Високошвидкісні мережі

2.2 Високошвидкісні мережі.

Введення. 2
АТМ 3
Модель STM 4
Перехід на ATM 5
Статистичне мультиплексування 5
Типи мережевих користувацьких інтерфейсів ATM 5
Формат даних ATM 6
Рівень протоколу ATM 6
Фізичний рівень 6
Контроль проходження даних 6
100VG-AnyLAN 8
Топологія 8
Устаткування 8
100VG-AnyLAN і модель OSI 9
Кадр передачі 100VG-AnyLAN 10
Фізичний рівень мереж 100VG-AnyLAN 11
Управління передачею даних у мережах 11
Fast Ethernet 12
100BaseT - старший брат 10BaseT 12
ЗБЕРЕЖЕННЯ ПРОТОКОЛУ 13
ТРИ ВИДУ FAST ETHERNET 14
БІГУН на короткі дистанції 14
ЯК ВСТАНОВИТИ 100BASET 15
Оманна ШВИДКІСТЬ 15
Мережі Gigabit Ethernet. 16
Стандартизація Gigabit Ethernet. 16
СТАНДАРТИ GIGABIT ETHERNET 17
Диференціальні ЗАТРИМКА 17
РОЗШИРЕННЯ НЕСУЧИХ 18
Буферні РОЗПОДІЛЬНИК 19
МЕХАНІЗМИ КОНТРОЛЮ ПОТОКІВ 19
ОСНОВНІ ПРОГРАМИ 19
Гигабітні обладнання 19
Де і як застосовувати Gigabit Ethernet 20
Gigabit Ethernet на UTP 22
Проблеми Gigabit Ethernet. 22
верстовий стовп 24
FDDI 25
Fibre Channel 26
Основи frame relay 28
Проблеми стандартизації 28
Логічна характеристика протоколу FR 28
Процедурна характеристика протоколу FR 28
Управління доступом і захист від перевантажень 29
Адресація в мережах FR 30
Інтерфейс локального управління 30
Логічна характеристика LMI 31
Процедурна характеристика LMI 31
Деякі додатки 32
комутовані віртуальні канали 33
Ретрансляція кадрів і мовний трафік 33
Майбутнє високошвидкісних мереж. 36
КОМУ ЦЕ ПОТРІБНО? 36
набираючи швидкість 37
ПРОБЛЕМИ ВІДСТАНІ 38
ЯКІСТЬ ПОСЛУГ 39
ЧОГО НАМ ЧЕКАТИ? 40
Невеличка затримка 40
Висновки 42

Введення.

Нові вимоги до продуктивності мереж, що пред'являються сучаснимидодатками, такими як мультимедіа, розподілені обчислення, системиоперативної обробки транзакцій, викликають нагальну потребурозширення відповідних стандартів. Звичний десятімегабітний Ethernet,довгий час займає чільні позиції, в усякому разі, дивлячись з
Росії, активно витісняється більш сучасними і суттєво більш швидкимитехнологіями передачі даних.

На ринку високошвидкісних (понад 100 Мбіт/с) мереж, пару років томупредставлених лише мережами FDDI, сьогодні пропонується близько десяткарізних технологій, як розвиваючих вже існуючі стандарти, так ізаснованих на концептуально нових. Серед них слід особливо виділити:
. Старий добрий оптоволоконний інтерфейс FDDI, а також його розширений варіант, FDDI II, спеціально адаптований для роботи з інформацією мультимедіа, і CDDI, який реалізує FDDI на мідних кабелях. Всі версії FDDI підтримують швидкість обміну 100 Мбіт/с.

. 100Base X Ethernet, що є високошвидкісний Ethernet з множинним доступом до серед і виявленням колізій. Дана технологія
- екстенсивний розвиток стандарту IEEE802.3.

. 100Base VG AnyLAN, нову технологію побудови локальних мереж, що підтримує формати даних Ethernet і Token Ring зі швидкістю передачі
100 Мбіт/сек за стандартними витим парах і оптоволокну.

. Gigabit Ethernet. Продовження розвитку мереж Ethernet і Fast Ethernet.

. ATM, технологію передачі даних, що працює як на існуючому кабельному обладнанні, так і на спеціальних оптичних лініях зв'язку. Підтримки швидкості обміну від 25 до 622 Мбіт/сек з перспективою збільшення до 2.488
Гбіт/сек.

. Fibre Channel, оптоволоконну технологію з комутацією фізичних з'єднань, призначену для додатків, що вимагають надвисоких швидкостей. Орієнтири - кластерні обчислення, організація взаємодії між суперкомп'ютерами і високошвидкісними масивами накопичувачів, підтримка сполук типу робоча станція - суперкомп'ютер. Декларовані швидкості обміну від 133 Мбіт до гігабіта в секунду (і навіть більше).

