Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet

Основная идея разработчиков стандарта GigabitEthernet состоит в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мб/с. В 1999 году спецификация Gigabit Ethernet была принята комитетом IEEE.

В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия Gigabit Ethernet для разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25 метров. Так как существует большое количество применений, когда нужно повысить диаметр сегмента хотя бы до 100 метров, то сейчас разработчиками предпринимаются усилия по увеличению длины сегмента с одновременным сохранением высокой скорости передачи. Все усилия в основном сосредоточены на разработке высококачественных линий связи.

В общем случае рассмотренные выше технологии Ethernet позволяют организовать сеть с иерархией скоростей: персональные компьютеры подключаются к коммутаторам сегментов со скоростью 10 Мбит/с, эти коммутаторы связываются с центральными коммутаторами по технологии Fast Ethernet, а те в свою очередь связываются между собой по Gigabit Ethernet.

Технология Token Ring

Сети Token Ring представляют собой отрезки кабелей, соединяющие все компьютеры в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс и для доступа к нему требуется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче компьютерам права на использование кольца в определенном порядке. Это право передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном.. Технология Token Ring была разработана компанией IBM в 1984 год. Сети Token Ring работают на скоростях 4 Мбит/с и 16 Мбит/с и смешение разных скоростей в одном кольце не допускается.

Технология Token Ring является более сложной технологией чем Ethernet.

Для обеспечения доступа к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения – маркер. Компьютеры в кольце непосредственно получают данные только от одного компьютера, от того который является предыдущим в кольце. Такой компьютер называется ближайшим активным соседом, расположенным выше по потоку. Передачу данных компьютер всегда осуществляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных. Получив маркер, компьютер анализирует его и при отсутствии данных на передачу обеспечивает его продвижение к следующему компьютеру. Компьютер, который имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ему право доступа к физической среде и передачи своих данных. За время удержания маркера (10 мс), м этот компьютер выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одного компьютера к другому. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника. Все компьютеры транслируют кадр, если кадр проходит через компьютер, то распознав свой адрес, компьютер копирует данные в свой буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Компьютер, выдавший кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер для обеспечения возможности другим компьютерам сети передавать данные. Для скорости 4 Мбит/с максимальный размер кадра составляет 5000 байт, а для 16 Мбит/с – 20 000 байт. В качестве физической среды используется экранированная витая пара, неэкранированная витая пара, а также оптоволоконный кабель. Максимальное количество компьютеров в сети равно 260, а максимальная длина кабеля – 4 км. Максимальное расстояние между станциями 100 м.

Недавно компания IBM предложила новый вариант технологии Token Ring, названный High- Speed Token Ring. Эта технология поддерживает битовые скорости 100 и 155 Мбит/с, сохраняя особенности технологии Token Ring 16 Мбит/с.

Технология FDDI

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконный стандарт распределенных данных – это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно- оптический кабель.

Стандарт FDDI был выпущен ANSI (American National Standards Institute) в 1984 году. В этот период быстродействующие рабочие места пользователей начинали требовать максимального напряжения возможностей существующих локальных сетей (в основном это были Ethernet и Token Ring). Возникла необходимость в новой технологии, которая могла бы легко поддерживать эти рабочие места и их новые прикладные задачи. Одновременно все большее значение уделяется проблеме надежности сети.

После завершения работы над FDDI, ANSI представила его на рассмотрение в ISO. ISO разработала международный вариант FDDI, который полностью совместим с вариантом стандарта, разработанным ANSI.

Хотя FDDI работает на более высоких скоростях, она во многом похожа на технологию Token Ring, т.к. использует такую же технику доступа к носителю информации (передача маркера).

В отличие от Token Ring технология FDDI строится на основе двух оптоволоконных кольцах, которые образуют основной и резервный путь передачи данных между компьютерами сети. Наличие двух колец – это основной путь повышения отказоустойчивости FDDI. В случае обрыва первичное кольцо объединяется со вторым, т.е. происходит реконфигурация кольца (Рис 3).

Технология FDDI позволяет обеспечить: максимальное количество подключенных компьютеров – 500, максимальный диаметр двойного кольца - 100 км, максимальные расстояния между компьютерами – 2 км.

На базе рассмотренных технологи и устройств канального и физического уровня модели OSI можно построить различные локальные сети. На рис 4. показан пример распределенной магистрали, которая построена на основе двойного кольца FDDI для здания, к которому подключены коммутаторы этажей. Скорость распределенной магистрали существенно ниже скорости на внутренней магистрали коммутатора.