VG-AnyLAN

Архитектура 100VG-AnyLAN была разработана в 90-х гг. компаниями AT& T и Hewlett-Packard для объединения сетей Ethernet и To-

ken Ring (отсюда слово «Any» в названии) и последующей миграции к единой скоростной сети. В 1995 г. эта архитектура получила

статус стандарта IEEE 802.12. Она имеет следующие параметры:

топология — «звезда»;

метод доступа — по приоритету запроса;

□ скорость передачи данных — 100 Мбит/с;

□ Среда передачи – счетверенная неэкранированная витая пара (кабели UTP категории 3, 4 или 5), сдвоенная витая пара (кабель UTP

категории 5), сдвоенная экранированная витая пара (STP), а также оптоволоконный кабель. Сейчас в основном распространена

счетверенная витая пара.

□ Максимальная длина кабеля между концентратором и абонентом и между концентраторами – 100 метров (для UTP кабеля категории

3), 200 метров (для UTP кабеля категории 5 и экранированного кабеля), 2 километра (для оптоволоконного кабеля). Максимально

возможный размер сети – 2 километра (определяется допустимыми задержками).

□ Максимальное количество абонентов – 1024, рекомендуемое – до 250.

Таким образом, параметры сети 100VG-AnyLAN довольно близки к параметрам сети Fast Ethernet. Однако главное

преимущество Fast Ethernet – это полная совместимость с наиболее распространенной сетью Ethernet (в случае 100VG-AnyLAN для

этого требуется мост). В то же время, централизованное управление 100VG-AnyLAN, исключающее конфликты и гарантирующее

предельную величину времени доступа (чего не предусмотрено в сети Ethernet), также нельзя сбрасывать со счетов.

Пример структуры сети 100VG-AnyLAN показан на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Структура сети 100VG-AnyLAN

Сеть может иметь не более пяти таких уровней (в первоначальном варианте было не более трех). Максимальный размер сети

может составлять 1000 метров для неэкранированной витой пары.

Концентраторы сети 100VG-AnyLAN – это интеллектуальные контроллеры, которые управляют доступом к сети. Для этого они

непрерывно контролируют запросы, поступающие на все порты. Концентраторы принимают приходящие пакеты и отправляют их

только тем абонентам, которым они адресованы. Однако никакой обработки информации они не производят, то есть в данном случае

получается все-таки не активная, но и не пассивная звезда. Полноценными абонентами концентраторы назвать нельзя.

Каждый из концентраторов может быть настроен на работу с форматами пакетов Ethernet или Token-Ring. При этом

концентраторы всей сети должны работать с пакетами только какого-нибудь одного формата. Для связи с сетями Ethernet и Token-Ring

необходимы мосты, но мосты довольно простые.

Концентраторы имеют один порт верхнего уровня (для присоединения его к концентратору более высокого уровня) и несколько

портов нижнего уровня (для присоединения абонентов, компьютера, сервера, моста, маршрутизатора, коммутатора). В качестве

абонента может выступать компьютер (рабочая станция), сервер, мост, маршрутизатор, коммутатор.

Каждый порт концентратора может быть установлен в один из двух возможных режимов работы:

Нормальный режим предполагает пересылку абоненту, присоединенному к порту, только пакетов, адресованных лично ему.

Мониторный режим предполагает пересылку абоненту, присоединенному к порту, всех пакетов, приходящих на концентратор.

Этот режим позволяет одному из абонентов контролировать работу всей сети в целом (выполнять функцию мониторинга).

Метод доступа к сети 100VG-AnyLAN типичен для сетей с топологией звезда и состоит в следующем.

Каждый желающий передавать абонент посылает концентратору свой запрос на передачу. запросы на передачу могут иметь два

уровня приоритета:

· нормальный уровень приоритета используется для обычных приложений;

· высокий уровень приоритета используется для приложений, требующих быстрого обслуживания.

Запросы с высоким уровнем приоритета (высокоприоритетные) обслуживаются раньше, чем запросы с нормальным

приоритетом (низкоприоритетные).

Рис. 2.9. Порядок обслуживания запросов абонентов на различных уровнях сети

Каждый концентратор содержит во внутренней памяти таблицу MAC-адресов всех абонентов, подключенных к его портам

нижнего уровня. Это позволяет ему перенаправлять полученные пакеты именно тем абонентам, которым они адресованы. Основной

(корневой) концентратор содержит в себе, информацию о всех абонентах сети. Формируется таблица адресов на этапе инициализации

сети.

Интересно решена в сети 100VG-AnyLAN проблема кодирования передаваемых данных.

Вся передаваемая информация проходит следующие этапы обработки:

· Разделение на квинтеты (группы по 5 бит).

