91578

Технологии, применяемые для построения локальных сетей

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet ArcNet и Token Ring. Ethernet Первое что приходит в голову когда речь заходит о технологиях локальных сетей это конечно Ethernet. Общее количество сетей использующих в настоящее время Ethernet оценивается в 5 миллионов а количество компьютеров работающих с установленными сетевыми адаптерами Ethernet в 50 миллионов. Когда говорят Ethernet то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии.

Русский

2015-07-21

47.77 KB

1 чел.

Технологии, применяемые для построения локальных сетей  

Около 20-ти лет назад, в 1980 году в институте IEEE был организован "Комитет 802 по стандартизации локальных сетей", в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.х, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей. Позже результаты его работы легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802-1...5. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring.

Ethernet

Первое, что приходит в голову, когда речь заходит о технологиях локальных сетей – это, конечно, Ethernet. Это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время Ethernet, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов. Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле, Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году (еще до появления персонального компьютера) исследовательским центром в Пало-Альто, принадлежащем корпорации Xerox. Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля. Поэтому стандарт Ethernet иногда называют стандартом DIX по заглавным буквам названий фирм.

В 1980 г. на его основе появилась спецификация IEEE 802.3. Пожалуй, самой характерной чертой Ethernet является метод доступа к среде передачи - CSMA/CD (carrier-sense multiple access/collision detection) - множественный доступ с обнаружением несущей. Перед началом передачи данных сетевой адаптер Ethernet "прослушивает" сеть, чтобы удостовериться, что никто больше ее не использует. Если среда передачи в данный момент кем-то используется, адаптер задерживает передачу, если же нет, то начинает передавать. В том случае, когда два адаптера, предварительно прослушав сетевой трафик и обнаружив "тишину", начинают передачу одновременно, происходит коллизия. При обнаружении адаптером коллизии обе передачи прерываются, и адаптеры повторяют передачу спустя некоторое случайное время (естественно, предварительно опять прослушав канал на предмет занятости). Для приема информации адаптер должен принимать все пакеты в сети, чтобы определить, не он ли является адресатом.

Различные реализации - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet – обеспечивают пропускную способность соответственно 10, 100 и 1000 Мбит/с.

Ethernet

Fast Ethernet

Gigabit Ethernet

Номинальная скорость передачи информации, Мбит/с

10

100

1000

Среда передачи

Витая пара, коаксиал, оптоволокно

Витая пара, оптоволокно

Витая пара, оптоволокно

Варианты реализации

10 Base2,
10 BaseT,
10 Base5, 1
Base5, 10
Broad36

100 Base-TX,
100 Base-FX,
100 Base-T4

1000Base-X
1000Base-LX
1000Base-SX
1000Base-CX
1000Base-T

Топология

Шина, звезда

Звезда

Звезда

Основной недостаток сетей Ethernet обусловлен методом доступа к среде передачи: при наличии в сети большого количества одновременно передающих станций растет количество коллизий, а пропускная способность сети падает. В экстремальных случаях скорость передачи в сети может упасть до нуля. Но даже в сети, где средняя нагрузка не превышает максимально допустимую рекомендованную (30-40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70-80% от номинальной. В некоторой степени этот недостаток может быть устранен применением коммутаторов (switch) вместо концентраторов (hub). При этом трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров. Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обратная совместимость, которая позволяет использовать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

Token Ring

В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Token Ring является сетью с передачей маркера. Кабельная топология – звезда или кольцо, но в логически данные всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу. При этом способе организации передачи информации по сети циркулирует небольшой блок данных – маркер. Каждая станция принимает маркер и может удерживать его в течении определенного времени. Если станции нет необходимости передавать информацию, она просто передает маркер следующей станции. Если станция начинает передачу, она модифицирует маркер, который преобразовывается в последовательность "начало блока данных", после которого следует собственно передаваемая информация. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, таким образом остальные станции не имеют возможности передачи и коллизии невозможны в принципе. При прохождении станции назначения информация принимается, но продолжает передаваться, пока не достигнет станции-отправителя, где удаляется окончательно. Для обработки возможных ошибок, в результате которых маркер может быть утерян, в сети присутствует станция с особыми полномочиями, которая может удалять информацию, отправитель которой не может удалить ее самостоятельно, а также восстанавливать маркер. Поскольку для Token Ring всегда можно заранее рассчитать максимальную задержку доступа к среде для передачи информации, она может применяться в различных автоматизированных системах управления, производящих обработку информации и управление процессами в реальном времени. Для сохранения работоспособности сети при возникновении неисправностей предусмотрены специальные алгоритмы, позволяющие в ряде случаев изолировать неисправные участки путем автоматической реконфигурации. Скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует также реализация 16 Мбит/с, разработанная в результате развития технологии Token Ring.

