Технологии локальных сетей ArcNet, TokenRing, Ethernet. Лекция 2

Методы доступа к сети
Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать ЛВС. То, как сеть управляет доступом к каналу связи (кабелю), существенно влияет на ее характеристики.
Для управления обменом в сети существует ряд правил, определяющих способы доступа к среде передачи. Эти правила регламентированы в методе управления обменом (или методе доступа к среде передачи) – одном из важнейших параметров сети, который определяется особенностями топологии, архитектурой и т.д. От эффективности выбранного метода зависит скорость обмена информацией между узлами, нагрузочная способность сети, время реакции сети на внешние события и т.д.

Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа:
Ethernet
Arcnet
Token Ring

Метод доступа Arcnet
Этот метод доступа разработан фирмой datapoint Corp. Он тоже получил широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование Arcnet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token-Ring.
Arcnet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.
Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет "отцеплено" от маркера и передано станции.

Маркерный метод доступа к разделяемой среде
В сетях с маркерным методом доступа право на доступ к среде передается циклически от станции к станции по логическому кольцу. Кольцо образуется отрезками кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может непосредственно обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения - маркер (токен).
Получив маркер, станция анализирует его, при необходимости модифицирует и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой.

Метод доступа Token-Ring
Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой iBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.
Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.

Форматы кадров Token Ring
В Token Ring существует три различных формата кадров:
маpкеp;
кадp данных;
пpеpывающая последовательность.

2)Кадр данных и прерывающая последовательность.
Кадр данных включает те же три поля, что и маркер, и имеет кроме них еще несколько дополнительных полей.
Таким образом, кадр данных состоит из следующих полей:
- начальный ограничитель– 1 байт;
- управление кадром– 1 байт;
- адрес назначения - 2 или 6 байт;
- адрес источника – 2 или 6 байт;
- данные (INFO) – размер не определен;
- контрольная сумма– 4 байта;
- конечный ограничитель – 1 байт;
статус кадра – 1 байт.
3)Прерывающая последовательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.

Метод доступа Ethernet
Этот метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность.
Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине. Но сообщение предназначено только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и адрес отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.
Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.

Стандарт 10Base-5
Стандарт 10Base-5 соответствует экспериментальной сети Ethernet фирмы Xerox и может считаться классическим Ethernet'ом. Он использует в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 2,17 мм и внешним диаметром около 10 мм ("толстый" Ethernet).
Станция должна подключаться к кабелю при помощи приемопередатчика - трансивера. Трансивер устанавливается непосредственно на кабеле и питается от сетевого адаптера компьютера (рис. 6). Трансивер может подсоединяться к кабелю как методом прокалывания, обеспечивающим непосредственный физический контакт, так и бесконтактным методом.

К достоинствам стандарта 10Base-5 относятся:
хорошая защищенность кабеля от внешних воздействий,
сравнительно большое расстояние между узлами,
возможность простого перемещения рабочей станции в пределах длины кабеля.
К недостаткам следует отнести:
высокую стоимость кабеля,
сложность его прокладки из-за большой жесткости,
наличие специального инструмента для заделки кабеля,
при повреждении кабеля или плохом соединении происходит остановка работы всей сети,
необходимо заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установки компьютеров.

Стандарт 10Base-2
Стандарт 10Base-2 использует в качестве передающей среды коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 0,89 мм и внешним диаметром около 5 мм ("тонкий" Ethernet). Максимальная длина сегмента без повторителей составляет 185 м.
Станции подключаются к кабелю с помощью T-коннектора, который представляет из себя тройник, один отвод которого соединяется с сетевым адаптером, а два других - с двумя концами разрыва кабеля. Максимальное количество станций, подключаемых к одному сегменту, 30. Минимальное расстояние между станциями - 1 м.

Стандарт 10Base-T
Стандарт принят в 1991 году как дополнение к существующему набору стандартов Ethernet и имеет обозначение 802.3i.
Использует в качестве среды двойную неэкранированную витую пару (Unshielded Twisted Pair, UTP). Соединения станций осуществляются по топологии "точка - точка" со специальным устройством - многопортовым повторителем с помощью двух витых пар. Одна витая пара используется для передачи данных от станции к повторителю, а другая - для передачи данных от повторителя станции.
Многопортовые повторители в данном случае обычно называются концентраторами.

Оптоволоконный Ethernet
В качестве среды передачи данных 10 мегабитный Ethernet использует оптическое волокно. Оптоволоконные стандарты в качестве основного типа кабеля рекомендуют достаточно дешевое многомодовое оптическое волокно, обладающее полосой пропускания 500-800 МГц при длине кабеля 1 км.
Функционально сеть Ethernet на оптическом кабеле состоит из тех же элементов, что и сеть стандарта 10Base-T - сетевых адаптеров, многопортового повторителя и отрезков кабеля, соединяющих адаптер с портом повторителя. Как и в случае витой пары, для соединения адаптера с повторителем используются два оптоволокна.

Технология FastEthernet
Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet.
Основными достоинствами технологии Fast Ethernet являются:
увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;
сохранение метода случайного доступа Ethernet;
сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Физический уровень технологии FastEthernet
Физический уровень состоит из трех подуровней:
- уровень согласования (reconciliation sublayer);
- независимый от физической среды интерфейс - MII (Media Independent Interface);
- устройство физического уровня - PHY (Physical layer device).

Отличие технологий Fast Ethernet и Ethernet
Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне .
Ethernet — технология передачи данных. Fast Ethernet — это набор стандартов для передачи данных по сети по технологии Ethernet. Скорость первых версий Ethernet ограничена 10 мбит/с. Скорость Fast Ethernet может достигать 100 мбит/с.
Основным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитным Ethernet.