Rakennusteknologioiksi valittu Fast Ethernet ja Gigabit Ethernet paikalliset verkot toimistot.
Ethernet (Ethernet, latinasta aether - eetteri) -- erätekniikka tietokoneverkot.
Ethernet-standardit määrittelevät langalliset liitännät Ja sähköiset signaalit fyysisellä tasolla, pakettimuoto ja median pääsynhallintaprotokollat - osoitteessa linkkitasolla OSI mallit. Ethernet on pääasiassa kuvattu IEEE-standardit 802.3 ryhmää. Ethernetistä on tullut yleisin LAN-tekniikkaa viime vuosisadan 90-luvun puolivälissä syrjäyttäen tekniikat, kuten Arcnet, FDDI ja Token ring.
Ensimmäisten versioiden standardi (Ethernet v1.0 ja Ethernet v2.0) osoitti, että siirtovälineenä käytettiin koaksiaalikaapelia, myöhemmin tuli mahdolliseksi käyttää kaapelia kierretty pari ja optinen kaapeli. Kulunvalvontamenetelmä - Multiple access kantoaaltotunnistuksella ja törmäystunnistimella, tiedonsiirtonopeus 10 Mbit/s, paketin koko 72 - 1526 tavua, tiedon koodausmenetelmät kuvataan. Solmujen määrä yhdessä jaetussa verkkosegmentissä on rajoitettu 1024 työasemaan (fyysisen kerroksen spesifikaatiot voivat asettaa tiukempia rajoituksia, esim. ohueen koaksiaalisegmenttiin voidaan kytkeä enintään 30 työasemaa ja enintään 100 työasemaa. paksu koaksiaalinen segmentti). Yhdelle jaetulle segmentille rakennettu verkko tulee kuitenkin tehottomaksi kauan ennen kuin solmujen lukumäärän raja saavutetaan.
Vuonna 1995 otettiin käyttöön IEEE 802.3u Fast Ethernet -standardi 100 Mbps:n nopeudella ja myöhemmin IEEE 802.3z Gigabit Ethernet -standardi 1000 Mbps:n nopeudella. Tilassa työskentely tuli mahdolliseksi full duplex.
Tiedonsiirtonopeudesta ja siirtovälineestä riippuen on olemassa useita teknologiavaihtoehtoja. Lähetystavasta riippumatta verkkoprotokollapino ja ohjelmat toimivat samalla tavalla lähes kaikissa muunnelmissa.
Fast Ethernet (100 Mbit/s) ()
100BASE-T -- Yleinen termi yhdelle kolmesta 100 Mbit/s ethernet-standardista, joissa käytetään kierrettyä parikaapelia tiedonsiirtovälineenä. Segmentin pituus jopa 200-250 metriä. Sisältää 100BASE-TX, 100BASE-T4 ja 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u -- 10BASE-T-teknologian kehitys, tähtitopologia käytössä, luokan 5 kierretty parikaapeli, joka itse asiassa käyttää 2 paria johtimia, maksimi tiedonsiirtonopeus 100 Mbit/s .
100BASE-T4 – 100 Mbps Ethernet Cat-3-kaapelilla. Mukana ovat kaikki 4 paria. Nyt sitä ei käytännössä käytetä. Tiedonsiirto tapahtuu half-duplex-tilassa.
100BASE-T2 -- Ei käytetty. 100 Mbps ethernet kategorian 3 kaapelilla. Käytössä on vain 2 paria. Full duplex -lähetystilaa tuetaan, kun signaalit etenevät vastakkaisiin suuntiin kussakin parissa. Siirtonopeus yhteen suuntaan on 50 Mbit/s.
100BASE-FX -- 100 Mbps ethernet kuituoptisella kaapelilla. Segmentin maksimipituus 400 metriä half-duplex-tilassa (taattua törmäysten havaitsemista varten) tai 2 kilometriä full-duplex-tilassa monitilassa optinen kuitu ja jopa 32 kilometriä yksimoodilla.
Gigabit Ethernet
1000BASE-T, IEEE 802.3ab – 1 Gbps Ethernet-standardi. Käytetään luokan 5e tai luokan 6 kierrettyä paria. Kaikki 4 paria ovat mukana tiedonsiirrossa. Tiedonsiirtonopeus on 250 Mbit/s yhden parin yli.
1000BASE-TX, -- 1 Gbps Ethernet-standardi, jossa käytetään vain luokan 6 kierrettyä parikaapelia. Käytännössä ei käytetä.
1000Base-X on yleinen termi Gigabit Ethernet -tekniikalle, joka käyttää valokuitukaapelia tiedonsiirtovälineenä ja sisältää 1000BASE-SX, 1000BASE-LX ja 1000BASE-CX.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z -- 1 Gbit/s Ethernet-tekniikka, käyttää monimuotokuitua, signaalin siirtoetäisyys ilman toistinta on jopa 550 metriä.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z -- 1 Gbit/s Ethernet-tekniikka, käyttää monimuotokuitua, signaalin siirtoetäisyys ilman toistinta on jopa 550 metriä. Optimoitu pitkille matkoille käyttämällä yksimuotokuitua (jopa 10 kilometriä).
1000BASE-CX - Gigabit Ethernet -tekniikka lyhyille etäisyyksille (jopa 25 metriä), käyttämällä erityistä kuparikaapelia (Shielded Twisted Pair (STP)) ja aaltoimpedanssi 150 ohmia. Korvattu 1000BASE-T-standardilla, eikä sitä enää käytetä.
1000BASE-LH (Long Haul) -- 1 Gbit/s Ethernet-tekniikka, käyttää yksimuotoista optista kaapelia, signaalin siirtoetäisyys ilman toistinta on jopa 100 kilometriä.
Tänään VPN-tekniikka(Virtual Private Network) on saanut yleistä tunnustusta ja jokainen ylläpitäjä pitää velvollisuutenaan järjestää VPN-kanavia toimiston ulkopuolella työskenteleville työntekijöille
VPN on yksittäisten koneiden tai paikallisten verkkojen yhdistelmä virtuaaliverkossa, joka varmistaa siirrettävien tietojen eheyden ja turvallisuuden. Sillä on omistetun ominaisuudet yksityinen verkko ja voit siirtää tietoja kahden tietokoneen välillä väliverkon (internet), kuten Internetin, kautta.
VPN:llä on useita taloudellisia etuja muihin menetelmiin verrattuna etäkäyttö. Ensinnäkin käyttäjät voivat käyttää yritysverkkoa muodostamatta siihen puhelinverkkoyhteyttä, jolloin modeemeja ei tarvitse käyttää. Toiseksi, voit tehdä ilman erillisiä rivejä.
Internet-yhteyden ansiosta kuka tahansa käyttäjä voi helposti muodostaa yhteyden yrityksensä toimiston verkkoon. On huomattava, että tietojen julkinen saatavuus ei tarkoita, että se olisi turvatonta. VPN-turvajärjestelmä on panssari, joka suojaa kaikkea yrityksen tiedot luvattomalta pääsyltä. Ensinnäkin tiedot välitetään salatussa muodossa. Vain salausavaimen omistaja voi lukea vastaanotetut tiedot. Yleisimmin käytetty salausalgoritmi on Triple DES, joka tarjoaa kolminkertaisen salauksen (168 bittiä) kolmella eri avaimella.
Todennus sisältää tietojen eheyden varmistamisen ja VPN:ään osallistuvien käyttäjien tunnistamisen. Ensimmäinen takaa, että tiedot saapuvat vastaanottajalle täsmälleen siinä muodossa, jossa ne on lähetetty. Suosituimmat tietojen eheyden tarkistusalgoritmit ovat MD5 ja SHA1. Seuraavaksi järjestelmä tarkistaa, onko tietoja muutettu siirrettäessä verkkoja vahingossa tai haitallisesti. Näin ollen VPN:n rakentaminen edellyttää luvattomalta käytöltä suojattujen tunnelien luomista useiden paikallisten verkkojen tai etäkäyttäjien välillä.
VPN:n rakentaminen edellyttää lähtevän lähteen salaus- ja salauksenpurkuohjelmia viestintälinjan molemmissa päissä saapuva liikenne. Ne voivat toimia sekä erikoislaitteistoissa että tietokoneissa, joissa on käyttöjärjestelmä, kuten Windows, Linux tai NetWare.
Kulunvalvonta, todennus ja salaus - olennaiset elementit suojattu yhteys.
