- Перемігши в конкурентній боротьбі з 100VG-AnyLAN технологія Fast Ethernet стала в даний час стандартом...
- Повторювачі КЛАСУ I І II
- нарощувати КОНЦЕНТРАТОРИ
- МАКСИМАЛЬНИЙ Діаметр МЕРЕЖІ
- топологічних ПРАВИЛА
- НАСТУПНИЙ ВИТОК
Перемігши в конкурентній боротьбі з 100VG-AnyLAN технологія Fast Ethernet стала в даний час стандартом де-факто для передачі даних в локальних мережах зі швидкістю 100 Мбіт / с. ПОДІБНОСТІ ТА ВІДМІННОСТІ Повторювачі КЛАСУ I І II нарощувати КОНЦЕНТРАТОРИ МАКСИМАЛЬНИЙ Діаметр МЕРЕЖІ топологічних ПРАВИЛА НАСТУПНИЙ ВИТОК
З часу прийняття стандарту Fast Ethernet пройшло три роки. За цей період нова технологія виконала гігантський шлях. Продукція, що сьогодні (у тому числі і в Росії) сервери комплектуються в більшості своїй навіть не платами Ethernet на 10/100, а просто платами 100BaseT. Устаткування подешевшало настільки, що установка мережі 10BaseT дає лише невеликий виграш у витратах при на порядок гіршої продуктивності. Все це дозволяє говорити, що Fast Ethernet стає фактично стандартом для сучасних локальних мереж. Зважаючи на значимість цієї технології ми вирішили нагадати читачам про закладені в ній принципи, незважаючи на те що раніше LAN вже публікував матеріал на цю тему (див. Статтю Лі Че під назвою "Fast Ethernet" в лютневому номері за 1996 рік). У цій статті ми розглянемо такі що не знайшли свого відображення в попередній публікації моменти, як правила топології, види повторителей і ін.
ПОДІБНОСТІ ТА ВІДМІННОСТІ
Стандарт 100BaseT є прямим спадкоємцем 10BaseT. Він використовує той же метод доступу до середовища CSMA / CD і той же формат кадрів, що і його попередник. Іноді навіть говорять, що Fast Ethernet - це той же Ethernet, тільки в десять разів швидше. Однак це не зовсім так, причому деякі відмінності - наприклад в діаметрі, або протяжності, мережевого сегмента - є наслідком подібності застосовуваних протоколів.
Як і Ethernet, його швидкий аналог визначено для цілого ряду кабелів, в тому числі кручений пари Категорій 3, 4, 5 і многомодового і одномодового волоконно-оптичного кабелю. Однак в цьому списку ви не знайдете ні товстого, ні тонкого коаксіального кабелю. Це пов'язано з тим, що коаксіал був практично витіснений кабелем з крученими парами. Відмова від коаксіальних кабелів визначив ще одна відмінність між двома технологіями: 100BaseT передбачає тільки фізичну топологію "зірка", хоча логічно це як і раніше "шина".
Максимальний діаметр сегмента Fast Ethernet значно менше, ніж у Ethernet. Це обмеження пов'язане з тим, що при збереженні мінімальної довжини кадру і збільшенні швидкості передачі на порядок колізію можна виявити тільки при відповідному зменшенні протяжності домену колізій.
Крім того, правила топології для цих двох технологій сильно відрізняються. Так, наприклад, сегмент Fast Ethernet має всього один або два повторювача в залежності від його типу, в той час як в Ethernet це число може дорівнювати чотирьом. (Більш докладно правила топології ми розглянемо трохи нижче.)
Нарешті, на фізичному рівні 100BaseT використовує зовсім інші методи передачі сигналів: так, замість манчестерського кодування 100BaseTX / FX використовує так зване кодування 4B / 5B, а 100BaseT4 - 8B / 6T, тому вони не сумісні з 10BaseT. В принципі якщо плата / концентратор підтримує автоузгодження, то вона / він може визначити факт підключення до концентратора / платі по 10BaseT, але це аж ніяк не означає сумісності між 10BaseT і 100BaseT на фізичному рівні - просто пристрій на 10/100 Мбіт / с працює у відповідному режимі.
Повторювачі КЛАСУ I І II
Стандарт 802.3u (саме цей номер був присвоєний 100BaseT) визначає два типи повторителей (концентраторів) - Класу I і Класу II. Повторювачі працюють на фізичному рівні. Вони приймають електричний сигнал, регенерують його (відновлюють його форму) і передають на всі порти (крім того, через який сигнал був отриманий). Ця процедура пов'язана з невеликою затримкою. Її максимальна величина для кожного класу точно визначена стандартом. Повторювачі не виробляють буферизації кадру (т. Е. Не очікують завершення його передачі) і передають сигнал на всі порти відразу по його прибутті. Порти повторювача пов'язані шиною.