заманливо, але далеко не ясні обриси технології FFOL (FDDI Follow on
LAN), ініціативи ANSI, покликаної в майбутньому замінити FDDI з новим рівнем продуктивності 2.4 Гбайт/сек.

АТМ

АТМ - дитина телефонних компаній. Технологія ця розробляласядалеко не в розрахунку на комп'ютерні мережі передачі даних. ATM радикальновідрізняється від звичайних мережевих технологій. Основна одиниця передачі в цьомустандарті - це осередок, на відміну від звичного пакета. Осередок містить всобі 48 байт даних і 5 байт заголовка. Частково це необхідно, щобзабезпечити дуже маленьке час затримки при передачі мультимедійнихданих. (Фактично, розмір комірки з'явився компромісом між американськимтелефонними компаніями, які віддають перевагу розмір комірки 64 байти, ієвропейськими, у яких він дорівнює 32 байтам).

Пристрої АТМ встановлюють зв'язок між собою і передають дані повіртуальних каналах зв'язку, які можуть бути тимчасовими або постійними.
Постійна канал зв'язку - це шлях, по якому передається інформація. Вінзавжди залишається відкритим незалежно від трафіку. Тимчасові каналистворюються на вимогу і, як тільки передача даних закінчується,закриваються.

З самого початку АТМ проектувався як система комутації за допомогоювіртуальних каналів зв'язку, які забезпечують заздалегідь специфікованийрівень якості сервісу (Quality of Service - QoS) і підтримуютьпостійну або змінну швидкість передачі даних. Модель QoS дозволяєдодаткам запросити гарантовану швидкість передачі між приймачем іджерелом, не звертаючи уваги на те, наскільки складний шлях між ними. Кожен
АТМ - комутатор, зв'язуючись з іншим, обирають такий шлях, якийгарантує потрібної додатком швидкість.

Якщо система не може задовольнити запит, то вона повідомляє про цедодатком. Щоправда, існуючі протоколи передачі даних і програми немають ніякого поняття про QoS, так що це ще одна відмінна властивість,яке ніхто не використовує.

Завдяки наявності таких корисних властивостей АТМ нікого не дивуєзагальне бажання продовжувати вдосконалення цей стандарт. Але покиіснуючі реалізації обладнання досить обмежені початковимпідходом, який орієнтувався на інші, некомп'ютерні, завдання.

Наприклад, АТМ не має вбудованої системи широкомовного оповіщення
(це характерно для АТМ, є ідея, але немає стандарту). І хочаширокомовні повідомлення - одвічна головний біль для будь-якогоадміністратора, у деяких випадках вони просто необхідні. Клієнт, якийшукає сервер, повинен мати можливість розіслати повідомлення "Де сервер?",що б потім, отримавши відповідь, направляти свої запити вже безпосередньо попотрібною адресою.

Форум АТМ спеціально розробив специфікації для емуляції мережі - LANemulation (LANE). LANE перетворює "точка-точка"-орієнтовану АТМ мережу взвичайну, де клієнти та сервери бачать її як нормальну трансляціюмережа, що використовує протокол IP (а скоро і IPX). LANE складається з чотирьохрізних протоколів: протоколу конфігурації сервера (LAN emulationconfiguration service - LECS), протоколу сервера (LAN emulation server -
LES), протоколу загальних мовлення та невідомого сервера (Broadcast and
Unknown Server - BUS) і протоколу клієнта (LAN emulation client - LEC).

Коли клієнт за допомогою LANE намагається підключитися до мережі АТМ, тоспочатку він використовує протокол LECS. Оскільки АТМ не підтримуєширокомовних повідомлень, форум АТМ виділив спеціальну адресу LECS,який ніхто інший вже не використовує. Надсилаючи повідомлення за цією адресоюклієнт отримує адресу відповідного йому LES. Рівень LES забезпечуєнеобхідні функції ELAN (emulated LAN). З їх допомогою клієнт може отриматиадреса BUS-сервісу і послати йому повідомлення "підключився такий-то клієнт",щоб потім BUS рівень міг, отримуючи повідомлення, переслати його всімзареєстрованим клієнтам.

Для того щоб використовувати не АТМ протоколи, необхідно використовувати
LEC. LEC працює як конвертор, емуліруя звичайну топологію мережі, якумає на увазі IP. Оскільки LANE тільки моделює Ethernet, то він можеусунути деякі старі технологічні помилки. Кожен ELAN можевикористовувати різні розміри пакетів. ELAN, який обслуговує станції,підключені за допомогою звичайного Ethernet, використовує пакети розміром 1516байт, в той час як ELAN що забезпечує зв'язок між серверами можепосилати пакети по 9180 байт. Всім цим керує LEC.