Tunneloinnin perusteet
Tunnelointi tai kapselointi on menetelmä hyödyllisen tiedon välittämiseksi väliverkon kautta. Nämä tiedot voivat olla toisen protokollan kehyksiä (tai paketteja). Kapseloinnissa kehystä ei lähetetä lähettävän solmun generoimassa muodossa, vaan se on varustettu lisäotsikolla, joka sisältää reititysinformaatiota, joka mahdollistaa kapseloitujen pakettien kulkemisen väliverkon (Internet) läpi. Tunnelin päässä kehykset irrotetaan kapselista ja lähetetään vastaanottajalle.
Tämä prosessi (mukaan lukien kapselointi ja pakettien lähetys) on tunnelointi. Loogista polkua kapseloitujen pakettien kulkemiseen kauttakulkuverkon läpi kutsutaan tunneliksi.
VPN toimii PPP-protokollan (Point-to-Point Protocol) perusteella. PPP-protokolla on suunniteltu tiedonsiirtoon puhelinlinjojen ja erillisten point-to-point-yhteyksien kautta. PPP kapseloi IP-, IPX- ja NetBIOS-paketit sisään PPP-kehykset ja lähettää ne pisteestä pisteeseen -kanavan kautta. PPP:tä voivat käyttää erillisellä piirillä yhdistetyt reitittimet tai puhelinverkkoyhteydellä yhdistetty asiakas- ja RAS-palvelin.
PPP:n pääkomponentit:
Kapselointi - tarjoaa useiden kuljetusprotokollien multipleksoinnin yhden kanavan yli;
LCP - PPP-protokolla määrittää joustavan LCP:n viestintäkanavan asentamista, konfigurointia ja testausta varten. LCP neuvottelee kapselointimuodon, paketin koon, yhteyden asetus- ja purkuparametrit sekä todennusparametrit. PAP, CHAP jne. voidaan käyttää todennusprotokollina;
Verkonhallintaprotokollat - tarjoavat erityisiä konfigurointiparametreja vastaaville siirtoprotokolleille. Esimerkiksi IPCP on IP-ohjausprotokolla.
Muodostaa VPN-tunnelit Käytetään PPTP-, L2TP-, IPsec- ja IP-IP-protokollia.
PPTP-protokolla - mahdollistaa IP-, IPX- ja NetBEUI-liikenteen kapseloinnin IP-otsikoihin IP-verkon, kuten Internetin, kautta lähetettäväksi.
L2TP-protokolla - mahdollistaa IP-liikenteen salaamisen ja siirtämisen käyttämällä mitä tahansa protokollaa, joka tukee pisteestä pisteeseen -datagrammien toimitustilaa. Näitä ovat esimerkiksi IP, kehysvälitys ja asynkroninen siirtotila (ATM).
IPsec mahdollistaa IP-hyötykuormien salauksen ja kapseloinnin IP-otsikoiksi IP-verkkojen kautta tapahtuvaa siirtoa varten.
IP-IP-protokolla - IP-datagrammi kapseloidaan ylimääräisen IP-otsikon avulla. IP-IP:n päätarkoitus on tunneloida ryhmälähetysliikennettä verkon osissa, jotka eivät tue monilähetysreititystä.
VPN:n tekniseen toteuttamiseen tarvitset tavallisten verkkolaitteiden lisäksi VPN-yhdyskäytävän, joka suorittaa kaikki tunneleiden muodostamisen, tiedon suojaamisen, liikenteen ohjauksen ja usein keskitetyt hallintatoiminnot.
TCP-protokollaa käytetään kuljetuskerroksen protokollana.
TCP-protokolla kommunikoi toisaalta käyttäjän tai sovellusohjelman kanssa ja toisaalta alemman tason protokollan, kuten Internet-protokollan, kanssa.
Sovellusprosessin ja protokollan välinen rajapinta koostuu joukosta kutsuja, jotka ovat samanlaisia kuin puhelut käyttöjärjestelmä, toimitetaan tiedostojen hallinnan hakuprosessiin. Esimerkiksi tässä tapauksessa on puheluita yhteyksien avaamiseksi ja sulkemiseksi sekä muodostettujen yhteyksien tietojen lähettämiseksi ja vastaanottamiseksi.
TCP:n ja alemman kerroksen protokollien välinen rajapinta on paljon vähemmän määritelty, paitsi että täytyy olla jokin mekanismi, jolla kaksi kerrosta voivat kommunikoida toistensa kanssa asynkronisesti. Yleensä uskotaan, että alemman kerroksen protokolla määrittää tämä käyttöliittymä. TCP-protokolla on suunniteltu toimimaan useissa erilaisissa Internet-työympäristöissä. TCP-protokolla pystyy lähettämään jatkuvia oktettivirtoja asiakkaidensa välillä molempiin suuntiin pakaten useita oktetteja segmenteiksi Internet-järjestelmien kautta lähetettäväksi. Yleensä TCP päättää harkintansa mukaan, milloin se estää ja lähettää tietoja.
TCP-protokolla suojaa tietojen korruptoitumiselta, katoamiselta, päällekkäisyydeltä ja virheelliseltä vastaanotolta, jonka viestintäjärjestelmä Internet. Tämä saavutetaan antamalla peräkkäinen numero jokaiselle lähetetylle oktetille sekä vaatimalla kuittaus (ACK) TCP-ohjelmat vastaanottaa tietoja. Vahingot kirjataan lisäämällä jokaiseen lähetettyyn segmenttiin tarkistussumma, tarkistamalla sen vastaanoton yhteydessä ja myöhemmin poistamalla vialliset segmentit.
Jotta useita prosesseja voidaan käyttää samanaikaisesti yhdessä tietokoneessa viestintäominaisuudet TCP-kerros, TCP tarjoaa joukon osoitteita tai portteja jokaisessa isäntätietokoneessa. Yhdessä verkkojen ja isäntätietokoneiden osoitteiden kanssa Internet-viestintätasolla ne muodostavat pistorasian.
Jokainen liitäntä tunnistetaan yksilöllisesti pistorasiaparilla. Siten mitä tahansa pistorasiaa voidaan käyttää useissa liitännöissä samanaikaisesti.
Jokainen isäntätietokone suorittaa porttien ja prosessien osoittamisen itsenäisesti. On kuitenkin hyödyllistä yhdistää usein käytetyt prosessit (kuten "loggeri" tai aikajakopalvelu) kiinteisiin, dokumentoituihin pistokkeisiin.
Tätä palvelua voidaan myöhemmin käyttää tunnettujen osoitteiden kautta. Porttiosoitteiden asettaminen ja konfigurointi muille prosesseille voi sisältää dynaamisempia mekanismeja.
Edellä kuvatut vuonohjaus- ja kelpoisuusmekanismit edellyttävät, että ohjelmat TCP-protokolla alustettiin ja ylläpidettiin tiettyjä tilatietoja jokaiselle tietovirralle. Joukkoa tällaisia tietoja, mukaan lukien pistokkeet, jononumerot ja ikkunakoot, kutsutaan yhteydeksi. Jokainen liitäntä tunnistetaan yksilöllisesti molemmissa päissä olevista pistorasioista.
Jos kaksi prosessia haluavat vaihtaa tietoja, vastaavien TCP-ohjelmien on ensin muodostettava yhteys (alustattava tilatiedot kummallakin puolella). Kun tiedonvaihto on valmis, yhteys on katkaistava tai suljettava resurssien vapauttamiseksi jaettavaksi muiden käyttäjien kanssa.
Ethernet ([ˈiːθərˌnɛt] englannin sanasta ether [ˈiːθər] "ether") on pakettidatan siirtotekniikka ensisijaisesti paikallisiin tietokoneverkkoihin.
Ethernet-standardit määrittelevät johtoliitännät ja sähköiset signaalit fyysisessä kerroksessa, kehysmuodot ja median pääsynhallintaprotokollat OSI-mallin datalinkkikerroksessa. Ethernetiä kuvaavat ensisijaisesti IEEE Group 802.3 -standardit. Ethernetistä tuli yleisin LAN-tekniikka 1990-luvun puolivälissä, ja se syrjäytti vanhentuneet tekniikat, kuten Arcnet, FDDI ja Token ring.
Yleisin Ethernet II -kehysmuoto
10 Mbit/s Ethernet
§ 10BASE5, IEEE 802.3 (kutsutaan myös "Paksu Ethernet") - tekniikan ensimmäinen kehitys 10 Mbps:n tiedonsiirtonopeudella. Varhaisen IEEE-standardin mukaisesti se käyttää 50 ohmin koaksiaalikaapelia (RG-8), jonka segmentin enimmäispituus on 500 metriä.
§ 10BASE2, IEEE 802.3a (kutsutaan "Ohut Ethernet") - käyttää RG-58-kaapelia, segmentin maksimipituus 185 metriä, tietokoneet on kytketty toisiinsa, tarvitaan T-liitin kaapelin liittämiseen verkkokorttiin , ja kaapeliliittimessä täytyy olla BNC. Edellyttää terminaattoreita molemmissa päissä. Tämä standardi oli useiden vuosien ajan Ethernet-tekniikan päästandardi.
