Екзаменаційний білет № 12

1. Технологія Gigabit Ethernet.

Технология Gigabit Ethernet представляет собой дальнейшее развитие стандартов 802.3 для сетей Ethernet с пропускной способностью 10 и 100 Мбит/с. Основная цель Gigabit Ethernet состоит в значительном повышении скорости передачи данных с сохранением совместимости с уже установленными сетями на базе Ethernet. Необходимо обеспечить возможность пересылки данных между сегментами, работающими на разных скоростях, что, помимо всего прочего, позволило бы упростить архитектуру существующих мостов и коммутаторов, применяющихся в больших промышленных сетях.

Разработка технологии Gigabit Ethernet началась в ноябре 1995 года, когдабыла сформирована рабочая группа (IEEE 802.3z), рассматривающая возможность развития Fast Ethernet до гигабитных скоростей. После утверждения полномочий этой группы работа над стандартом стала продвигаться быстрыми темпами. При разработке этой технологии были поставлены следующие задачи:

• Достичь скорости передачи 1 Гбит/с.

• Использовать формат кадра Ethernet 802.3.

• Соответствовать функциональным требованиям стандарта 802.

• Предусмотреть простое взаимодействие между сетями со скоростями 10, 100 и 1000 Мбит/с.

• Сохранить неизменными минимальный и максимальный размер кадра согласно существующему стандарту.

• Предоставить поддержку полу- и полнодуплексного режима работы.

• Поддерживать топологию " звезда".

• Использовать метод доступа CSMA/CD с поддержкой по крайней мере одного повторителя в домене коллизий (под доменом коллизий понимается область, в пределах которой кадры от различных станций могут конфликтовать друг с другом).

• Поддерживать спецификации ANSI Fibre Channel FC-1 и FC-0 (оптоволоконный кабель) и, если возможно, медный кабель.

• Предоставить семейство спецификаций физического уровня, которые поддерживалибы канал длиною не менее:

o 500 метров на многомодовом оптоволоконном кабеле;

o 25 метров на медном проводе;

o 3000 метров на одномодовом оптоволоконном кабеле.

• Определить методы контроля потока.

• Стандартизировать независимый от среды интерфейс GMII (Gigabit Ethernet Media Independent Interface).

В основном, продукты, поддерживающие технологию Gigabit Ethernet, планируется внедрять в центре корпоративной сети. Наиболее быстрый и простой путь получения отдачи от Gigabit Ethernet состоит в замене традиционных коммутаторов Fast Ethernet на концентраторы или коммутаторы Gigabit Ethernet. Это приводит к тому, что в сети появляется некая иерархия скоростей. Персональные компьютеры могут подключаться со скоростью 10 Мбит/с к коммутаторам рабочих групп, которые затем связываются с коммутаторами Fast Ethernet, имеющими порты для связи со скоростью 1 Гбит/с.

К недостаткам технологии Gigabit Ethernet можно отнести отсутствие встроенного механизма поддержки качества обслуживания. Как и её предшественники, технология предполагает конкуренцию за доступ к среде передачи без какой-либо гарантии качества обслуживания. Однако пользователи Gigabit Ethernet для обеспечения качества обслуживания могут воспользоваться протоколами на базе IP, такими как RSVP. Они позволяют резервировать ресурсы маршрутизаторов для обеспечения необходимой скорости передачи данных. Достоинство такого подхода заключается в том, что удаётся сохранить основную часть капиталовложений в маршрутизаторы. Но если сеть предназначена для интенсивного трафика с отличающимися характеристиками, то в этом случае технология АТМ сможет обеспечить лучшее качество обслуживания, чем Gigabit Ethernet.

Очевидно, что с ростом требований приложений загрузка каналов связи корпоративных серверов также возрастает. Для повышения производительности можно подключать серверы к коммутатору по каналу связи со скоростью 1 Гбит/с. Однако следует убедиться, что сервер способен поддержать такую скорость обмена информацией. Таблица 3 содержит теоретический верхний предел пропускной способности шин для некоторых архитектур серверов.

Таблица 3. Пропускная способность шин серверов

Тип шины Пропускная способность, Мбит/с

ISA 64

EISA 264

MCA 320

PCI (32 бита, 33Мгц) 1056

PCI (64 бита, 66Мгц) 4224

Самым простым способом получения немедленной выгоды от использования новой технологии является организация её на основе магистрали сети с последующим подключением серверов. Кроме установки новых коммутаторов и сетевых адаптеров, никаких изменений не потребуется.