LEC перехоплює широкомовні повідомлення і посилає їх BUS. Коли
BUS отримує таке повідомлення, то посилає його копію кожномузареєстрованому LEC. Одночасно, перед тим як розіслати копії, вінперетворить пакет назад в Ethernet-форму, вказуючи замість своєї адресиширокомовна.

Розмір чарунки в 48 байт плюс пятібайтовий заголовок є причиноютого, що тільки 90,5% пропускної смуги витрачається на передачу корисноїінформації. Таким чином, реальна швидкість передачі даних - всього лише
140 Мбіт/с. І це без урахування накладних витрат на встановлення зв'язку та іншіслужбові взаємодії між різними рівнями протоколів - BUS і LECS.

Так, АТМ - складна технологія і поки його використання обмежує
LANE. Все це суттєво стримує широке розповсюдження цього стандарту.
Правда, існує обгрунтована надія, що він дійсно будезастосовуватися, коли з'являться додатки, які зможуть скористатисяперевагами АТМ безпосередньо.

ATM - даної абревіатурою може позначатися технологія асинхронноїпередачі даних (Asynchronous Transfer Mode), а не тільки Adobe Type
Manager або Automatoc Teller Machine, що багатьом може здатися більшзвичним. Дану технологію побудови високошвидкісних обчислювальнихмереж з комутацією пакетів характеризує унікальна масштабованість відневеликих локальних мереж швидкостями обміну 25-50 Мбіт/сек дотрансконтинентальних мереж.

В якості середовища передачi використовується або кручена пара (до 155
Мбіт/сек) або оптоволокно.

ATM є розвитком STM (Synchronous Transfer Mode), технологіїпакетованних передачі даних і мови на великі відстані, традиційнощо використовується для побудови телекомунікаційних магістралей і телефонноїмережі. Тому перш за все ми розглянемо STM.

Модель STM

STM являє собою мережний механізм з комутацією з'єднань, дез'єднання встановлюється перш, ніж почнеться передача даних, ірозривається після її закінчення. Таким чином, взаємодіючі вузлизахоплюють і утримують канал, поки не визнають за необхідне рассоедініться,незалежно від того, вони передають дані або "мовчать".

Дані в STM передаються за допомогою поділу всієї смуги каналу набазові трансмісійні елементи, що називаються тимчасовими каналами абослотами. Слоти об'єднані в обойму, що містить фіксоване число каналів,пронумерованих від 1 до N. Кожному слоту ставиться у відповідність однез'єднання. Кожна з обойм (їх теж може бути кілька - від 1 до М),визначає свій набір з'єднань. Обійми надає свої слоти дляпідтримання зв'язку з періодом Т. При цьому гарантується, що протягомцього періоду необхідна обойма буде доступна. Параметри N, M і Твизначаються відповідними комітетами зі стандартизації і розрізняються в
Америці і Європі.

У рамках каналу STM кожне підключення асоціюється з фіксованимномером слота в конкретній обоймі. Одного разу захоплений слот залишається врозпорядженні з'єднання протягом усього часу існування цьогоз'єднання.

Чи не так, трохи нагадує вокзал, від якого в певномунапрямку з періодом Т відбуває поїзд? Якщо серед пасажирів є той,якому цей поїзд підходить, він займає вільне місце. Якщо такогопасажира немає, то місце залишається порожнім і не може бути зайняте нікиміншим. Природно, що пропускна здатність такого каналу губиться, дотого ж здійснити одночасно всі потенційні з'єднання (M * N)неможливо.

Перехід на ATM

Дослідження застосування оптоволоконних каналів у трансокеанських ітрансконтинентальних масштабах виявили ряд особливостей передачі данихрізних типів. У сучасних комунікаціях можна виділити два типи запитів:

- передача даних, стійких до деяких втрат, але критичним доможливих затримок (наприклад, сигнали телебачення високої чіткості ізвукова інформація);

- передача даних, не дуже критичних до затримок, але не допускаютьвтрат інформації (цей тип передачі, як правило, відноситься домежкомпьютерним обмінам).

Передача різнорідних даних призводить до періодичного виникненнязапитів на обслуговування запитів на обслуговування, вимагають великої смугипропускання, але при малому часу передачі. Вузол, часом, вимагає піковоїпродуктивності каналу, але відбувається це відносно рідко, займаючи,скажімо, одну десяту часу. Для такого виду каналу реалізується одне здесяти можливих з'єднань, на чому, природно, втрачається ефективністьвикористання каналу. Було б чудово, якщо б існуваламожливість передати тимчасово невикористовуваний слот іншому абоненту. На жаль, урамках моделі STM це неможливо.