§ StarLAN 10 - Ensimmäinen kehitys, jossa käytetään kierrettyä parikaapelia tiedonsiirtoon 10 Mbit/s nopeudella. Myöhemmin se kehittyi 10BASE-T-standardiksi.
Huolimatta siitä, että teoriassa on mahdollista liittää useampi kuin kaksi yhdessä kierretyssä parikaapelissa (segmentissä) toimivaa laitetta, simplex-tila, tällaista järjestelmää ei koskaan käytetä Ethernetissä, toisin kuin koaksiaalikaapelin kanssa. Siksi kaikki kierretyt pariverkot käyttävät tähtitopologiaa, kun taas koaksiaalikaapeliverkot käyttävät väylätopologiaa. Kierrettyjen parikaapelien yli työskentelyyn tarkoitetut päätteet on sisäänrakennettu jokaiseen laitteeseen, eikä linjassa tarvitse käyttää ylimääräisiä ulkoisia päätteitä.
§ 10BASE-T, IEEE 802.3i - Tiedonsiirtoon käytetään 4 johdinta kategorian 3 tai luokan 5 kierrettyä pariakaapelia (kaksi kierrettyä paria). Segmentin maksimipituus on 100 metriä.
§ FOIRL - (lyhenne sanoista Fiber-optic inter-repeater link). Ethernet-tekniikan perusstandardi, jossa tiedonsiirtoon käytetään optista kaapelia. Suurin tiedonsiirtoetäisyys ilman toistinta on 1 km.
§ 10BASE-F, IEEE 802.3j - Perustermi 10 Mbit/s ethernet-standardien perheelle, jossa käytetään optista kaapelia enintään 2 kilometrin etäisyyksillä: 10BASE-FL, 10BASE-FB ja 10BASE-FP. Yllä mainituista vain 10BASE-FL on yleistynyt.
§ 10BASE-FL (Fiber Link) - FOIRL-standardin parannettu versio. Parannus koski segmentin pituuden pidentämistä 2 kilometriin.
§ 10BASE-FB (Fiber Backbone) - Tällä hetkellä käyttämätön standardi, joka on tarkoitettu yhdistämään toistimet rungoksi.
§ 10BASE-FP (Fiber Passive) - Passiivinen tähtitopologia, jossa toistimia ei tarvita - ei koskaan käytetty.
Fast Ethernet (Fast Ethernet, 100 Mbit/s)
§ 100BASE-T on yleinen termi standardeille, jotka käyttävät kierrettyä parikaapelia tiedonsiirtovälineenä. Segmentin pituus jopa 100 metriä. Sisältää 100BASE-TX-, 100BASE-T4- ja 100BASE-T2-standardit.
§ 100BASE-TX, IEEE 802.3u - 10BASE-T-standardin kehittäminen käytettäväksi tähtitopologiaverkoissa. Käytetään luokan 5 kierrettyä parikaapelia, itse asiassa käytetään vain kahta suojaamatonta johdinparia, tuettu duplex-tiedonsiirto, etäisyys jopa 100 m.
§ 100BASE-T4 - standardi, joka käyttää luokan 3 kierrettyä parikaapelia. Käytetään kaikkia neljää johdinparia, tiedonsiirto tapahtuu half-duplexissa. Käytännössä käyttämätön.
§ 100BASE-T2 on standardi, joka käyttää luokan 3 kierrettyjä kaapeleita. Käytetään vain kahta johdinparia. Full duplex on tuettu, ja signaalit kulkevat vastakkaisiin suuntiin kussakin parissa. Siirtonopeus yhteen suuntaan on 50 Mbit/s. Käytännössä käyttämätön.
§ 100BASE-SX on monimuotokuitua käyttävä standardi. Segmentin maksimipituus on 400 metriä half-duplex-tilassa (taattua törmäysten havaitsemista varten) tai 2 kilometriä full-duplex-tilassa.
§ 100BASE-FX - yksimuotokuitua käyttävä standardi. Maksimipituutta rajoittaa vain optisen kaapelin vaimennuksen määrä ja lähettimien teho, eri materiaalien mukaan 2-10 kilometriä.
§ 100BASE-FX WDM on yksimuotokuitua käyttävä standardi. Maksimipituutta rajoittaa vain valokuitukaapelin vaimennuksen määrä ja lähettimien teho. Liitäntöjä on kahta tyyppiä, ne eroavat lähettimen aallonpituudesta ja on merkitty joko numeroilla (aallonpituus) tai yhdellä Latinalainen kirjain A(1310) tai B(1550). Vain pariliitännät voivat toimia pareittain: toisella puolella on lähetin 1310 nm:ssä ja toisella 1550 nm:ssä.
Gigabit Ethernet(Gigabit Ethernet, 1 Gbit/s)
§ 1000BASE-T, IEEE 802.3ab - standardi, jossa käytetään luokan 5e kierrettyä parikaapelia. 4 paria on mukana tiedonsiirrossa. Tiedonsiirtonopeus - 250 Mbit/s yhden parin yli. Käytössä on PAM5-koodausmenetelmä, perustaajuus on 62,5 MHz. Etäisyys jopa 100 metriä
§ 1000BASE-TX loi Telecommunications Industry Association (TIA) ja julkaistiin maaliskuussa 2001 "Physical Layer Specification for 1000 Mb/s Duplex Ethernet (1000BASE-TX) Category 6 Balanced Cabling Systems (ANSI/TIA/EIA-854). -2001)" (englanniksi: "A Full Duplex Ethernet Specification for 1000 Mbit/s (1000BASE-TX) Operating Over Category 6 Balanced Twisted-Pair Cabling (ANSI/TIA/EIA-854-2001)"). Standardissa käytetään erillistä lähetin-vastaanotinta (yksi pari kumpaankin suuntaan), mikä yksinkertaistaa merkittävästi lähetin-vastaanotinlaitteiden suunnittelua. Toinen merkittävä ero 1000BASE-TX:ssä on digitaalisen häiriön ja paluukohinan kompensointipiirin puuttuminen, minkä seurauksena prosessorien monimutkaisuus, virrankulutus ja hinta ovat alhaisemmat kuin 1000BASE-T-standardiprosessoreissa. Mutta sen seurauksena, varten vakaa toiminta Tämä tekniikka vaatii korkealaatuisen kaapelijärjestelmän, joten 1000BASE-TX voi käyttää vain luokan 6 kaapelia. Lähes yhtään tuotetta ei ole luotu tämän standardin pohjalta, vaikka 1000BASE-TX käyttää yksinkertaisempaa protokollaa kuin 1000BASE-T-standardi ja voi siksi käyttää yksinkertaisempaa elektroniikkaa.
§ 1000BASE-X on yleinen termi standardeille, joissa on liitettävät GBIC- tai SFP-lähetin-vastaanottimet.
§ 1000BASE-SX, IEEE 802.3z - monimuotokuitua käyttävä standardi. Signaalin siirtoetäisyys ilman toistinta on jopa 550 metriä.
§ 1000BASE-LX, IEEE 802.3z - yksimuotokuitua käyttävä standardi. Signaalin kantama ilman toistinta riippuu vain käytettyjen lähetin-vastaanottimien tyypistä ja on yleensä 5-50 kilometriä.
§ 1000BASE-CX - standardi lyhyille etäisyyksille (jopa 25 metriä), jossa käytetään twinaksiaalista kaapelia, jonka ominaisimpedanssi on 75 ohmia (kumpikin kahdesta aaltoputkesta). Korvattu 1000BASE-T-standardilla, eikä sitä enää käytetä.
§ 1000BASE-LH (Long Haul) - yksimuotokuitua käyttävä standardi. Signaalin kantama ilman toistinta on jopa 100 kilometriä.
Token Ring.
Token Ring - paikallinen tekniikka tietokoneverkko(LAN) soi "token accessilla" - paikallisella verkkoprotokollalla, joka sijaitsee OSI-mallin datalinkkikerroksessa (DLL). Se käyttää erityistä kolmen tavun kehystä, jota kutsutaan markkeriksi, joka liikkuu renkaan ympäri. Merkin hallussapito antaa omistajalle oikeuden välittää tietoa välineellä. Henkilöstö rengasverkko merkin avulla liikkua syklissä.
Lähiverkon (LAN) asemat on järjestetty loogisesti rengastopologia dataa siirretään peräkkäin yhdeltä soittoasemalta toiselle ohjaustunnisteen kiertäessä ohjauspääsyrenkaan ympärillä. ARCNET, Token Bus ja FDDI jakavat tämän tunnuksen välitysmekanismin, ja sillä on teoreettisia etuja verrattuna stokastiseen CSMA/CD Ethernetiin.