ARCnet

Attached Resourse Computing Network (ARCnet) – сетевая архитектура, разработанная компанией Datapoint в середине 70-х годов. В качестве стандарта IEEE ARCnet принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4. Сеть с передачей маркера. Топология - звезда или шина. В качестве среды передачи ARCnet может использовать коаксиальный кабель, витую пару и оптоволоконный кабель. На местной почве, естественно, были популярны варианты на коаксиале и витой паре. Закрепить свои позиции этому недорогому стандарту помешало малое быстродействие - всего-то 2,5 Мбит/с. В начале 90-х Datapoint разработала ARCNETPLUS, со скоростью передачи до 20 Мбит/с, обратно совместимый с ARCnet. Но время было упущено – чересчур медленный ARCnet к тому времени мало где выжил, а в спину новому ARCNETPLUS уже дышал Fast Ethernet. Но есть место для применения ARCnet и в современной сети. Допустимая длина коаксиального кабеля при топологии "звезда" – 610 м. Чем не вариант для соединения локальных сетей в двух рядом стоящих зданиях? Что называется – "дешевле не бывает".

FDDI

Технология Fiber Distributed Data Interface (FDDI) была разработана в 1980 году комитетом ANSI. Была первой технологией локальных сетей, использовавшей в качестве среды передачи оптоволоконный кабель. Причинами, вызвавшими его разработку, были возрастающие требования к пропускной способности и надежности сетей. Этот стандарт оговаривает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с. При этом сеть может охватывать очень большие расстояния – до 100 км по периметру кольца. FDDI, также как и Token Ring, является сетью с передачей маркера. В FDDI разделяются 2 вида трафика – синхронный и асинхронный. Полоса пропускания, выделяемая для синхронного трафика, может выделяться станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Это очень ценное свойство при передаче чувствительной к задержкам информации - как правило, это передача голоса и видео. Полоса пропускания, выделяемая под асинхронный трафик, может распределяться между станциями с помощью восьмиуровневой системы приоритетов. Применение двух оптоволоконных колец позволяет существенно повысить надежность сети. В обычном режиме передача данных происходит по основному кольцу, вторичное кольцо не задействуется. При возникновении неисправности в основном кольце вторичное кольцо объединяется с основным, вновь образуя замкнутое кольцо. При множественных неисправностях сеть распадается на отдельные кольца.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество – большие допустимые расстояния.

ATM

Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT, МККТТ) начинали разработку стандартов ATM (Asynchronous Transfer Mode – Асинхронный Режим Передачи) как набора рекомендаций для сети B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). При этом изначально преследовалась цель повышения эффективности использования телекоммуникационных соединений, возможность применения в локальных сетях не рассматривалась. В технологии ATM используются небольшие, фиксированной длины пакеты, называемые ячейками (cells). Размер ячейки - 53 байта (5 байт заголовок + 48 байт данные). В отличии от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, АТМ – технология с установлением соединения. Т.е. перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал отправитель-получатель, который не может использоваться другими станциями. (В традиционных технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом.) Несколько виртуальных каналов АТМ могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале. Для обеспечения взаимодействия устройств в ATM используются коммутаторы. При установлении соединения в таблицу коммутации заносятся номер порта и идентификатор соединения, который присутствует в заголовке каждой ячейки. В последствии коммутатор обрабатывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах соединения в их заголовках. Технология ATM предоставляет возможность регламентировать для каждого соединения минимально достаточную пропускную способность, максимальную задержку и максимальную потерю данных, а также содержит методы для обеспечения управления трафиком и механизмы обеспечения определенного качества обслуживания. Это позволяет совмещать в одной сети несколько типов трафика в одной сети. Обычно выделяют 3 разновидности трафика – видео, голос, данные. Технология АТМ отличается широкими возможностями масштабирования. В рамках применения АТМ в локальных сетях интерес представляют варианты со скоростью передачи 25 (витая пара класса 3 и выше) и 155 Мбит/с (витая пара класса 5, оптоволокно), 622 Мбит/с (оптоволокно). Существующие стандарты АТМ предусматривают скорости передачи вплоть до 2,4 Гбит/с. Использование АТМ на практике, прежде всего, привлекательно возможностью использовать одну сеть для всех необходимых видов трафика, причем технология АТМ не ограничивается уровнем локальных сетей – те же самые принципы функционирования и у WAN сегментов сетей ATM. В качестве недостатка можно указать стоимость оборудования, существенно большую, чем у Fast Ethernet, например. Кроме того, сама организация сетей АТМ несколько сложнее и в ряде случаев требует существенной реорганизации существующей сети.