Модель ATM була взята на озброєння одночасно AT & T і декількомаєвропейськими телефонними гігантами. (До речі, це може призвести до появивідразу двох стандартів на специфікацію ATM.)

Головна ідея полягала в тому, що необхідності в жорсткому відповідноз'єднання і номери слота немає. Досить передавати ІДз'єднання разом з даними на будь-який вільний слот, зробивши при цьому пакетнастільки маленьким, щоб у разі втрати втрата легко заповнювати б.
Все це неабияк скидається на комутацію пакетів і навіть називається схоже:
"швидка комутація коротких пакетів фіксованої довжини". Короткі пакетиє дуже привабливими для телефонних компаній, які прагнуть зберегтианалогові лінії STM.

У мережі ATM два вузли знаходять один одного по "віртуальному ідентифікаторомз'єднання "(Virtual Circuit Identifier - VCI), що використовується замістьномерів слота і обойми в моделі STM. Швидкий пакет передається в такій жеслот, як і раніше, але без будь-яких вказівок або ідентифікатора.

Статистичне мультиплексування

Швидка комутація пакетів дозволяє вирішити проблему невикористовуванихслотів за допомогою статистичного мультиплексування декількохз'єднань по одній лінії зв'язку відповідно до параметрів їх трафіку.
Іншими словами, якщо велика кількість сполук носять імпульсний характер
(співвідношення пікової активності до середньої - 10 або більше до 1), єнадія, що піки активності різних з'єднань будуть збігатися не занадточасто. У разі збігу один з пакетів буферизує поки не з'являтьсявільні слоти. Такий спосіб організації з'єднань при правильнопідібраних параметрах дозволяє ефективно завантажувати канали.
Статистичне мультиплексування, нездійсненне в STM, і єосновною перевагою ATM.

Типи мережевих користувацьких інтерфейсів ATM

Перш за все - це інтерфейс, орієнтований на підключення до локальнихмереж, які оперують кадрами даних (сімейства IEEE 802.x і FDDI). У цьомувипадку апаратура інтерфейсу повинна транслювати кадри локальної мережі велемент передачі мережі ATM, яка виступає в якості глобальної магістралі,зв'язує дві значно віддалених один від одного сегменту локальноїмережі.

Альтернативою може служити інтерфейс, призначений для обслуговуваннякінцевих вузлів, безпосередньо оперують форматами даних ATM. Такийпідхід дозволяє підвищити ефективність мереж, що вимагають значнихобсягів передачі даних. Для підключення кінцевих користувачів до такоїмережі використовуються спеціальні мультиплексори.

У метою адміністрування такої мережі на кожному пристрої виповнюєтьсядеякий "агент", що підтримує обробку адміністративних повідомлень,управління з'єднаннями і обробку даних відповідного протоколууправління.

Формат даних ATM

Пакет ATM, визначений спеціальним підкомітетом ANSI, повинен містити
53 байти.

5 байтів зайнято заголовком, решта 48 - змістовна частина пакета. Узаголовку 24 біта віддано ідентифікатором VCI, 8 біт - контрольні,решта 8 біт відведені для контрольної суми. З 48 байт змістовноїчастини 4 байта може бути відведено для спеціального адаптаційного рівня
ATM, а 44 - власне під дані. Адаптаційні байти дозволяють об'єднуватикороткі пакети ATM в більші суті, наприклад, в кадри Ethernet.
Контрольне поле містить службову інформацію про пакунок.

Рівень протоколу ATM

Місце ATM в Семирівнева моделі ISO - десь в районі рівня передачіданих. Правда, встановити точну відповідність не можна, оскільки ATM самазаймається взаємодією вузлів, контролем проходження і маршрутизацією,причому це здійснюється на рівні підготовки і передачі пакетів ATM.
Втім, точна відповідність і положення ATM в моделі ISO не настільки важливі.
Більш істотно - зрозуміти спосіб взаємодії з існуючими мережами
TCP/IP і особливо з програмими, які вимагають безпосередньоговзаємодії з мережею.

Додатків, які мають безпосередній інтерфейс ATM, доступніпереваги, що надаються гомогенної мережевої середовищем ATM.

Основне навантаження покладено на рівень "Управління віртуальнимисполуками ATM ", дешифрувального специфічні заголовки ATM, що встановлюєі розриває з'єднань, що здійснює демультиплексування івиконує дії, які від нього потрібні керуючим протоколом.

Фізичний рівень

Хоча фізичний рівень і не є частиною специфікації ATM, вінвраховується багатьма стандартизуються комітетами. В основному, в якостіфізичного рівня розглядається специфікація SONET (Synchronous Optical
Network) - міжнародний стандарт на високоскоростую передачу даних.
Визначено чотири типи стандартних швидкостей обміну: 51, 155, 622 і 2400
Мбіт/сек, що відповідають міжнародній ієрархії цифрової синхронноїпередачі (Synchronous Digital Hierarchy - SDH). SDH специфікує, якимчином дані фрагментіруются і передаються одночасно по оптоволоконнимканалах, не вимагаючи при цьому синхронізації каналів і тактових частот всіхвузлів, що беруть участь у процесі передачі і відновлення даних.