Token Ring ja IEEE 802.5 ovat parhaita esimerkkejä tunnuksen välittävistä verkoista. Tokenin välittävät verkot siirtävät verkkoa pitkin pientä tietolohkoa, jota kutsutaan tunnukseksi. Tämän tunnuksen hallussapito takaa siirto-oikeuden. Jos tunnuksen vastaanottavalla solmulla ei ole lähetettävää tietoa, se yksinkertaisesti välittää tunnuksen seuraavaan päätepisteeseen. Jokaisella asemalla voi olla merkintä tietyn maksimiajan (oletus - 10 ms).
Tämä tekniikka tarjoaa ratkaisun paikallisverkon käytössä syntyvien törmäysten ongelmiin. Ethernet-tekniikassa tällaisia törmäyksiä tapahtuu, kun tietoa siirretään samanaikaisesti useiden saman segmentin sisällä sijaitsevien työasemien kautta eli yhteistä fyysistä datakanavaa käyttäen.
Jos tokenilla olevalla asemalla on lähetettävää tietoa, se kaappaa tunnuksen, muuttaa siitä yhden bitin (jolloin tunnuksesta tulee "tietolohkon alku"), täydentää sitä tiedoilla, jotka se haluaa lähettää, ja lähettää sen tiedot seuraavan aseman soittoverkkoon. Kun tietolohko kiertää renkaan ympärillä, verkossa ei ole merkkiä (ellei rengas anna varhaista merkin vapautusta), joten muut informaatiota välittävät asemat joutuvat odottamaan. Siksi sisään Token-verkot Ringillä ei voi olla törmäyksiä. Jos varhainen tokenin vapauttaminen on varmistettu, voidaan uusi valtue vapauttaa sen jälkeen, kun tietolohkon lähetys on valmis.
Tietolohko kiertää renkaan ympäri, kunnes se saavuttaa aiotun kohdeaseman, joka kopioi tiedon jatkokäsittelyä varten. Tietolohko jatkaa kiertämistä renkaan ympärillä; se poistetaan pysyvästi saavutettuaan lohkon lähettäneen aseman. Lähettävä asema voi tarkistaa palautetun lohkon varmistaakseen, että kohdeasema on katsonut sen ja kopioinut sen.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) on standardi tiedonsiirtoon jopa 200 kilometrin etäisyydelle ulottuvassa paikallisverkossa. Standardi perustuu Token Ring -protokollaan. Suuren alueensa lisäksi FDDI-verkko pystyy tukemaan useita tuhansia käyttäjiä.
FDDI:n tiedonsiirtovälineenä suositellaan käytettäväksi valokuitukaapelia, mutta myös kuparikaapelia voidaan käyttää, jolloin käytetään lyhennettä CDDI (Copper Distributed Data Interface). Topologia on kaksoisrengasmalli, jossa data kiertää renkaissa eri suuntiin. Yhtä rengasta pidetään tärkeimpänä, sen kautta lähetetään tiedot normaalitilassa; toinen on lisätietoa, jos ensimmäinen rengas katkeaa. Sormuksen tilan valvontaan käytetään verkkotunnusta, kuten Token Ring -tekniikassa.
Koska tällainen päällekkäisyys lisää järjestelmän luotettavuutta, tätä standardia käytetään menestyksekkäästi pääkanavat viestintää.
32. CSMA/CD-mekanismit
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - Multiple Access with Carrier Sensing and Collision Detection) - tekniikka (802.3), joka mahdollistaa usean pääsyn yhteiseen tiedonsiirtovälineeseen paikallisessa tietokoneverkossa törmäysvalvontalla. CSMA/CD viittaa hajautettuihin satunnaismenetelmiin (tarkemmin sanottuna näennäissatunnaisesti). Sitä käytetään sekä perinteisissä Ethernet-verkoissa että sisällä nopeat verkot(Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
Jos kehyksen lähetyksen aikana työasema havaitsee toisen signaalin, joka varaa lähetysvälineen, se pysäyttää lähetyksen, lähettää tukossignaalin ja odottaa satunnaisen ajan (tunnetaan nimellä "perääntymisviive" ja löydetään katkaistua binaarista eksponentiaalista peruutusalgoritmia käyttäen) ennen kuin lähettää kehyksen uudelleen.
Törmäyksentunnistusta käytetään parantamaan CSMA:n suorituskykyä keskeyttämällä lähetys välittömästi törmäyksen havaitsemisen jälkeen ja vähentämällä toisen törmäyksen todennäköisyyttä uudelleenlähetyksen aikana.
Törmäysten havaitsemismenetelmät riippuvat käytetyistä laitteista, mutta sähköväylillä, kuten Ethernetissä, törmäykset voidaan havaita vertaamalla lähetettyä ja vastaanotettua tietoa. Jos se eroaa, toinen lähetys menee päällekkäin nykyisen kanssa (törmäys on tapahtunut) ja lähetys keskeytyy välittömästi. Tukossignaali lähetetään, mikä aiheuttaa viiveen kaikkien päällä olevien lähettimien lähetyksessä mielivaltainen intervalli aikaa, mikä vähentää törmäyksen todennäköisyyttä uudelleenyrityksen aikana.
Ethernet on klassinen esimerkki CSMA/CD-protokollasta.
Aiheeseen liittyvää tietoa.
Gigabit Ethernet
Nyt puhutaan paljon siitä, että paikallisverkkojen loppukäyttäjiä kytkettäessä on aika siirtyä massiivisesti gigabitin nopeuksiin, ja taas herää kysymys "kuitu työpaikalle" -ratkaisujen oikeutuksesta ja edistyksellisuudesta. kuitua kotiin" jne. Tältä osin tämä artikkeli, joka kuvaa standardeja ei vain kuparin, vaan pääasiassa kuituoptisten GigE-liitäntöjen osalta, on varsin sopiva ja ajankohtainen.
Gigabit Ethernet -arkkitehtuuri
Kuvassa 1 näkyy Gigabit Ethernet -kerrosrakenne. Kuten Fast Ethernet -standardissa, Gigabit Ethernetissä ei ole universaalia signaalin koodausjärjestelmää, joka olisi ihanteellinen kaikille fyysisille liitäntöille - joten toisaalta 8B/10B-koodausta käytetään 1000Base-LX/SX/CX-standardeissa, ja toisaalta Toisaalta 1000Base-T-standardi käyttää erityistä laajennettua rivikoodia TX/T2. Koodaustoiminnon suorittaa PCS-koodausalikerros, joka sijaitsee mediasta riippumattoman GMII-rajapinnan alapuolella.
Riisi. 1. Gigabit Ethernet -standardin kerrosrakenne, GII-liitäntä ja Gigabit Ethernet -lähetin-vastaanotin
GMII käyttöliittymä. GMII (Gigabit Media Independent Interface) tarjoaa vuorovaikutuksen MAC-kerroksen ja fyysisen kerroksen välillä. GMII-liitäntä on MII-liitännän laajennus ja se voi tukea 10, 100 ja 1000 Mbps nopeuksia. Siinä on erillinen 8-bittinen vastaanotin ja lähetin, ja se voi tukea sekä half-duplex- että full-duplex-tiloja. Lisäksi GMII-liitäntä kuljettaa yhtä synkronoinnin tarjoavaa signaalia (kellosignaali) ja kaksi linjan tilasignaalia - ensimmäinen (ON-tilassa) osoittaa kantoaallon läsnäolon ja toinen (ON-tilassa) ilmaisee törmäykset - ja monet muut signaalikanavat ja ravitsemus. Fyysisen kerroksen kattava lähetin-vastaanotinmoduuli, joka tarjoaa yhden fyysisistä mediariippuvaisista liitännöistä, voi kytkeytyä esimerkiksi Gigabit Ethernet -kytkimeen GMII-liitännän kautta.
PCS:n fyysinen koodausalikerros. 1000Base-X-ryhmäliitäntöjä kytkettäessä PCS-alikerros käyttää 8B10B-lohkoredundanssikoodausta, joka on lainattu ANSI X3T11 -standardista. Kuitu kanava. Kuten käsitellyssä FDDI-standardissa, vain monimutkaisempaan kooditaulukkoon perustuen, jokainen 8 etäsolmuun lähetettäväksi tarkoitettu tulobitti muunnetaan 10-bittisiksi symboleiksi (koodiryhmiksi). Lisäksi tulostettava sarjavirta sisältää erityisiä 10-bittisiä ohjausmerkkejä. Esimerkki ohjausmerkeistä ovat ne, joita käytetään medialaajennuksessa (Gigabit Ethernet -kehyksen täyttäminen sen 512 tavun vähimmäiskokoon). Kun liitetään 1000Base-T-liitäntä, PCS-alikerros suorittaa erityistä kohinaa kestävää koodausta varmistaakseen tiedonsiirron UTP Cat.5 -kierretyn parikaapelin kautta jopa 100 metrin etäisyydeltä - Level One Communicationsin kehittämä TX/T2-linjakoodi.
