді:

- 100 Base-TX - UTP экрандалмаған иректелген жұптағы 5 категориясының немесе STP Type 1 экрандалған иректелген жұптағы екі жұптық кабельге арналған;

• 
  100 Base-T4 - UTP экрандалмаған иректелген жұптағы 3,4 немесе 5 категориясының төрт жұптық кабеліне арналған;
  
• 
  100 Base-FX - көпмодальді оптоталшықты кабельге арналған, екі талшық қолданылады.
  

- Fast Ethernet технологиясының кадрларының форматтары 10 мегабиттік Ethernet желісінің технологиясының кадрларының форматтарынан ерекшеленбейді.

• 
  Кадр аралық интервал (IPG) 0,96 мкс-ке тең, ал биттік интер­вал - 10 нс. Биттік интервалдарда өлшенген рұқсат алгоритімінің барлық уақытша параметрлері (кейінге қалдыру интервалы, минимальды ұзындықтың кадрын беру уақыты және т.б. бұрынғыдай қалды, сондықтан MAC деңгейіне қатысты стандарт бөлімдеріне өзгертулер енгізілмеді.
  
• 
  Ортаның ерікті жағдайының белгісі болып Idle символының ол арқылы берілуі табылады (Ethernet 10 Мбит/с стандарттарындағыдай сигналдардың жоқ болуы емес).
  

- келісу деңгейі (reconciliation sublayer);

-ортадан тәуелсіз интерфейс (Media Independent Interface, MІІ);

- физикалық деңгей құрылғысы (Physical layer device, PHY).

Келісу деңгейі AUI интерфейсіне есептелген MAC деңгейі МІІ интерфейсі арқылы физикалық деңгеймен жұмыс істей алуы үшін керек.

(РНҮ) физикалық деңгейінің құрылғысы өз кезегінде бірнеше ішкі деңгейлерден құралады.

МІІ разъемының AUІ разъемына қарағанда 40 контактылары болады. MІІ кабелінің максимальді ұзындығы 1 м-ді құрайды. МІІ интерфейсі бойынша берілген сигналдардың 5В амплитудасы болады.

Қайталауыштарда салынған, Fast Ethernet желілерінің шектеулері. Fast Ethernet қайталауыштары екі класқа белінеді. I класының қайталауыштары мәліметтерді логикалық кодтаудың барлық типтерін қалай 4В/5В болса, дәл осылай 8В/6Т қолдайды. – II класс қайталауыштары логикалық кодтаудың тек қандай да бір типін не 4В/5В, не 8В/6Т қолдайды. Яғни, I класс қайталауыштары логикалық кодтардың 100 Мбит/с биттік жылдамдықпен трансляциясын орындауға рұқсат етеді, ал II класс қайталауыштарына бұл операцияға рұқсат етілмеген.

Сондықтан I класс қайталауыштарының физикалық деңгейінің барлық үш типі: 100Base-TX, 100Base-FX және 100Base-T4 бола алады. - II класс қайталауыштарында 100Base-T4-тің барлық порттары, не 100Base-TX-тің және 100Base-FX-тің порттары болады, соңғылар бір 4В/5В логикалық кодты колданатын болғандықтан.

Коллизиялардың бір доменінде тек I кластың бір қайталауышының болуына рұқсат етіледі. Бұл мұндай қайталауыш сигналдарды тарату кезінде 70bt сигнализациясының әртүрлі жүйелерінің трансляциясының қажеттілігі үшін.

II класс қайталауыштары TX/FX порттарына арналған 46 bt және Т4 порттарына арналған 33,5 bt сигналдарды беру кезінде аз күтуді енгізеді. Сондыктан II класс қайталауыштарының максимальді саны коллизиялардың доменінде - 2, олар 5 м-ден ұзын емес кабельмен өзара қосылған болуы керек.

Fast Ethernet-тің аса үлкен емес саны үлкен желілерді салу кезінде қатерлі кедергі болып табылмайды, коммутаторларды және маршрутизаторларды қолдану желіні коллизиялардың әркайсысы бір немесс екі қайталауыштарында салына алатын бірнеше домендеріне бөледі. Желінің жалпы ұзындығында мұндай жағдайда шектеулер болмайды.