Контроль проходження даних

З-за високої продуктивності мереж ATM механізм, традиційноякий використовується в мережах ТСР, непридатний. Якщо б контроль проходження бувпокладений на зворотний зв'язок, то за час, поки сигнал зворотного зв'язку,дочекавшись виділення каналу і пройшовши всі стадії перетворення, досягнеджерела, той встигне передати кілька мегабайт в канал, не тільки викликавшийого перевантаження, але, можливо, повністю блокувавши джерело перевантаження.

Більшість стандартизуються організацій згідно з необхідністюцілісного підходу до контролю проходження. Його суть така: керуючісигнали формуються у міру проходження даних на будь-якій ділянці ланцюга івідпрацьовуються на будь-який найближчому передавальному вузлі. Отримавши відповіднийсигнал, призначений для користувача інтерфейс може вибрати, як йому вчинити --зменшити швидкість передачі або повідомити користувачеві про те, щопереповнення має місце.

В основному, ідея контролю проходження в мережах ATM зводиться до впливуна локальний сегмент, не зачіпаючи при цьому сегментів, які відчувають себедобре, і домагаючись максимальної пропускної здатності там, де цеможливо.

У липні 1993 року з ініціативи компаній AT & T і Hewlett-Packard буворганізований новий комітет IEEE 802.12, покликаний стандартизувати новутехнологію 100BaseVG. Дана технологія була високошвидкіснерозширення стандарту IEEE 802.3 (відомого також як 100BaseT, або
Ethernet на кручений парі).

У вересні компанія IBM запропонувала об'єднати в новому стандарті підтримку
Ethernet і Token Ring. Змінилося й назва нової технології - 100VG-
AnyLAN.

Технологія повинна підтримувати як вже існуючі мережеві додатки,так і знову створювані. На це спрямована одночасна підтримка форматівкадрів даних і Ethernet, і Token Ring, що забезпечує прозорість мереж,побудованих за новою технологією, для існуючих програм.

З деяких пір кручена пара повсюдно заміняє коаксильные кабелі. Їїпереваги - велика мобільність і надійність, низька вартість і більшепросте адміністрування мережі. Процес витіснення коаксильных кабелів йдеі в нас. Стандарт 100VG-AnyLAN орієнтований як на кручені пари (длявикористання придатне будь-який наявний кабельне господарство), так і наоптоволоконні лінії, що допускають значну віддаленість абонентів.
Втім, на швидкості обміну застосування оптоволокна не позначається.

Топологія

Оскільки 100VG покликана замінити собою Ethernet і Token Ring, вонапідтримує топології, що застосовуються для цих мереж (логічно загальна шина імаркерне кільце, відповідно). Фізична топологія - обов'язковозірка, петлі або розгалуження не допускаються.

При каскадному підключенні хабів між ними допускається тільки одна лініязв'язку. Освіта резервних ліній можливе лише за умови, що в кожниймомент активна рівно один.

Стандартом передбачено до 1024 вузлів в одному сегменті мережі, але череззниження продуктивності мережі реальний максимум більш скромний - 250вузлів. Схожими міркуваннями визначається і максимальне видалення міжнайбільш віддаленими вузлами - два з половиною кілометри.

На жаль, стандартом не допускається об'єднання в одному сегментісистем, що використовують одночасно формати Ethernet і Token Ring. Для такихмереж призначені спеціальні 100VG-AnyLAN мости Token Ring-Ethernet.
Зате у випадку конфігурації 100VG-Ethernet сегмент Ethernet зі звичайноюшвидкістю обміну (10 Мбіт/сек) може бути приєднаний за допомогою простогоперетворювача швидкості.

Відповідно до рекомендацій IEEE 802.1D між двома вузлами однієї мережіне може бути більше семи мостів.

Обладнання

Передавальні середовища. Для 100Base-T Ethernet використовуються кабелі, що містятьчотири неекрановані кручені пари. Одна пара служить для передачі даних,один - для вирішення конфліктів; дві пари, що залишилися не використовуються.
Очевидно, що передача даних по всіх чотирьох парах дасть виграш вчетверо.
Заміна стандартного "манчестерського" коду більш ефективним - 5B6B NRZ --дає виграш ще майже вдвічі (за рахунок передачі двох бітів даних за одинтакт). Таким чином, при лише незначно підвищення несучої частоти
(близько 20%), продуктивність лінії зв'язку підвищується в десять разів. Прироботі з екранованими кабелями, характерними для мереж Token Ring,використовуються два кручені пари, але при вдвічі більшій частоті (завдяки тому,що кабель екранований). При передачі по такому кабелю кожна паравикористовується як фіксованого однонаправленої каналу. За однієюпарі передаються вхідні дані, за іншою вихідні. Стандартне видаленнявузлів, на якому гарантуються параметри передачі - 100 метрів для партретьої та четвертої категорії і 200 метрів для п'ятого.