Tämä alikerros tuottaa kaksi linjan tilasignaalia, kantoaallon läsnäolosignaalin ja törmäyksen poissaolon signaalin.
PMA- ja PMD-alatasot. Gigabit Ethernet -fyysinen kerros käyttää useita rajapintoja, mukaan lukien perinteinen luokan 5 kierretty parikaapeli sekä monimuoto- ja yksimuotokuitu. PMA-alikerros muuntaa rinnakkaisen merkkivirran PCS:stä sarjavirraksi ja suorittaa myös PMD:ltä tulevan sarjavirran käänteisen muuntamisen (rinnakkaisen). PMD-alikerros määrittää fyysisten signaalien optiset/sähköiset ominaisuudet eri medioille. Yhteensä määritellään 4 erityyppistä ympäristön fyysistä rajapintaa, jotka näkyvät standardien 802.3z (1000Base-X) ja 802.3ab (1000Base-T) määrittelyssä (kuva 2).
Riisi. 2. Gigabit Ethernet fyysiset liitännät
1000Base-X-liitäntä
1000Base-X-liitäntä perustuu Fibre Channel -fyysisen kerroksen standardiin. Fibre Channel on tekniikka työasemien, supertietokoneiden, tallennuslaitteiden ja oheissolmujen yhdistämiseen. Kuitukanavalla on 4 kerroksellinen arkkitehtuuri. Kaksi alempaa kerrosta FC-0 (rajapinnat ja media) ja FC-1 (koodaus/dekoodaus) on siirretty Gigabit Ethernetiin. Koska Fibre Channel on hyväksytty tekniikka, tämä portointi lyhensi huomattavasti alkuperäisen Gigabit Ethernet -standardin kehitysaikaa.
8B/10B-lohkokoodi on samanlainen kuin FDDI-standardissa hyväksytty 4B/5B-koodi. 4B/5B-koodi kuitenkin hylättiin Fibre Channelissa, koska koodi ei tarjoa tasapainoa DC. Tasapainon puute voi mahdollisesti johtaa tiedoista riippuvaiseen lämmitykseen laserdiodit, koska lähetin voi lähettää enemmän bittejä "1" (emission läsnä) kuin "0" bittiä (ei lähetystä), mikä voi aiheuttaa lisävirheitä, kun suuret nopeudet siirrot.
1000Base-X on jaettu kolmeen fyysiseen rajapintaan, joiden pääominaisuudet on esitetty alla:
1000Base-SX-liitäntä määrittelee laserit, joiden säteilypituus on hyväksyttävä alueella 770-860 nm, lähettimen säteilyteho vaihtelee -10 - 0 dBm ja ON/OFF-suhde (signaali / ei signaalia) on vähintään 9 dB. Vastaanottimen herkkyys -17 dBm, vastaanottimen kylläisyys 0 dBm;
1000Base-LX-liitäntä määrittää laserit, joiden hyväksyttävä säteilypituus on alueella 1270-1355 nm, lähettimen säteilyteho välillä -13,5 - -3 dBm ja ON/OFF-suhde (signaali on / ei signaalia) on vähintään 9 dB. Vastaanottimen herkkyys -19 dBm, vastaanottimen kylläisyys -3 dBm;
1000Base-CX suojattu kierretty parikaapeli (STP "twinax") lyhyillä etäisyyksillä.
Viitteeksi taulukossa 1 on esitetty yrityksen valmistamien optisten lähetin-vastaanotinmoduulien pääominaisuudet Hewlett Packard vakiorajapinnoille 1000Base-SX (malli HFBR-5305, =850 nm) ja 1000Base-LX (malli HFCT-5305, =1300 nm).
Taulukko 1. Tekniset tiedot Gigabit Ethernet optiset lähetin-vastaanottimet
1000Base-X-standardien tuetut etäisyydet on esitetty taulukossa 2.
Taulukko 2. Gigabit Ethernet optisten lähetin-vastaanottimien tekniset ominaisuudet
Kun koodataan 8B/10B bittinopeutta optinen linja on 1250 bps. Tämä tarkoittaa, että kaapelin sallitun pituuden kaistanleveyden tulee ylittää 625 MHz. Pöydältä Kuva 2 osoittaa, että tämä kriteeri täyttyy riveillä 2-6. Gigabit Ethernetin suuren siirtonopeuden vuoksi sinun tulee olla varovainen rakentaessasi pitkiä segmenttejä. Tietenkin yksimuotokuitu on etusijalla. Tässä tapauksessa optisten lähetin-vastaanottimien ominaisuudet voivat olla huomattavasti korkeammat. Esimerkiksi NBase tuottaa kytkimiä Gigabit Ethernet -porteilla, jotka tarjoavat jopa 40 km:n etäisyydet yksimuotokuidun yli ilman releitä (käyttäen kapeaspektrisiä DFB-lasereita, jotka toimivat 1550 nm:n aallonpituudella).
Monimuotokuidun käytön ominaisuudet
Maailmassa on valtava määrä monimuotokuituoptiseen kaapeliin perustuvia yritysverkkoja, joissa on 62,5/125 ja 50/125 kuituja. Siksi on luonnollista, että jo Gigabit Ethernet -standardin muodostusvaiheessa syntyi tehtävä sopeuttaa tämä tekniikka käytettäväksi olemassa olevassa monitilassa. kaapelijärjestelmät. 1000Base-SX- ja 1000Base-LX-spesifikaatioiden kehittämisen aikana havaittiin yksi erittäin mielenkiintoinen poikkeama, joka liittyy laserlähettimien käyttöön monimuotokuidun yhteydessä.
Monimuotokuitu on suunniteltu jakaminen valoa emittoivilla diodeilla (emissiospektri 30-50 ns). Tällaisten LEDien epäkoherentti säteily tulee kuituun valoa kuljettavan ytimen koko alueelle. Tämän seurauksena kuidussa innostuu valtava määrä moodiryhmiä. Etenevä signaali soveltuu hyvin kuvattavaksi intermoodihajonnan suhteen. Tällaisten LEDien käytön tehokkuus lähettimenä Gigabit Ethernet -standardissa on alhainen johtuen erittäin korkea taajuus modulaatio - bittivirran nopeus optisessa linjassa on 1250 Mbaud ja yhden pulssin kesto on 0,8 ns. Suurin nopeus, kun LEDejä käytetään edelleen signaalin lähettämiseen monimuotokuidun kautta, on 622,08 Mbit/s (STM-4, kun otetaan huomioon 8B/10B-koodin redundanssi, optisen linjan bittinopeus on 777,6 Mbaud) . Siksi Gigabit Ethernetistä tuli ensimmäinen standardi, joka säätelee optisten laserlähettimien käyttöä monimuotokuitujen yhteydessä. Laserin kuituun tulevan säteilyn pinta-ala on paljon pienempi kuin monimuotokuidun ytimen koko. Tämä tosiasia ei sinänsä johda ongelmaan. Samaan aikaan tavallisten kaupallisten monimuotokuitujen valmistusprosessissa sallitaan joidenkin vikojen (poikkeamien hyväksyttävissä rajoissa), jotka eivät ole kriittisiä kuidun perinteisessä käytössä, esiintyminen, useimmat keskittyvät lähelle kuituytimen akselia. . Vaikka tällainen monimuotokuitu täyttää täysin standardin vaatimukset, sellaisen kuidun keskelle syötetystä laserista tuleva koherentti valo, joka kulkee taitekertoimen epähomogeenisuuden alueiden läpi, pystyy jakautumaan pieneen määrään moodeja, jotka sitten etenevät pitkin. kuitua eri optisia reittejä pitkin ja eri nopeuksilla. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä differentiaalimoodiviive DMD. Tämän seurauksena tilojen välillä ilmenee vaihesiirto, joka johtaa ei-toivottuihin häiriöihin vastaanottopuolella ja virheiden määrän merkittävään kasvuun (kuvio 3a). Huomaa, että vaikutus ilmenee vain useiden olosuhteiden samanaikaisessa yhdistelmässä: vähemmän onnistunut kuitu, vähemmän onnistunut laserlähetin (tietenkin standardin mukainen) ja vähemmän onnistunut säteilyn syöttö kuituun. Fyysisellä puolella DMD-ilmiö johtuu siitä, että koherentista lähteestä tuleva energia jakautuu sisäisesti suuri määrä tila, kun taas epäkoherentti lähde kiihottaa tasaisesti valtavan määrän tiloja. Tutkimukset osoittavat, että vaikutus on voimakkaampi käytettäessä pitkäaaltoisia lasereita (läpinäkyvyysikkuna 1300 nm).