I класс қайталауыштары негізіндегі желілердің параметрлері

- 100 Мбит/с-қа дейінгі деректердің жіберілуінің биттік жылдамдығын көтеру;

- желінің қайтару тұрақтылығын көтеру стандарты процеду­ра арқылы қалпына келтіру, оның әр түрлі қайтаруларынан кейінгі – кабельдің істен шығуы, тораптың түзетусіз жұмысы, концентратордын, жоғары дәрежедегі тізбектегі бөгелістердің тууы және т.б;

- потенциальді өткізудің икемділік желісі асинхронды және

FDDI желісі екі оптоталшықты сақина негізінде құралады, негізгі және резервті жолмен деректердің желінің тораптар арасымен жіберілуін қамтамасыз етеді. Екі сақинаның бар болуы - бұл негізгі қайтару тұрақтылығын жоғарылату тәсілі. FDDI желісіңде және торабында сенімділіктің жоғары потенциалымен қолданғысы келеді, бірақ екі сақинаға қосылулы болуы керек.

Желінің жұмыс режимінде деректер барлық тораптар арқылы және тек бірінші (Primary) сақинаның барлық кабельдер учаскесі арқылы өтеді, бұл режим Thru режимі деп аталған, яғни «бастан аяқ» немесе «транзитті». Екінші сакина (Secondary) бұл режимде қолданылмайды.

Қайтарудан қандай да бір түріне орай бірінші сақинаның бөлігі деректерді бере алмайды, бірінші сақина екінші сақинамен бірігеді де бүтіндей сақинаны қайта құрады. Бұл желінің жұмыс режимі Wrap деп аталады, яғни сақиналардың «жималауы» немесе «жиюы». Жималау операциясы FDDI желілік адаптерлердің және/немесе концентраторлардың құралдарымен өндіріледі. Бұл процедураны қысқарту үшін бірінші сақинаның деректері бір бағытта, ал екіншісінде керісінше бағытқа беріледі. Сондықтан екі сакинадан бүтін сақина өңдегенде станция қабылдағыштары көрші станция-ньщ кабылдағышыпа қосылулы болады, яғни көрші станциялармен ақпаратты дұрыс жіберуге және қабылдауға мүмкіндік береді.

FDDI стандартында әр түрлі процедураларға көп көңіл бөлінеді, содан кейін желіде қайтарудың бар болуын анықтауға, қажетті реконфигурация жүргізуге болады. FDDI желісі өзінің бірлік қайтаруда оның элементтерінің жұмысқа жарамдылығын қалпына келтіре алады. Көптеген кайтаруларда желі бірнеше байланыспаған желілерге ыдыратады. FDDI технологиясы екінші сақинамен камтамасыз етілген, резервтелген байланыстардың бар болуына негізделетін желіде деректердің жіберілуін механизмдердің реконфигура­ция жолымен Token Ring технологиясында қайтарудың табылуы механизмдерді толықтырады.

Сақина FDDI желісінде деректердің жіберілуін жалпы бөлінетін орта ретінде қарастырылады, сондықтан бұл үшін арнайы рұқсат ету әдісі анықталған. Бұл әдіс Token Ring желісінің рұқсат ету әдісіне өте жақын және сонымен қатар маркерлі сақинаның әдісі - token ring деп аталады.

Рұқсат ету әдісінің айырмашылығы FDDI желісінде маркерді ұстау уақыты Token Ring желісіндегідей мөлшері болып табылмайды деп қорытындылайды. Бұл уақыт сақинаның жүктелуіне байланысты, егер аса үлкен емес жүктеу кезінде ол үлкейеді, ал қайта жүктегенде 0-ге дейін кішіреюі мүмкін. Мұндай рұқсат ету әдісіндегі өзгерістер трафиктің асинхронына катысты кадрлардың жіберілуінің кешігуін сынамайды. Синхронды трафик үшін маркерді ұстау уақыты бұрынғыдай белгіленген мөлшері болып қалады. Кадрлардың приоритетінің механизмі Token Ring технологиясында аналогты қабылданған, ал FDDI технологиясында қабылданбаған. Технологияның өңдеушілері трафиктің бөлінуі 8 деңгейлі приоритеттердің трафикті синхронды және асинхронды деп екі класқа бөлу шығынды және жеткілікті, әрқашанда қызмет етіледі, тіпті сақинаны қайта жүктегенде.

Қалған кадрларды жіберу сақина станциясынын, аралығының MAC деңгейінде толығымен Token Ring технологиясына сәйкес келеді. FDDІ станциялары маркерді ерте босату алгоритмін қабылдайды, 16 Мбит/с жылдамдығымен Token Ring желісі де.