Допускається використання оптоволоконних пар. Завдяки такому носіюпокривається відстань збільшується до двох кілометрів. Як і у випадкуекранованого кабелю, використовується двонаправлене з'єднання.

Хаби 100VG можуть з'єднуватися каскадом, що забезпечує максимальневідстань між вузлами в одному сегменті на неекранованих кабелях до 2.5кілометрів.

Хаби. Головною дійовою особою при побудові мережі 100VG-AnyLAN єхаб (або концентратор). Всі пристрої мережі, незалежно від їх призначення,приєднуються до хабам. Виділяють два типи з'єднань: для зв'язку "вверх" і
"вниз". Під зв'язком "вгору" мається на увазі з'єднання з хабом більшевисокого рівня. "Вниз" - це з'єднання з кінцевими вузлами і хабами більшенизького рівня (по одному порту на кожен пристрій або хаб).

Щоб захистити дані від несанкціонованого доступу, реалізовано дварежиму роботи кожного порту: конфіденційний і публічний. Уконфіденційному режимі кожен порт отримує тільки повідомлення, адресованібезпосередньо йому, в публічному - всі повідомлення. Зазвичай публічний режимвикористовується для підключення мостів і маршрутизаторів, а також різногороду діагностичної апаратури.

Для того, щоб підвищити продуктивність системи, адресованіконкретного вузла дані тільки йому і передаються. Дані ж, призначенідля широкого мовлення, буферизує до закінчення передачі, а потімрозсилаються всім абонентам.

100VG-AnyLAN і модель OSI

У передбачуваному стандарті IEEE 802.12, 100VG-AnyLAN визначається нарівні передачі даних (2-й рівень Семирівнева моделі ISO) і нафізичному рівні (1-й рівень ISO).

Рівень передачі даних розбитий на два підрівня: логічного контролюз'єднання (LLC - Logical Link Control) і контролю доступу до середовища (MAC -
Medium Access Control).

Стандартом OSI на рівень передачі даних покладається відповідальність зазабезпечення надійної передачі даних між двома вузлами мережі. Отримуючи пакетдля передачі від більш високого мережевого рівня, рівень передачі данихприєднує до цього пакету адреси одержувача і відправника, формує знього набір кадрів для передачі і забезпечує надмірність, необхідну длявиявлення та виправлення помилок. Рівень передачі даних забезпечуєпідтримку форматів кадрів Ethernet і Token Ring.

Верхній підрівень - логічного контролю з'єднань - забезпечуєрежими передачі даних як з встановленням, так і без встановленняз'єднання.

Нижній підрівень - контролю доступу до середовища - при передачі забезпечуєостаточне формування кадру передачі відповідно до протоколу,реалізованим в даному сегменті (IEEE 802.3 або 802.5). Якщо ж мова йде проотриманні пакету, підрівень з'ясовує відповідність адреси, здійснюєперевірку контрольної суми і визначає помилки передачі.

Логічно MAC-підрівень можна розділити на три основні компоненти:протокол пріоритету запитів, система тестування з'єднань і системапідготовки кадрів передачі.

Протокол пріоритетів запитів - Demand Priority Protocol (DPP) --трактується стандартом 100VG-AnyLAN як складова частина MAC-підрівня. DPPвизначає порядок обробки запитів і встановлення з'єднань.

Коли кінцевий вузол готовий передати пакет, він відправляє хабу запитзвичайного або високого пріоритету. Якщо вузла нічого передати, він відправляєсигнал "вільний". Якщо вузол не активний (наприклад, комп'ютер вимкнено), він,природно, нічого не посилає. У разі каскадного з'єднання хабів призапиті вузлом передачі у хаба нижнього рівня останній транслює запит
"вгору".

Хаб циклічно опитує порти, з'ясовуючи їх готовність до передачі. Якщо допередачі приготувалися відразу декілька вузлів, хаб аналізує їх запити,спираючись на два критерії - пріоритет запиту і фізичний номер порту, доякого приєднаний передавальний вузол.

Спочатку, природно, обробляються запити високого пріоритету. Такіпріоритети використовуються додатками, критичними до часу реакції,наприклад, повноформатним системами мультимедіа. Адміністратор мережі можеасоціювати виділені порти з високими пріоритетами. Для того, щобуникнути втрат продуктивності, вводиться спеціальний механізм, який недопускає присвоєння високого пріоритету всім запитам, що виходить відодного вузла. Зроблені одночасно декілька запитів високого пріоритетуобробляються у відповідності з фізичною адресою порту.