Kuva 3. Koherentin säteilyn leviäminen monimuotokuidussa: a) Differentiaalisen muodon viiveen (DMD) vaikutuksen ilmentyminen säteilyn aksiaalisyötössä; b) Akselin ulkopuolinen koherentin säteilyn syöttö monimuotokuituun.
Pahimmassa tapauksessa tämä poikkeama voi johtaa segmentin maksimipituuden pienenemiseen monimuotoisen FOC:n perusteella. Koska standardin on annettava 100 % suoritustakuu, segmentin maksimipituutta on säädettävä DMD-ilmiön mahdollinen esiintyminen huomioon ottaen.
1000Base-LX-liitäntä. Suuremman etäisyyden säilyttämiseksi ja Gigabit Ethernet -linkin käyttäytymisen poikkeavuudesta johtuvan arvaamattomuuden välttämiseksi ehdotetaan, että säteilyä ruiskutetaan monimuotokuituytimen ei-keskiseen osaan. Apertuurihajoamisen ansiosta säteily onnistuu jakaantumaan tasaisesti koko kuidun ytimeen, mikä heikentää vaikutusta suuresti, vaikka segmentin maksimipituus jää sen jälkeen rajoitetuksi (taulukko 2). Mukautuvat yksimuotoiset optiset johdot MCP (mode conditioning patch-cords) on erityisesti kehitetty, jossa yksi liittimistä (eli se, joka on suunniteltu liitettäväksi monimuotokuituun) on hieman poikkeamassa kuituytimen akselista. . Optista johtoa, jossa toinen liitin on Duplex SC, jossa on offset-ydin, ja toinen on tavallinen Duplex SC, voidaan kutsua seuraavasti: MCP Duplex SC - Duplex SC. Sellainen johto ei tietenkään sovellu käytettäväksi perinteisissä verkoissa, esimerkiksi Fast Ethernetissä, koska MCP Duplex SC -liitännässä on suuria liitäntähäviöitä. Siirtymä-MCP voi olla yksimuoto- ja monimuotokuidun yhdistelmä ja sisältää kuitu-kuitu-bias-elementin. Sitten yksimuotoinen pää liitetään laserlähettimeen. Mitä tulee vastaanottimeen, siihen voidaan liittää tavallinen monimuotoinen patch-johto. MCP-sovitinjohtojen käyttö mahdollistaa säteilyn tuomisen monimuotokuituun akselista 10-15 µm siirtyneen alueen kautta (kuva 3b). Näin ollen on edelleen mahdollista käyttää 1000Base-LX-liitäntäportteja yksimuotokuituoptiikalla, koska säteilyn syöttö tapahtuu tiukasti kuituytimen keskellä.
1000Base-SX-liitäntä. Koska 1000Base-SX-liitäntä on standardoitu käytettäväksi vain monimuotokuidun kanssa, säteilyn syöttöalueen siirtyminen kuidun keskiakselilta voidaan toteuttaa itse laitteessa, jolloin ei tarvitse käyttää vastaavaa optista johtoa.
1000Base-T-liitäntä
1000Base-T on standardi Gigabit Ethernet -liitäntä luokan 5 ja uudempien suojaamattomien kierrettyjen kaapeleiden kautta jopa 100 metrin etäisyyksille. Lähetykseen käytetään kaikkia neljää kuparikaapeliparia, yhden parin siirtonopeus on 250 Mbit/s. Standardin odotetaan tarjoavan kaksipuolinen lähetys, ja kunkin parin tiedot lähetetään samanaikaisesti kahteen suuntaan kerralla - kaksoisdupleksi. 1000Base-T. Teknisesti 1 Gbit/s duplex-lähetyksen toteuttaminen UTP cat.5 -kierretyllä parikaapelilla osoittautui melko vaikeaksi, paljon vaikeammaksi kuin 100Base-TX-standardissa. Vaikutus lähellä ja kaukaa ylikuuluminen kolmesta naapurimaiden kierretyt parit tälle parille neljän parin kaapelissa vaatii erityisen salatun, kohinaa kestävän lähetyksen kehittämisen ja älykkään yksikön signaalin tunnistamiseksi ja palauttamiseksi vastaanotossa. Useita koodausmenetelmiä pidettiin alun perin hyväksyttävinä 1000Base-T-standardissa, mukaan lukien: 5-tasoinen pulssiamplitudikoodaus PAM-5; kvadratuuriamplitudimodulaatio QAM-25 jne. Alla lyhyesti ideat PAM-5:stä, joka lopulta hyväksyttiin standardiksi.
Miksi 5-tason koodaus. Yleinen nelitasoinen koodaus käsittelee saapuvat bitit pareittain. Erilaisia yhdistelmiä on yhteensä 4 - 00, 01, 10, 11. Lähetin voi asettaa oman jännitetasonsa kullekin bittiparille lähetetty signaali, joka pienentää nelitasoisen signaalin modulaatiotaajuutta kaksinkertaisesti, 125 MHz 250 MHz:n sijaan (kuva 4), ja siten säteilytaajuutta. Viides taso lisättiin koodin redundanssin luomiseksi. Tämän seurauksena on mahdollista korjata virheet vastaanoton aikana. Tämä antaa 6 dB lisävaraa signaali-kohinasuhteessa.
Kuva 4. PAM-4 4-tason koodausjärjestelmä
MAC-taso
Gigabit Ethernetin MAC-kerros käyttää samaa CSMA/CD-siirtoprotokollaa kuin edeltäjänsä Ethernet ja Fast Ethernet. Tärkeimmät rajoitukset segmentin (tai törmäysalueen) enimmäispituudelle määritetään tällä protokollalla.
IEEE 802.3 Ethernet -standardin kehyskoko on vähintään 64 tavua. Se on pienimmän kehyskoon arvo, joka määrittää suurimman sallitun etäisyyden asemien välillä (törmäysalueen halkaisija). Aika, jonka asema lähettää tällaisen kehyksen - kanavaaika - on 512 BT tai 51,2 μs. Ethernet-verkon maksimipituus määräytyy törmäysresoluution ehdolla, eli aika, jonka aikana signaali saavuttaa etäsolmun ja palauttaa RDT:n, ei saa ylittää 512 BT (pois lukien johdanto).
Siirtyessään Ethernetistä Fast-tilaan Ethernetin nopeus lähetys lisääntyy ja 64 tavun pituisen kehyksen lähetysaika pienenee vastaavasti - se on 512 BT tai 5,12 μs (Fast Ethernet 1:ssä BT = 0,01 μs). Jotta kaikki törmäykset voidaan havaita kehyksen lähetyksen loppuun asti, kuten ennenkin, yhden ehdoista on täytyttävä:
Fast Ethernet piti saman vähimmäiskehyksen koon kuin Ethernet. Tämä säilytti yhteensopivuuden, mutta johti merkittävään pienenemiseen törmäysalueen halkaisijassa.
Jälleen jatkuvuuden vuoksi Gigabit Ethernet -standardin on tuettava samaa vähimmäis- ja suurimmat mitat kehyksiä, jotka hyväksytään Ethernetissä ja Fast Ethernetissä. Mutta kun lähetysnopeus kasvaa, samanpituisen paketin lähetysaika lyhenee vastaavasti. Jos sama vähimmäiskehyspituus säilytettäisiin, tämä johtaisi verkon halkaisijan pienenemiseen, joka ei ylittäisi 20 metriä, mistä voisi olla vähän hyötyä. Siksi Gigabit Ethernet -standardia kehitettäessä päätettiin pidentää kanava-aikaa. Gigabit Ethernetissä se on 4096 BT ja 8 kertaa nopeampi Ethernet-kanava ja Fast Ethernet. Mutta yhteensopivuuden säilyttämiseksi Ethernet-standardit ja Fast Ethernet, vähimmäiskehyksen kokoa ei lisätty, mutta kehykseen lisättiin lisäkenttä, nimeltään "medialaajennus".
operaattorin laajennus
Lisäkentän merkit eivät yleensä sisällä palvelutietoja, mutta ne täyttävät kanavan ja lisäävät "törmäysikkunaa". Tämän seurauksena kaikki asemat, joiden törmäysalueen halkaisija on suurempi, rekisteröivät törmäyksen.