MAC деңгейінің адрестері IEEE 802 форматы технология үшін стандартты болады. FDDI кадрының форматы Token Ring кадр форматына жақын, негізгі айырмашылығы жолдар приоритеттерінің болмауында. Адресті білу белгісі, Token Ring желісінде бар жіберуші станциясындағы кадрларды өңдеу процедуралары, аралық станциясымен және алушы станциясына кадрды көшіруге және қателерді сақтауға рұқсат етеді.

Құрылымды протоколдарын кадрды FDDІ технологиясында иллюстрациялайтын жеті деңгейлі OSI. FDDI модельдері физикалық деңгейдің протоколын және деңгей астындағы протоколдық каналдық деңгейдің (MAC) ортаға кіруге болатынын анықтайды. Локальді желілердің баска да көп технологияларында, FDDІ технологиясында IEEE 802.2 стандартында анықталған, LLC деректерді басқару каналы мен деңгей асты протоколы қолданылады. Осылайша, FDDI технологиясы ІЕЕЕ-де емес ANSI институтында өңделген және стандартталғанына қарамастан ол толығымен 802 стандарттарының құрылымына жазылады.

FDDI желілерінің қайтару тұрақтылығы протоколдармен және басқа деңгейлермен қаматамасыз етіледі: физикалық деңгейдін көмегімен физикалық себептермен желіні қайтару шектеледі, мысалы кабельдің үзілуі, ал MAC деңгейінің көмегімен – желінің логикалык қайтаруы, мысалы маркердің жіберілуінің керекті ішкі жолы мен деректер кадрларының концентратордың порттар арасындағы жоғалуы.

Егер де FDDI сақина станциясында асинхронды кадрды (кадр типі үстіңгі деңгейдің протоколымен анықталады) жіберу керек болса, онда маркерді aлy мүмкіндігін түсіндіру үшін оның келесі пайда болғанында станция алдыңғы маркердің келер уақытынан бастап жүрген уақыт интервалын өлшеу керек. Бұл интервал маркерді айналу уақыты деп аталады (Token Ratation Time, TRT). TRT интервалы TOpr сақинасымен маркерді айналу максимальді жіберілетін уақытпен және басқа мөлшермен салыстырылады. Егер Token Ring технологиясында максимальді жіберілген маркерді айналу уақыты бекітілген мөлшер болып табылады, онда FDDI технологиясында станциялар сақина инициализациясы уақытында Т_Орг мөлшері туралы келіседі. Әрбір станция Т_Орг өзінің мәнін ұсынуға болады, нәтижесінде сақина үшін минимальды ұсынылған станциялар уақыты орнатылады. Бұл станцияларда жұмыс жасайтын қосымшалар талабын ескеруге мүмкіндік береді. Синхронды қосымшаларды желіге деректерді аса үлкен емес бөліктермен жиі жіберу керек, ал асинхронды қосымшалар желіге рұқсатты сирек алады, бірақ үлкен бөліктермен. Синхронды трафикке жіберілетін станцияларға жоғары бағалау беріледі.

Осылайша, маркердің кезекті түсуі асинхронды кадрдың берілуі үшін TRT маркерді айналудың нақты уақыты ТОрг максимальді мүмкін мәнімен салыстырылады. Егер сақина жүктелмесе, онда маркер ертерек келеді, ТОрг интервалы жоғалғанша, онда TRT

Егер де сақина жүктелген және маркер қалып қалса, онда TRT интервалы Т_Орг-ден көп болады. Мұндай жағдайда станция асин­хронды кадр үшін маркерді ұстауына болмайды. Егер желінің барлық станциялары тек асинхронды кадрларды жіберсе, ал маркер сақина бойымен өте акырын айналым жасаса, онда барлық станция­лар маркерді қайталау режимінде өткізеді, марка тез кезекті айналымын жасайды және келесі жұмыс циклінде станция маркерді басып алуға және өз кадрларын жібере алады.

FDDI рұқсат ету әдісі асинхронды трафик үшін адаптивті болып табылады және желіні уақытша жүктеуді реттеп отырады.

FDDІ технологиясының қайтару тұрақтылығы

Қайтару тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін FDDI стандар­тында бірлік және екілік оптоталшықты сақинаны құру қарастырылған. FDDI стандартында желіге станцияның екі түрін қосуға болады. Бірінші және екінші сақиналарға бір уақытта қосылуы екілік деп аталады (Dual Attachment). Тек бір ғана сақинаға қосылу бірлік қосылу деп аталады (Single Attachment, SA).