Одне з відмінностей між повторювачами двох класів полягає в їх конструкції. Повторювачі класу I повністю декодують аналоговий сигнал і перетворюють його в цифрову форму, перш ніж передавати на інші порти. Вони можуть мати порти 100BaseT4, 100BaseTX, 100BaseFX або будь-яку їх комбінацію. З цієї причини вони називаються іноді транслює повторителями. Повторювачі класу II направляють надійшов на один з портів аналоговий сигнал безпосередньо на всі інші порти без перетворення його в цифровий вигляд. Вони можуть мати порти тільки одного виду (100BaseT або 100BaseTX / FX). Повторювачі класу II мають меншу затримку, ніж повторювачі Класу I, зважаючи на менших накладних витрат на просування пакета з одного порту на інший. Різниця між повторювачами проявляється також у тому, що один сегмент мережі Fast Ethernet може містити тільки один повторювач Класу I або два повторювача Класу II, причому один і той же сегмент не може мати повторювачі обох типів.
Повторювачі класу II можуть бути з'єднані один з одним за допомогою кабелю, правда, його протяжність не може перевищувати 5 м. Один кінець сполучного кабелю підключається до спеціального порту повторювача - так званого порту для каскадування (uplink port), а інший - до звичайного порту на другому концентраторе (див. Малюнок 1). Звичайний порт повторювача має інтерфейс MDI-X, в той час як порт для каскадування має той же інтерфейс, що і мережева плата - MDI. Деякі моделі повторювачів передбачають можливість перемикання з інтерфейсу MDI-X на MDI, і назад. Таким чином, порт для каскадування може використовуватися в якості звичайного порту повторювача, якщо він не задіяний для підключення іншого концентратора. Повторювачі цього типу мають досить жорстке обмеження на час затримки, тому проводити їх набагато складніше, а загальне число портів, як правило, не перевищує 24-36 штук. По суті вони мають лише одну реальну перевагу над повторювачами Класу I: з огляду на незначність затримки вони дозволяють підключати робочі станції по довшим відрізках кабелю.
Малюнок 1.
Концентратори Класу II мають порт для каскадування з інтерфейсом Mdi-x для підключення до іншого повторителю того ж класу.
нарощувати КОНЦЕНТРАТОРИ
Концентратори можна нарощувати за допомогою установки в стек або в шасі. Стековий концентратор можна розглядати як повторювач з передбаченої в ньому можливістю розширення. Стекові концентратори створюються зазвичай на основі повторювачів Класу I, так як згадані обмеження на час затримки довгий час перешкоджали створення стекових концентраторів на основі повторювачів Класу II. Вони складаються з декількох незалежних пристроїв, взагалі кажучи, з довільним числом портів кожне. Крім звичайних портів такий повторювач має зовнішнє з'єднання для підключення інших повторителей. Як і звичайний повторювач, стековий концентратор є розділяються пристроєм, тому чим більше портів, тим менше доступна кожному з них пропускна здатність.
Архітектура стекового концентратора представлена на рисунку 2. Через порт А прийшов кадр надходить на нижню пристрій в стеці. Як і в разі звичайного автономного повторювача, кадр передається на всі порти в цьому пристрої, а також в об'єднавчу шину стекового концентратора (В), по якій він передається на наступний пристрій в стеці (С). Процес повторюється, поки кадр не буде переданий всіх пристроїв стека. Таким чином, об'єднані в стек повторювачі діють як один великий розширюваний повторювач.
Малюнок 2.Пов'язані об'єднавчої шиною повторювачі утворюють єдиний пристрій. Вступники пакети передаються по шині в інші модулі концентратора.
Купивши один концентратор з необхідним числом портів, адміністратор може потім поступово нарощувати його в міру необхідності. Така розширюваність укупі з невисокою ціною за порт робить стекові концентратори вельми привабливими пристроями для створення розділяється мережі Fast Ethernet. Однак стекові концентратори нарощуються не до нескінченності. В першу чергу це обмеження стосується максимальної кількості повторювачів в стеці. Висота стека багато в чому залежить від об'єднавчої шини і, як правило, не перевищує восьми пристроїв. Як правило, додавання чергового пристрою в стек скорочує ефективний мережевий діаметр на 10 м. Таким чином, стек з восьми повторителей відповідає 80 м кабелю з кручений пари.
Концентратори у вигляді шасі є корпус з контактної панеллю і декількома слотами для установки модулів, причому найчастіше останніми можуть бути повторювачі, мости, комутатори, маршрутизатори не тільки для Ethernet, Fast Ethernet, а й для інших технологій типу Token Ring, FDDI, т. е. вони є своєрідними "концентраторами концентраторів". Вони характеризуються високою стійкістю до відмов, розширюваністю, модернізовані і, як наслідок, високою ціною.