Jos asema haluaa lähettää lyhyen (alle 512 tavua) kehyksen, tämä kenttä lisätään ennen lähetystä - medialaajennus, joka täydentää kehyksen 512 tavuksi. Tarkistussummakenttä lasketaan vain alkuperäiselle kehykselle, eikä se koske laajennuskenttää. Kun kehys vastaanotetaan, laajennuskenttä hylätään. Siksi LLC-kerros ei edes tiedä laajennuskentän olemassaolosta. Jos kehyksen koko on 512 tavua tai suurempi, medialaajennuskenttää ei ole. Kuvassa 5 näkyy Gigabit Ethernet -kehysmuoto käytettäessä medialaajennusta.
Kuva 5. Gigabitin kehys Ethernet medialaajennuskentällä.
Paketti räjähtää
Median laajennus on luonnollisin ratkaisu, joka mahdollisti yhteensopivuuden Fast Ethernet -standardin ja saman törmäysalueen halkaisijan säilyttämisen. Mutta se johti tarpeettomaan kaistanleveyden tuhlaukseen. Jopa 448 tavua (512-64) voidaan hukata lähetettäessä lyhyttä kehystä. Gigabit-standardin kehitysvaiheessa Ethernet-yhtiö NBase Communicationsille tehtiin ehdotus standardin modernisoimiseksi. Tämä päivitys, jota kutsutaan pakettiruuhkaksi, mahdollistaa laajennuskentän tehokkaamman käytön. Jos asemalla/kytkimellä on lähetettävänä useita pieniä kehyksiä, ensimmäinen kehys täytetään medialaajennuskentällä 512 tavuun ja lähetetään. Jäljelle jäävät kehykset lähetetään vähintään 96 bitin välisellä kehysvälillä, yhtä tärkeää poikkeusta lukuun ottamatta - kehysten välinen aikaväli on täytetty laajennussymboleilla (kuva 6a). Näin ollen media ei hiljene lyhyiden alkuperäisten kehysten lähettämisen välillä, eikä mikään muu verkon laite voi häiritä lähetystä. Tämä kehysjärjestely voi tapahtua, kunnes lähetettyjen tavujen kokonaismäärä ylittää 1518. Pakettien ruuhkautuminen vähentää törmäysten todennäköisyyttä, koska ylikuormitettu kehys voi kokea törmäyksen vain ensimmäisen alkuperäisen kehyksensä lähetysvaiheessa, mukaan lukien median laajennus, mikä varmasti on lisää verkon suorituskykyä, varsinkin kun raskaita kuormia(Kuva 6-b).
Kuva 6. Pakettien ruuhkautuminen: a) kehyslähetys; b) kaistanleveyden käyttäytyminen.
Perustuu Telecom Transport -yhtiön materiaaleihin
Nykyään on lähes mahdotonta löytää kannettavaa tietokonetta tai emolevyä myynnissä ilman integroitua verkkokorttia tai jopa kahta. Kaikissa niissä on sama liitin - RJ45 (tarkemmin 8P8C), mutta ohjaimen nopeus voi vaihdella suuruusluokkaa. Halvoissa malleissa se on 100 megabittiä sekunnissa (Fast Ethernet), kalliimmissa 1000 (Gigabit Ethernet).
Jos tietokoneessasi ei ole sisäänrakennettua LAN-ohjainta, se on todennäköisesti jo "vanha mies", joka perustuu prosessoriin Intel tyyppi Pentium 4 tai AMD Athlon XP sekä niiden "esi-isät". Tällaisten "dinosaurusten" kanssa voidaan "ystävystyä". kiinteä verkko vain asentamalla erillinen verkkokortti PCI-liittimellä, koska PCI-väylät Expressiä ei ollut olemassa heidän syntymähetkellään. Mutta jopa PCI-väylää (33 MHz) varten valmistetaan "verkkokortteja", jotka tukevat uusinta Gigabit Ethernet -standardia, vaikka kaistanleveys ei välttämättä riitä vapauttamaan täysin gigabit-ohjaimen nopeuspotentiaalia.
Mutta vaikka sinulla olisi 100 megabitin integroitu verkkokortti, niiden, jotka aikovat "päivittää" 1000 megabittiin, on ostettava erillinen sovitin. Paras vaihtoehto olisi ostaa PCI Express -ohjain, joka varmistaa verkon suurimman nopeuden, jos tietysti vastaava liitin on tietokoneessa. Totta, monet pitävät parempana PCI-korttia, koska ne ovat paljon halvempia (hinta alkaa kirjaimellisesti 200 ruplasta).
Mitä etuja Fast Ethernetistä Gigabit Ethernetiin siirtyminen tuo käytännössä? Kuinka erilaista todellinen nopeus verkkokorttien PCI-versioiden ja PCI Expressin tiedonsiirto? Riittääkö normaali nopeus? kovalevy ladata gigabitin kanava täyteen? Löydät vastaukset näihin kysymyksiin tästä materiaalista.
Testin osallistujat
Testaukseen valittiin kolme halvinta erillistä verkkokorttia (PCI - Fast Ethernet, PCI - Gigabit Ethernet, PCI Express - Gigabit Ethernet), koska niille on eniten kysyntää.
100 megabitin verkko-PCI-korttia edustaa Acorp L-100S -malli (hinta alkaa 110 ruplasta), joka käyttää Realtek RTL8139D -piirisarjaa, joka on halvoista korteista suosituin.
1000 megabitin PCI-verkkokorttia edustaa Acorp L-1000S -malli (hinta alkaen 210 ruplaa), joka perustuu Realtek RTL8169SC -siruun. Tämä on ainoa kortti, jonka piirisarjassa on jäähdytyselementti - muut testin osallistujat eivät vaadi lisäjäähdytystä.
1000 megabitin verkko PCI Express -korttia edustaa TP-LINK TG-3468 -malli (hinta alkaa 340 ruplasta). Eikä se ollut poikkeus - se perustuu RTL8168B-piirisarjaan, jota myös Realtek valmistaa.
TP-LINK TG-3468 -verkkokortin ulkonäkö
Näiden perheiden piirisarjat (RTL8139, RTL816X) näkyvät paitsi erillisissä verkkokorteissa, myös integroituina moniin emolevyihin.
Kaikkien kolmen säätimen ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa:
Näytä taulukko
PCI-väylän kaistanleveyden (1066 Mbit/s) pitäisi teoriassa riittää nostaa gigabitin verkkokortit täyteen nopeuteen, mutta käytännössä se ei ehkä silti riitä. Tosiasia on, että tämä "kanava" on kaikkien PCI-laitteiden yhteinen; lisäksi se välittää palvelutietoa itse väylän huollosta. Katsotaan vahvistaako tämä oletus todellisilla nopeusmittauksilla.
Toinen vivahde: suurin osa modernista kovalevyt joiden keskimääräinen lukunopeus on enintään 100 megatavua sekunnissa ja usein jopa vähemmän. Näin ollen he eivät pysty lataamaan täysin verkkokortin gigabitin kanavaa, jonka nopeus on 125 megatavua sekunnissa (1000: 8 = 125). On kaksi tapaa kiertää tämä rajoitus. Ensimmäinen on yhdistää pari tällaista kiintolevyä RAID-ryhmäksi (RAID 0, raidoitus), ja nopeus voi melkein kaksinkertaistua. Toinen on käyttää SSD-asemia, joiden nopeusparametrit ovat huomattavasti korkeammat kuin kiintolevyjen.
Testaus
Palvelimena käytettiin tietokonetta, jossa on seuraava kokoonpano:
- CPU: AMD Phenom II X4 955 3200 MHz (neliydin);
- emolevy: ASRock A770DE AM2+ ( AMD piirisarja 770 + AMD SB700);
- RAM: Hynix DDR2 4 x 2048 Gt PC2 8500 1066 MHz (kaksikanavatila);
- näytönohjain: AMD Radeon HD 4890 1024 Mt DDR5 PCI Express 2.0;
- verkkokortti: Realtek RTL8111DL 1000 Mbit/s (integroitu emolevyyn);
- käyttöjärjestelmä: Microsoft Windows 7 Home Premium SP1 (64-bittinen versio).
Asiakkaana, johon testatut verkkokortit asennettiin, käytettiin tietokonetta, jossa oli seuraava kokoonpano:
- prosessori: AMD Athlon 7850 2800 MHz (kaksiytiminen);
- emolevy: MSI K9A2GM V2 (MS-7302, AMD RS780 + AMD SB700 piirisarja);
- RAM: Hynix DDR2 2 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (kaksikanavatila);
- näytönohjain: AMD Radeon HD 3100 256 MB (integroitu piirisarjaan);
- kiintolevy: Seagate 7200.10 160 GB SATA2;
- käyttöjärjestelmä: Microsoft Windows XP Home SP3 (32-bittinen versio).