FDDI стандартында желіде бар соңғы торап - станциялар (Station), сонымен қатар концентраторлар қарастырылған (Concen­trator). Станциялар мен концентраторлар үшін желіге қосылудың кез келген түрі - бірлік және екілік сияқты дейік. Сәйкесінше мұндай құрылғылардың сәйкес атгары бар: SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual Attachment Station), SAC (Single Attachment Concentrator) және DAC (Dual Attachment Concentrator).

Кабельдің бір қайтара үзілуі жағдайында екілік қосылу құрылғылары арасында FDDI желісі автоматты реконфигурация арқылы ішкі жолдармен жіберілетін кадрларды концентраторлардың порттары арасындағы тұрақты жұмысты жалғастыра алады. Кабельдің екі қайтара үзілуі FDDI-дан тыс екі желінің пайда болуына әкеледі. Кабель үзілгенде, бірлік қосылғышпен станцияға барған ол үзілген болып шығады, ал сақина берілген станцияға қосылған, жалпы жолдан жойылған порт М концентраторындағы ішкі жолында реконфигурация арқылы жұмыс жасай береді.

Желінің жұмысқа жарамдылығын сақтау үшін екілік қосылғышпен станциядағы қорегін өшіргенде, DAS станциясында да, айналып өту жолын құратын әр түсті ағымдар үшін станциядан алатын қоректер жоғалғанда оптикалық айналып өту ауыстырып - қосқышпен (Optical Bypass Switch) жабдықталған болуы керек.

DAS станциялары немесе DAC концентраторларын негізгі және резервгі байланыстармен бұтақ тәрізді құрылымды құра екі портқа біреуін М немесе екі концентраторларды қосуға болады. Үнсіз келісім бойынша А порты - резервті, В порты негізгі байланысты ұстанады. Мұндай конфигурация Dual Homing қосылуы деп аталады. Қайтару тұрақтысы концентраторлардың және станциялардың уақытша интервалдарымен маркердің циркуляциясы және кадрларды SMT тұрақты бақылау деңгейі арқылы ұстанады, сонымен қатар желідегі көрші порттармен арасындағы физикалық байланыстың бар болуы. FDDI желісінде ерекшеленген активті мони­торы жоқ барлық станциялары және концентраторлары тең және нормадан ауытқуды тапқанда олар желіде және оның реконфигурациясында қайта инициализациялау процесін бастайды.

Концентраторларда және желілік адаптерлерде ішкі жолдардың реконфигурациясы арнайы оптикалық ауыстырып қосқышпен орындалады, өзінің жарық сәулесін бағыттайды және оның күрделі конструкциясы бар.

Желінің жауапты учаскелерінде қолдану үшін ірі желілер арасындағы магистральді байланыстар, мысалы мекеме желілерімен, сонымен қатар жоғары өндірістік серверлердің желіге қосылу үшін FDDI технологиясы өңделді. Сондықтан бастысы - өңдеушілер үшін протокол деңгейінде қайтару тұрақтылығын және желінің тораптары арасындағы үлкен қашықтықты жоғары жылдамдықпен деректердің жіберілуін қамтамасыз ету болды. Барлық осы мақсаттарға қол жеткізілді. Нәтижесінде FDDI технологиясы сапалы, бірақ қымбат болып шықты. Өте арзан нұсқаның пайда болуы иректелген жұптар үшін FDDI желісіне бір тораптың қосылуының бағасы көпке түскен жоқ. Сондықтан тәжірибе көрсеткендей, FDDI технологиясының негізгі қолдану облысы - MAN класы бар, сонымен қатар үлкен қаланың желі масштабы, бірнеше мекемеден тұратын желілердің магистральдары болды. Клиенттерге арналған компьютерлер және тіпті үлкен емес серверлерге қосылу үшін технология өте кымбат.

Нәтижесінде желілік мамандар 90-жылдан бастап қымбат емес және жоғары жылдамдықты технологияларды құру жолдарын іздей бастады, мұны 80-жылдары Ethernet және Token Ring технологиялары жасағандай, олар корпоративті желілерде ойдағыдай жұмыс жасады.

Бақылау сұрақтары:

1. Ethernet технологиясы.

2. Token Ring технологиясы.

3. FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN,

4. Gigabit Ethernet технологиялары.