МАКСИМАЛЬНИЙ Діаметр МЕРЕЖІ
Електричному сигналу потрібен якийсь час для проходження по кабелю. Кожен повторювач вносить свою затримку: вона визначається різницею між часом надходження сигналу і часом передачі ресінхронізірованного сигналу через всі порти повторювача. Нарешті, мережевий платі потрібен час на обробку кадру. Загальна затримка поширення складається з затримки на мережевий платі, в кабелі та на концентраторі. Як вже говорилося, мінімальний розмір кадру в Fast Ethernet той же самий, що і в Ethernet, тому затримка поширення зумовлює зменшення максимального діаметра сегмента з 2500 до 205 м (двохсот п'яти!), Т. Е. На порядок.
Затримка в кабелі при 100 Мбіт / с та ж, що і при 10 Мбіт / с, вона становить 0,55 мкс в одному напрямку на відрізку 100 м в разі кабелю UTP. Повторювачі на 100 Мбіт / с передають сигнали трохи швидше, ніж їх 10-мегабітні аналоги, - затримка становить від 0,35 до 0,7 мкс залежно від класу повторювача. Мережева плата вносить затримку 0,25 мкс. Склавши всі ці затримки і помноживши на два, ми отримуємо затримку поширення сигналу від одного крайнього вузла до іншого, і назад. Ця величина повинна бути менше, ніж 5,12 мкс - час передачі кадру мінімального розміру зі швидкістю 100 Мбіт / с, відповідно до формули:
2 * (затримка на повторителе + затримка в кабелі + затримка на MAU)
Звідси видно, що 100BaseT дозволяє мати два відрізки кабелю з кручений пари довжиною 100 м і один, максимум два, повторювач.
топологічних ПРАВИЛА
Стандарт передбачає два набору топологічних правил організації колізійного домену, званих моделями. Правила моделі 1 припускають, що всі компоненти - мережеві інтерфейси, кабель, концентратори - вносять найбільшу допустиму стандартом затримку. Правила моделі 2 враховують реальну затримку поширення і дозволяють створювати сегмент більшої протяжності, але вони значно складніше і застосовуються тільки, коли потрібно створити сегмент з діаметром, близьким до граничного.
У свою чергу, правила моделі 1 передбачають три рекомендовані конфігурації колізійного домену, при цьому всі вони повинні відповідати таким загальним обмеженням:
- "Протяжність будь-якого відрізка мідного кабелю з кручений пари Категорії 3, 4 або 5 не повинна бути більше 100 м;
- "Протяжність будь-якого відрізка волоконно-оптичного кабелю не повинна перевищувати 412 м.
Перша конфігурація складається з пов'язаних безпосередньо двох вузлів. Вузлом може бути будь-який компонент мережі, такий як робоча станція, принтер, комутатор і т. Д., За винятком концентратора. Друга конфігурація включає тільки один повторювач Класу I або II, а третя конфігурація включає два повторювача Класу II (нагадаємо, що вони з'єднуються по мідному кабелю довжиною не більше 5 м). Топологічні правила для другої і третьої конфігурацій проілюстровані на рисунку 3.
Малюнок 3.
Діаметр мережі 100BaseT може варіюватися від 200 до 320 м в залежності від виду кабелю, а також класу і числа повторителей.
Якщо максимальна довжина відрізка мідного кабелю в будь-якому випадку дорівнює 100 м, то протяжність волоконно-оптичного кабелю залежить від того, які порти має повторювач (TX або T4) і до якого класу він належить. Крім того, якщо реальна довжина відрізка кабелю з кручений пари менше ста метрів, то довжину відрізка волоконно-оптичного кабелю можна пропорційним чином збільшити. Загальне правило таке - зі зменшенням довжини максимального відрізка мідного кабелю на 1 м відрізок волоконно-оптичного кабелю можна подовжити на 1,19 м.
НАСТУПНИЙ ВИТОК
Швидкий Ethernet поступово витісняє свого попередника з локальних мереж. Але, як і він, Fast Ethernet є розділяється технологією, тому при збільшенні числа вузлів в сегменті навіть ця збільшена пропускна здатність швидко вичерпується, особливо в разі мультимедійного трафіку. Крім того, Fast Ethernet накладає досить жорсткі обмеження на діаметр мережевого сегмента. Обидва ці обмеження можна подолати за допомогою комутації Ethernet. Вона дозволяє надати кожному вузлу, наприклад сервера, виділений канал на 100 Мбіт / с. Однак більш детально ми поговоримо про комутації в наступний раз.
Дмитро Ганьжа - відповідальний редактор LAN. З ним можна зв'язатися за адресою: [email protected] .