Testaus suoritettiin kahdessa tilassa: lukeminen ja kirjoittaminen verkkoyhteyden kautta kiintolevyiltä (tämän pitäisi osoittaa, että ne voivat olla pullonkaula) sekä RAM-levyiltä RAM tietokoneita, jotka simuloivat nopeat SSD-asemat. Verkkokortit yhdistettiin suoraan kolmen metrin välijohdolla (kahdeksanjohtiminen kierretty parikaapeli, kategoria 5e).
Tiedonsiirtonopeus (kiintolevy - kovalevy, Mbit/s)
Todellinen tiedonsiirtonopeus 100 megabitin Acorp L-100S -verkkokortin kautta jäi vain teoreettisesta maksimista. Mutta molemmat gigabit-kortit, vaikka ne ylittivät ensimmäisen noin kuusi kertaa, eivät pystyneet näyttämään suurinta mahdollista nopeutta. On selkeästi nähtävissä, että nopeutta rajoittaa Seagate 7200.10 -kiintolevyjen suorituskyky, joka suoraan tietokoneella testattuna on keskimäärin 79 megatavua sekunnissa (632 Mbit/s).
Perimmäinen nopeusero PCI-väylän (Acorp L-1000S) ja PCI Expressin (TP-LINK TG-3468) verkkokorttien välillä tässä tapauksessa ei havaita, jälkimmäisen pieni etu voidaan selittää mittausvirheellä. Molemmat ohjaimet toimivat noin kuudellakymmenellä prosentilla kapasiteetistaan.
Tiedonsiirtonopeus (RAM-levy - RAM-levy, Mbit/s)
Acorp L-100S osoitti odotetusti samaa hidasta nopeutta kopioitaessa tietoja nopeilta RAM-levyiltä. Tämä on ymmärrettävää - Fast Ethernet -standardi ei ole vastannut nykyaikaista todellisuutta pitkään aikaan. Verrattuna "kiintolevyltä kiintolevylle" -testaustilaan, Acorp L-1000S gigabit PCI -kortti paransi suorituskykyä merkittävästi - etu oli noin 36 prosenttia. TP-LINK TG-3468 -verkkokortti osoitti vieläkin vaikuttavampaa etumatkaa - kasvua oli noin 55 prosenttia.
Tässä näkyi PCI Express -väylän suurempi kaistanleveys - TP-LINK TG-3468 ylitti Acorp L-1000S:n 14 prosentilla, mikä ei enää johdu virheestä. Voittaja jäi hieman teoreettisesta maksimista, mutta nopeus 916 megabittiä sekunnissa (114,5 Mb/s) näyttää silti vaikuttavalta - tämä tarkoittaa, että joudut odottamaan lähes suuruusluokkaa vähemmän kopioinnin valmistumista (verrattuna Nopea Ethernet). Esimerkiksi aika, joka kuluu 25 Gt:n tiedoston kopioimiseen (tyypillinen HD-ripaus hyvä laatu) tietokoneelta tietokoneelle kestää alle neljä minuuttia ja edellisen sukupolven sovittimella yli puoli tuntia.
Testaus on osoittanut, että Gigabit Ethernet -verkkokorteilla on valtava etu (jopa kymmenkertainen) Fast Ethernet -ohjaimiin verrattuna. Jos tietokoneissasi on vain kiintolevyjä, joita ei ole yhdistetty raitataulukkoon (RAID 0), PCI- ja PCI Express -korttien nopeudessa ei ole perustavanlaatuista eroa. Muussa tapauksessa ja käytettäessä korkean suorituskyvyn SSD-asemia kannattaa suosia PCI Express -liitännällä varustetut kortit, jotka tarjoavat suurimman mahdollisen tiedonsiirtonopeuden.
Tietenkin tulee huomioida, että verkon ”polulla” olevien muiden laitteiden (kytkin, reititin...) tulee tukea Gigabit Ethernet -standardia ja kierretyn parin (patch cord) luokan tulee olla vähintään 5e. Muuten todellinen nopeus jää 100 megabittiin sekunnissa. Muuten, taaksepäin yhteensopivuus Fast Ethernet -standardin kanssa se pysyy samana: voit liittää esimerkiksi kannettavan tietokoneen, jossa on 100 megabitin verkkokortti, gigabitin verkkoon, tämä ei vaikuta verkon muiden tietokoneiden nopeuteen.
Minulla ei ollut kiire päivittää kotiverkkoani 100 Mbps:stä 1 Gbps:iin, mikä on minulle melko outoa, koska siirrän paljon tiedostoja verkon kautta. Kuitenkin, kun käytän rahaa tietokoneeseen tai infrastruktuurin päivitykseen, uskon, että käyttämieni sovellusten ja pelien suorituskyky paranee välittömästi. Monet käyttäjät haluavat hemmotella itseään uudella näytönohjaimella, keskusprosessorilla ja jollakin vempaimella. Jostain syystä verkkolaitteet eivät kuitenkaan herätä tällaista innostusta. On todellakin vaikea sijoittaa ansaitsemasi rahat verkkoinfrastruktuuriin toisen teknisen syntymäpäivälahjan sijasta.
Kaistanleveysvaatimukseni ovat kuitenkin erittäin korkeat, ja jossain vaiheessa tajusin, että 100 Mbit/s infrastruktuuri ei enää riitä. Kaikissa kotitietokoneissani on jo integroidut 1 Gbps sovittimet (päällä emolevyt ah), joten päätin ottaa lähimmän tietokoneyrityksen hinnaston ja katsoa mitä tarvitsisin muuttaakseni koko verkkoinfrastruktuurini 1 Gbps:ksi.
Ei, gigabitin kotiverkko ei ole ollenkaan niin monimutkainen.
Ostin ja asensin kaikki laitteet. Muistan kopioineeni iso tiedosto 100 Mbit/s verkossa kesti noin puolitoista minuuttia. 1 Gbit/s:n päivityksen jälkeen samaa tiedostoa alettiin kopioida 40 sekunnissa. Suorituskyvyn kasvu ilahdutti, mutta silti en saanut sitä kymmenkertaista parannusta, mitä voisi odottaa vertaamalla vanhojen ja uusien verkkojen 100 Mbps ja 1 Gbps nopeutta.
Mikä on syy?
Gigabitin verkossa kaikkien osien on tuettava 1 Gbps. Jos sinulla on esimerkiksi Gigabit-verkkokortit ja niihin liittyvät kaapelit asennettuna, mutta keskitin/kytkin tukee vain 100 Mbps, koko verkko toimii 100 Mbps:lla.
Ensimmäinen vaatimus on verkko-ohjain. On parasta, jos jokainen verkon tietokone on varustettu gigabitillä verkkosovitin(erillinen tai integroitu emolevyyn). Tämä vaatimus on helpoin täyttää, koska useimmilla emolevyn valmistajilla on pari viime vuosina integroida gigabitin verkko-ohjaimet.
Toinen vaatimus on, että verkkokortin tulee tukea myös 1 Gbit/s. Yleinen väärinkäsitys on, että gigabit-verkot vaativat Cat 5e -kaapelin, mutta itse asiassa jopa vanha Cat 5 -kaapeli tukee 1 Gbps:n nopeutta. Cat 5e -kaapeleissa on kuitenkin parhaat ominaisuudet, joten ne ovat optimaalisempi ratkaisu gigabitin verkkoihin, varsinkin jos kaapelit ovat kunnollisen pitkiä. Cat 5e -kaapelit ovat kuitenkin edelleen halvimmat, koska vanha Cat 5 -standardi on jo vanhentunut. Uudemmat ja kalliimmat Cat 6 -kaapelit tarjoavat entistä paremman suorituskyvyn gigabittiverkoissa. Vertailemme Cat 5e ja Cat 6 -kaapeleiden suorituskykyä myöhemmin artikkelissamme.
Kolmas ja luultavasti kallein komponentti gigabit-verkossa on 1 Gbps keskitin/kytkin. Tietenkin on parempi käyttää kytkintä (ehkä yhdistettynä reitittimeen), koska keskitin tai keskitin ei ole älykkäin laite, joka yksinkertaisesti lähettää kaikki verkkotiedot kaikille. käytettävissä olevat portit, mikä johtaa suureen määrään törmäyksiä ja hidastaa verkon suorituskykyä. Jos tarvitset korkeaa suorituskykyä, et voi tulla toimeen ilman gigabit-kytkintä, koska se välittää verkkotiedot vain osoitteeseen haluttu portti, mikä lisää tehokkaasti verkon nopeutta keskittimeen verrattuna. Reititin sisältää yleensä sisäänrakennetun kytkimen (useita LAN-portit), ja voit myös yhdistää kotiverkkosi Internetiin. Useimmat kotikäyttäjät ymmärtävät reitittimen edut, joten gigabitin reititin on houkutteleva vaihtoehto.
|
|||
|
| |||