100VG-AnyLAN

Технология разрабатывалась в начале 90-х совместно компаниями AT&T и HP, как альтернатива технологии Fast Ethernet, для передачи данных в локальной сети со скоростью 100 Мбит/с. Летом 1995 года получила статус стандарта IEEE 802.12. "Any" в названии должно означать сети Ethernet и Token Ring, в которых может работать 100VG-AnyLAN. Каждый концентратор 100VG-AnyLAN может быть настроен на поддержку кадров 802.3 (Ethernet), либо кадров 802.5 (Token Ring). Специфические нововведения 100VG-AnyLAN – это метод доступа Demand Priority и схема квартетного кодирования Quartet Coding, использующая избыточный код 5В/6В. Demand Priority определяет простую систему приоритетов – высокий, применяемый для мультимедийных приложений, и низкий – применяемый для всех остальных. В результате коэффициент использования пропускной способности сети должен повышаться. При этом роль арбитра при передаче трафика исполняют концентраторы 100VG-AnyLAN. За счет применения специального кодирования и 4-х пар кабеля, сети 100VG-AnyLAN могут использовать витую пару категории 3. Естественно, могут использоваться кабели более высоких категорий, также поддерживается оптоволоконный кабель. Технология не получила широкого распространения, особенно на местной почве. С точки зрения скорости передачи информации с 100VG-AnyLAN конкурирует Fast Ethernet, который при сходных скоростных характеристиках гораздо более совместим с другими реализациями Ethernet и более дешев. С точки зрения специальных возможностей для передачи мультимедийного трафика в конкуренцию вступает ATM, которая к тому же имеет куда большие возможности масштабирования – как по скорости, так и по покрываемой территории.

Apple Talk, Local Talk

Apple Talk – стек протоколов, предложенный компанией Apple в начале 80-х годов. Изначально протоколы Apple Talk применялись для работы с сетевым оборудованием, объединяемым названием Local Talk, к которому относятся адаптеры Local Talk (встроенные в компьютеры Apple), кабели, модули соединителей, удлинители кабеля. Сегмент Local Talk может объединять до 32 узлов. Топология сети – общая шина или дерево, максимальная длина - 300 м, скорость передачи – 230,4 Кбит/с, среда передачи – экранированная витая пара. Малая пропускная способность Local Talk вызвала необходимость разработки адаптеров для сетевых сред с большей пропускной способностью – Ether Talk, Token Talk и FDDI Talk для сетей стандарта Ethernet, Token Ring и FDDI соответственно. Теоретически Apple Talk может работать с любой разновидностью реализации канального уровня. В настоящее время используется расширенный стек протоколов, известный под названием Apple Talk Phase II, в котором расширены возможности маршрутизации по сравнению с начальной реализацией. Как и большинство других изделий компании Apple, живет внутри "яблочного" мира и практически не пересекается с миром PC.

UltraNet

Наверное, немногим представится возможность встретить эту технологию "живьем". Она используется для работы с вычислительными системами класса суперкомпьютеров и "большими" машинами. UltraNet представляет собой аппаратно-программный комплекс, способный обеспечить скорость обмена информацией между устройствами, подключенными к нему, до 1 Гбит/с. Эта технология использует топологию "звезда" с концентратором в центральной точке сети. UltraNet отличается достаточно сложной физической реализацией и совершенно нескромными ценами на оборудование – под стать ценам на суперкомпьютеры. Для инициализации и управления сетью UltraNet используются компьютеры, которые подключаются к концентратору. Другими элементами сети UltraNet являются сетевые процессоры и канальные адаптеры. Также в состав сети могут входить мосты и роутеры для соединения ее с сетями, построенными по другим технологиям (Ethernet, Token Ring). В качестве среды передачи могут использоваться коаксиальный кабель и оптоволокно. Хосты, подключаемые к UltraNet, могут находится друг от друга на расстоянии до 30 км. Возможны также соединения и на большие расстояния путем подключения через высокоскоростные каналы WAN.