· Перемешивание, скремблирование (scrambling) полученных квинтетов.

· Кодирование квинтетов специальным кодом 5В/6В (этот код обеспечивает в выходной последовательности не более трех

единиц или нулей подряд, что используется для детектирования ошибок).

· Добавление начального и конечного разделителей кадра.

Рис. 2.10. Кодирование информации в сети 100VG-AnyLAN

В сети 100VG-AnyLAN предусмотрены два режима обмена: полудуплексный и полнодуплексный.

При полудуплексном обмене все четыре витые пары используются для передачи одновременно в одном направлении (от

абонента к концентратору или наоборот). Данный режим используется для передачи пакетов.

При полнодуплексном обмене две витые пары (1 и 4) передают в одном направлении, а две другие (2 и 3) – в другом

направлении. Этот режим используется для передачи управляющих сигналов.

Из-за сложности и, как следствие, довольно высокой стоимости оборудования архитектура 100VG-AnyLAN так и не получила

широкого распространения, проиграв гораздо более дешевой, надежной и совместимой архитектуре Fast Ethernet. В настоящее время

она практически не применяется.

Сети Ethernet.

Вопрос 42:

Стандарт Ethernet получил название IEEE 802.3. Он определяет

множественный доступ к моноканалу типа шина с обнаружением

конфликтов и контролем передачи, то есть с уже упоминавшимся

методом доступа CSMA/CD.

Основные характеристики первоначального стандарта IEEE 802.3:

· топология – шина;

· среда передачи – коаксиальный кабель;

· скорость передачи – 10 Мбит/с;

· максимальная длина сети – 5 км;

· максимальное количество абонентов – до 1024;

· длина сегмента сети – до 500 м;

· количество абонентов на одном сегменте – до 100;

· метод доступа – CSMA/CD;

· передача узкополосная, то есть без модуляции (моноканал).

Сеть Ethernet сейчас наиболее популярна в мире (более 90%

рынка), предположительно таковой она и останется в ближайшие годы.

Этому в немалой степени способствовало то, что с самого начала

характеристики, параметры, протоколы сети были открыты, в результате

чего огромное число производителей во всем мире стали выпускать

аппаратуру Ethernet, полностью совместимую между собой.

В классической сети Ethernet применялся 50-омный коаксиальный

кабель двух видов (толстый и тонкий). Однако в последнее время

наибольшее распространение получила версия Ethernet, использующая в

качестве среды передачи витые пары.

Помимо стандартной топологии шина все шире применяются

топологии типа пассивная звезда и пассивное дерево. При этом

предполагается использование репитеров и репитерных концентраторов,

соединяющих между собой различные части (сегменты) сети. В

результате может сформироваться древовидная структура на сегментах

разных типов.

Для передачи информации в сети Ethernet применяется стандартный

манчестерский код.

Доступ к сети Ethernet осуществляется по случайному методу

CSMA/CD, обеспечивающему равноправие абонентов. В сети

используются пакеты переменной длины со структурой, представленной

на рис. 1. 2. (цифры показывают количество байт)

Рис. 1.2. Структура пакета сети Ethernet

Длина кадра Ethernet (то есть пакета без преамбулы) должна быть

не менее 512 битовых интервалов или 51, 2 мкс (именно такова

предельная величина двойного времени прохождения в сети).

Предусмотрена индивидуальная, групповая и широковещательная

адресация.

Минимальная длина кадра (пакета без преамбулы) составляет 64

байта (512 бит). Именно эта величина определяет максимально

допустимую двойную задержку распространения сигнала по сети в 512

битовых интервалов (51, 2 мкс для Ethernet или 5, 12 мкс для Fast

Ethernet.

Для сети Ethernet, работающей на скорости 10 Мбит/с, стандарт

определяет четыре основных типа сегментов сети, ориентированных на

различные среды передачи информации:

· 10BASE5 (толстый коаксиальный кабель);

· 10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель);

· 10BASE-T (витая пара);

· 10BASE-FL (оптоволоконный кабель).

Наименование сегмента включает в себя три элемента: цифра «10»

означает скорость передачи 10 Мбит/с, слово BASE – передачу в

основной полосе частот (то есть без модуляции высокочастотного

сигнала), а последний элемент – допустимую длину сегмента: «5» – 500

метров, «2» – 200 метров (точнее, 185 метров) или тип линии связи: «Т»

– витая пара (от английского «twisted-pair»), «F» – оптоволоконный

кабель (от английского «fiber optic»).

Точно так же для сети Ethernet, работающей на скорости 100 Мбит/с

(Fast Ethernet) стандарт определяет три типа сегментов, отличающихся

типами среды передачи:

· 100BASE-T4 (счетверенная витая пара);

· 100BASE-TX (сдвоенная витая пара);

· 100BASE-FX (оптоволоконный кабель).