Після того, як оброблені всі високопріоритетні запити, що обробляютьсязапити нормального пріоритету, в порядку, також визначається фізичнимадресою порту. Щоб забезпечити гарантоване час відгуку, нормальномузапиту, прочекав 200-300 мілісекунд, присвоюється високий пріоритет.

При опитуванні порту, до якого підключений хаб нижнього рівня, ініціюєтьсяопитування його портів і тільки після цього відновлюється опитування портів старшогохаба. Таким чином, всі кінцеві вузли опитуються послідовно,незалежно від рівня хаба, з яким вони з'єднані.

Система тестування з'єднань. Під час тестування з'єднань станція і їїхаб обмінюються спеціальними тестовими пакетами. Одночасно всіінші хаби отримують повідомлення про те, що десь в мережі відбуваєтьсятестування. Крім верифікації з'єднань можна отримати інформацію протипах пристроїв, підключених до мережі (хабах, мостах, шлюзах і кінцевихвузлах), режими їх функціонування та адреси.

Тестування сполук відбувається при кожній ініціалізації вузла і прикожному перевищення заданого рівня помилок передачі. Тестування з'єднаньміж хабами аналогічно тестування з'єднань кінцевого вузла.

Підготовка кадру передачі. Перед тим, як передати дані на фізичнийрівень, необхідно доповнити його службовими заголовком і закінченням,включають в себе заповнення поля даних (якщо це необхідно), адресиабонентів та контрольні послідовності.

Кадр передачі 100VG-AnyLAN

Передбачуваний стандарт IEEE-802.12 підтримує три типи форматів кадрівпередачі даних: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) іспеціальний формат кадрів тестування з'єднань IEEE 802.3.

Стандарт обмежує допустиму організацію мереж, забороняючивикористання різних форматів кадрів в межах одного сегмента мережі.
Кожен сегмент може підтримувати тільки один логічний стандарт, а дляпобудови гетерогенних мереж пропонується застосування спеціальних мостів.

Порядок передачі даних для форматів Ethernet і Token Ring однаковий
(перший передається байт старшого розряду, останнім - молодшого).
Розрізняється лише порядок бітів у байтах: у форматі Ethernet першимипередаються молодші біти, а в Token Ring - старші.

Кадр Ethernet (IEEE 802.3) повинен містити наступні поля:

DA - адреса одержувача пакет (6 байт);

SA - адреса відправника (6 байт);

L - покажчик довжини даних (2 байти); дані користувачів та наповнювачі;

FCS - контрольна послідовність.

Кадр Token Ring (IEEE 802.5) містить більше число полів. Деякі зних протоколом 100VG-AnyLAN не використовуються, а збережені лише для того,щоб забезпечити сумісність даних з сегментами 4 і 16 Мбіт/сек (приобмін через відповідні мости):

АС - поле контролю доступу (1 байт, не використовується);

FC - поле контролю кадру (1 байт, не використовується);

DA - адреса одержувача (6 байт);

SA - адреса відправника (6 байт);

RI - інформаційне поле маршрутизатора (0-30 байт); поле інформації;

FCS - контрольна послідовність (4 байти).

Фізичний рівень мереж 100VG-AnyLAN

У моделі ISO фізичній рівнем ставиться безпосередній процеспередачі бітів даних від одного вузла до іншого. Роз'єми, кабелі, рівнясигналів, частоти і інші фізичні характеристики описуються самецим рівнем.

Як електричного стандарту передачі даних розробники вирішилиповернутися до відомого способу прямого двухуровнего кодування (NRZ-коду),де високий рівень сигналу відповідає логічній одиниці, а низький --нулю. Колись, на зорі ери цифрової передачі даних, від такого способувідмовилися. В основному, це було пов'язано з труднощами синхронізації івідбулося всупереч більшої щільності інформації на один такт несучої частоти
- Два бита за один такт.

Використання кодування 5B6B, що зумовлює рівну кількість нулів іодиниць в переданих даних, дозволяє отримати достатню синхронізацію.
Навіть наявність трьох бітів одного рівня поспіль (а більше їх число забороненокодуванням та інтерпретується як помилка) не встигає привести дорозсинхронізація передавача і приймача.

Таким чином, при надмірності коду 20% пропускна здатність каналузбільшується вдвічі. При тактовою частотою 30 МГц забезпечується передача 25
Мбіт/сек вихідних даних по одній парі, сумарний обсяг передачі по чотирьохпарам одного кабелю становить 100 Мбіт/сек.