2. Обладнання мереж Ethernet.

Типы устройств

В настоящее время поставляется полный перечень сетевых продуктов Gigabit Ethernet: сетевые карты, повторителе, коммутаторы, а также маршрутизаторы. Предпочтение отдается устройствам с оптическим интерфейсами (1000Base-FL, 1000Base-SX) Duplex SC. Так как стандартизация оптических интерфейсов произошла примерно на 1 год раньше, чем интерфейса на витую пару, то подавляющее число устройств, поставляемых сегодня, имеют волоконно-оптические физические интерфейсы.

Сетевая карта Gigabit Ethernet. Выпускаю сетевые карты на шины PCI, SBus и др. Ниже приведены основные технические характеристики сетевой карты G-NIC, выпускаемой фирмой Packet Engines:

• 64/32 бит PCI мастер адаптер;

• Oбеспечивает на частоте 33 МГц пропускную способность 2 Гбит/с;

• Два независимых процессора, ответственных за прием и передачу пакетов, сильно разгружают центральный процессор рабочей станции

• Поддержка стандартов IEEE 802.3x дуплексной передачи и IEEE 802.3z обеспечивает максимальную совместимость с другими устройствами.

Поставляются драйверы для операционных систем: Windows 95 (NDIS3); Windows NT (NDIS4, NDIS5, Intel и DEC Alpha процессоры); Novell NetWare (ODI 3.12 или выше); Solaris (2.5x, PCI и SBus); DEC UNIX (4.3 BSD); SGI IRIX (5.3 и 6.2); HP-UX (10.20); Linux; FreeBSD

Буферный повторитель. Устройства Ethernet поддерживают дуплексный режим как на физическом уровне, так и на уровне MAC. Традиционные повторители с портами RJ-45 (10Base-T, 100Base-TX) хотя и имеют дуплексную связь на физическом уровне из-за логической топологии шина внутри себя могут поддерживать только полудуплексный режим, благодаря чему создается коллизионный домен ограниченного диаметра. Хотя в стандарте Gigabit Ethernet допускается использование традиционных повторителей, представляется более эффективным новое устройство - буферный повторитель. Протокол CSMA/CD реализует метод доступа к сети но не к сегменту. Буферный повторитель - это многопортовое устройство с дуплексными каналами связи, (рис.7). Каждый порт его имеет входной и выходной буферы. Разумеется удаленное устройство, подключено к повторителю также должно поддерживать дуплексную связь на физическом и MAC уровнях. Очередной кадр, прибывая на входной порт, размещается в очереди входного буфера порта и далее пересылается в выходные буферы остальных портов (за исключением выходного буфера этого порта). Внутри повторителя отрабатывается протокол CSMA/CD, на основе которого кадры из входных буферов переходят в выходные буферы других портов.

Поскольку в сегментах нет коллизий, ограничения на их длину могут возникать только из-за физических характеристик кабельной системы. В этой связи ВОК представляется более перспективным, чем витая пара ограниченная длиной 100 м.

Рис.7. Архитектура буферного повторителя Gigabit Ethernet

Удаленный узел, передавая серию кадров способен переполнить входной буфер порта повторителя, что может привести к потере кадров. Во избежании этого стандартизован основанный на кадрах контроль потока (frame based flow control), известный как 802.3x. Протокол работает на уровне MAC и предназначен для использования в дуплексных линиях.

Буферный повторитель обеспечивает дуплексную связь как и коммутатор, но не такой дорогой, поскольку является просто расширением традиционного повторителя.

Коммутаторы. Перечислим наиболее важные черты коммутаторов Gigabit Ethernet:

• поддержка дуплексного режима по всем портам;

• поддержка контроля потока основанного на кадрах IEEE 802.3x;

• наличие портов или модулей для организации каналов Ethernet, Fast Ethernet;

• поддержка физического интерфейса на одномодовый ВОК;

• возможность коммутации уровня 3;

• поддержка механизма QoS и протокола RSVP;

• поддержка стандарта IEEE 802.1Q/p для организации распределенных виртуальных сетей.