.

Следует отметить то, что сеть Ethernet не отличается ни

рекордными характеристиками, ни оптимальными алгоритмами, она

уступает по ряду параметров другим стандартным сетям. Но благодаря

мощной поддержке, высочайшему уровню стандартизации, огромным

объемам выпуска технических средств, Ethernet выгодно выделяется

среди других стандартных сетей, и поэтому любую другую сетевую

технологию принято сравнивать именно с Ethernet.

Развитие технологии Ethernet идет по пути все большего отхода от

первоначального стандарта. Применение новых сред передачи и

коммутаторов позволяет существенно увеличить размер сети. Отказ от

манчестерского кода (в сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet)

обеспечивает увеличение скорости передачи данных и снижение

требований к кабелю. Отказ от метода управления CSMA/CD (при

полнодуплексном режиме обмена) дает возможность резко повысить

эффективность работы и снять ограничения с длины сети. Тем не менее,

все новые разновидности сети также называются сетью Ethernet.

6. Сети Token Ring.

44 Билет. Сети Token Ring.

Token-Ring является в настоящее время международным стандартом IEEE 802.5

Сеть Token-Ring имеет топологию кольцо, хотя внешне она больше напоминает

звезду. Это связано с тем, что отдельные абоненты (компьютеры)

присоединяются к сети не напрямую, а через специальные концентраторы или

многостанционные устройства доступа (MSAU или MAU – Multistation Access

Unit).

В качестве среды передачи в сети IBM Token-Ring сначала

применялась витая пара, как неэкранированная (UTP), так и

экранированная (STP), но затем появились варианты аппаратуры для

коаксиального кабеля, а также для оптоволоконного кабеля в стандарте

FDDI.

Основные технические характеристики классического варианта сети

Token-Ring:

· максимальное количество концентраторов типа IBM 8228 MAU – 12;

· максимальное количество абонентов в сети – 96;

· максимальная длина кабеля между абонентом и концентратором –

45 метров;

· максимальная длина кабеля между концентраторами – 45 метров;

· максимальная длина кабеля, соединяющего все концентраторы –

120 метров;

· скорость передачи данных – 4 Мбит/с и 16 Мбит/с.

Для передачи информации в Token-Ring применяеся бифазный код (точнее, его

вариант с обязательным переходом в центре битового интервала).

В сети Token-Ring используется классический маркерный метод доступа, то есть

по кольцу постоянно циркулирует маркер, к которому абоненты могут

присоединять свои пакеты данных

Маркер сети Token-Ring представляет собой управляющий пакет,

содержащий всего три байта (рис. 1.9): байт начального разделителя

(SD – Start Delimiter), байт управления доступом (AC – Access Control) и

байт конечного разделителя (ED – End Delimiter). Все эти три байта

входят также в состав информационного пакета, правда, функции их в

маркере и в пакете несколько различаются.

рис.

Формат информационного пакета (кадра) Token-Ring представлен

№45. Базовые топологии локальных сетей. Преимущества и недостатки.

Топология шина

Компьютеры в шине могут передавать только по очереди, так как линия связи в

данном случае единственная. Если несколько компьютеров будут передавать

информацию одновременно, она исказится в результате наложения

(конфликта, коллизии). В шине всегда реализуется режим так называемого

полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди,

а не одновременно). В топологии шина отсутствует явно выраженный

центральный абонент, через которого передается вся информация, это

увеличивает ее надежность.). Добавление новых абонентов в шину довольно

просто и обычно возможно даже во время работы сети. Требуется минимальное

количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями.

Поскольку центральный абонент отсутствует, разрешение возможных

конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого

отдельного абонента. В связи с этим сетевая аппаратура при топологии

шина сложнее, чем при других топологиях. Важное преимущество шины

состоит в том, что при отказе любого из компьютеров сети, исправные

машины смогут нормально продолжать обмен.

Казалось бы, при обрыве кабеля получаются две вполне работоспособные

шины (рис. 1.9). Однако надо учитывать, что из-за особенностей

распространения электрических сигналов по длинным линиям связи

необходимо предусматривать включение на концах шины специальных

согласующих устройств, терминаторов, показанных на рис. 1.5 и 1.9 в виде

прямоугольников. Без включения терминаторов сигнал отражается от конца

линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной.

Для увеличения длины сети с топологией шина часто используют несколько

сегментов (частей сети, каждый из которых представляет собой шину),

соединенных между собой с помощью специальных усилителей и

восстановителей сигналов - репитеров или повторителей