Banyan VINES

Эта технология разработана компанией Banyan Virtual Network System (VINES). В качестве методов доступа к среде может использовать общеизвестные – Ethernet, Token Ring (и другие, применяемые уже в WAN). На более высоком уровне Banyan VINES используют модифицированные протоколы XNS, разработанные корпорацией Xerox в конце 1970-начале 1980 годов. К слову сказать, XNS послужили основой еще для очень многих реализаций протоколов, получивших гораздо большее распространение, чем собственно XNS. Протоколы высокого уровня Banyan VINES довольно сильно напоминают TCP/IP, но плюс к традиционным чертам TCP/IP, имеют целый ряд дополнений, призванных улучшить, расширить, и сделать более удобным все, что можно сделать таковым. Кроме того, имя "Banyan VINES", носит сетевая OC. Сложно сказать, почему эта весьма интересная технология не получила широкого распространения, по крайней мере на местной почве – вероятно, просто она не оказалась в нужное время в нужном месте.




 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69678. ОБРОБКА ПОМИЛОК 24 KB
  Інтерпретатор PHP дозволяє програмістові визначити, які повідомлення про помилки потрібно виводити, а які — ні. Поки ви відладжуєте програму, я рекомендую виводити всі повідомлення про помилки і всі попередження, а потім, коли програма нормально працює, виводити тільки повідомлення про помилки.
69679. ГІПЕРТЕКСТОВІ ПОСИЛАННЯ 119 KB
  Гіпертекстове посилання складається з двох частин: вказівника і адресної частини (URL). Вказівник - текст (або графічне зображення), на якому користувач повинен клацнути для того, щоб перейти в інше місце. URL - вказує адресу, з якої броузер буде завантажувати документ...
69680. ТЕГ TEXTAREA 113 KB
  Ми переходимо до розгляду багаторядкового поля введення. У HTML ця можливість реалізується за допомогою тега TEXTAREA. Поле, що створюється цим тегом, дозволяє вводити і відправляти не один рядок, а відразу декілька.
69681. Графіка Web-сторінок 101.5 KB
  Графіка Web-сторінок може містити як прості зображення, так і складні. Важливим у використанні графіки є не міра її складності, а ефективність у питаннях передавання тієї інформації, яку необхідно надати користувачам.
69682. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ МОВИ HTML 33.5 KB
  HTML (Hypertext Markup Language — Мова гіпертекстової розмітки) — це мова опису структури сторінок документів, яка дозволяє звичайний текст форматувати в абзаци, заголовки, списки та інші структури, створювати посилання на інші сторінки.
69683. РНР-СЦЕНАРІЇ В ТІЛІ HTML-ДОКУМЕНТІВ 28.5 KB
  Ми тільки що розглянули структуру РНР-програми, і можна було б перейти до розгляду змінних. Проте РНР-сценарії можна записувати і по-іншому. Щоб ви зайвий раз не перегортали книгу, нагадаю текст сценарію first.php:...
69684. КОНСТАНТИ 36 KB
  Константи містять постійні значення. На відміну від змінних, ви не можете змінити значення константи, яке було їй привласнено при її оголошенні. Константи зручно використовувати для зберігання значень, які не повинні змінювати під час роботи програми, наприклад, ім’я розробника програми.
69685. ТЕХНОЛОГІЯ СТВОРЕННЯ HTML-ДОКУМЕНТА 49.5 KB
  Створення HTML-документа відбувається розташуванням тегів (tags) мови HTML всередині звичайного неформатованого тексту. Теги HTML — це послідовності символів, які починаються знаком «менше» і закінчуються знаком «більше». Теги можуть мати атрибути, які, в свою чергу, можуть приймати певні значення.
69686. ФОРМАТУВАННЯ ТЕКСТУ 107.5 KB
  Розмітка, яка створюється за допомогою мови HTML, дозволяє організовувати текст у логічні, легко зрозумілі розділи або застосовувати до нього специфічний формат. Теги форматування дозволяють визначити такі елементи: початок абзацу і кінець рядка; стилі заголовків; фізичні стилі...