Управління передачею даних в мережах

Мережі, побудовані на неекранованої кручений парі, використовують всі чотирипари кабелю і можуть функціонувати як в повнодуплексному (для передачісигналів управління), так і напівдуплексному режимі, коли всі чотири паривикористовуються для передачі даних в одному напрямку.

У мережах на екранованій парі або оптоволокні реалізовані дваодноспрямований каналу: один на приклад, другий на передачу. Прийом іпередача даних може здійснюватися одночасно.

У мережах на оптоволокні або екранованого парі передача даних відбуваєтьсяаналогічно. Невеликі відмінності визначаються наявністю постійно діючих вобидві сторони каналів. Вузол, наприклад, може отримувати пакет і одночасновідправляти запит на обслуговування.

Fast Ethernet

Ethernet, не дивлячись на весь його успіх, ніколи не був елегантним. Мережевіплати мають тільки рудиментарні поняття про інтелект. Вони дійсноспочатку посилають пакет, а тільки потім дивляться, чи передавав дані хтосьабо ще одночасно з ними. Хтось порівняв Ethernet з суспільством, уякому люди можуть спілкуватися один з одним, тільки коли всі кричатьодночасно.

Як і його попередник, Fast Ethernet використовує метод передачі даних
CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection -
Множественниий доступ до середовища з контролем несучої та виявленням колізій).
За цим довгим і незрозумілим акронімом ховається дуже проста технологія.
Коли плата Ethernet повинна надіслати повідомлення, то спочатку вона чекаєнастання тиші, потім відправляє пакет і одночасно слухає, непослав чи хто-небудь повідомлення одночасно з ним. Якщо це сталося, тообидвапакету не доходять до адресата. Якщо колізії не було, а плата повиннапродовжувати передавати дані, вона все одно чекає кілька мікросекунд,перш ніж знову спробує послати нову порцію. Це зроблено для того,щоб інші плати також могли працювати і ніхто не зміг захопити каналмонопольно. У випадку колізії, обидва пристрої замовкають на невеликійпроміжок часу, згенерована випадковим чином, а потімроблять нову спробу передати дані.

Через колізій ні Ethernet, ні Fast Ethernet ніколи не зможуть досягтисвоєї максимальної продуктивності 10 або 100 Мбіт/с. Як тількипочинає збільшуватися трафік мережі, тимчасові затримки між посилкамиокремих пакетів скорочуються, а кількість колізій збільшується.
Реальна продуктивність Ethernet не може перевищувати 70% йогопотенційної пропускної здатності, і може ще нижче, якщо лінія серйозноперевантажена.

Ethernet використовує розмір пакета 1516 байт, який чудово підходив,коли він тільки створювався. Сьогодні це вважається недоліком, коли
Ethernet використовується для взаємодії серверів, оскільки сервери ілінії зв'язку мають звичай обмінюватися великою кількістю маленькихпакетів, що перевантажує мережу. Крім того, Fast Ethernet накладаєобмеження на відстань між підключаються пристроями - не більше 100метрів і це змушує проявляти додаткову обережність припроектуванні таких мереж.

Спочатку Ethernet був спроектований на основі шинної топології, коли всіпристрої підключалися до загального кабелю, тонкому або товстому. Застосуваннявитої пари лише частково змінило протокол. При використанні коаксіальногокабелю колізія визначалася відразу усіма станціями. У випадку з кручений пароювикористовується "jam" сигнал, як тільки станція визначає колізію, то вонапосилає сигнал концентратора, останній в свою чергу розсилає "jam"всім підключеним до нього пристроям.

Для того щоб знизити перевантаження, мережі стандарту Ethernet розбиваються насегменти, які об'єднуються за допомогою мостів і маршрутизаторів. Цедозволяє передавати між сегментами лише необхідний трафік. Повідомлення,що передається між двома станціями в одному сегменті, не буде передано віншого і не зможе викликати в ньому перевантаження.

Сьогодні при побудові центральної магістралі, яка об'єднує серверивикористовують комутований Ethernet. Ethernet-комутатори можна розглядатияк високошвидкісні багатопортовий мости, які в змозісамостійно визначити, в якій із його портів адресований пакет.
Коммутатор переглядає заголовки пакетів і таким чином становитьтаблицю, що визначає, де знаходиться той або інший абонент з такимфізичним адресою. Це може обмежити розповсюдження пакетуі знизити ймовірність переповнення, посилаючи його тільки в потрібний порт.
Тільки широкомовні пакети розсилаються по всіх портів.

100BaseT - старший брат 10BaseT

Ідея технології Fast Ethernet народилася в 1992 році. У серпні наступногороку група виробників об'єдналася в Союз Fast Ethernet (Fast Ethernet
Alliance, FEA). Метою FEA