Локальные сети

подуровнем и подуровнями кодирования сигнала, которых в стандарте Fast

Ethernet три - FX, TX и T4.

Подуровень согласования нужен для того, чтобы согласовать работу

подуровня MAC с интерфейсом MII.

4 Интерфейс MII

Существует два варианта реализации интерфейса MII: внутренний и внешний.

При внутреннем варианте микросхема, реализующая подуровни MAC и

согласования, с помощью интереса MII соединяется с микросхемой трансивера

внутри одного и того же конструктива, например, платы сетевого адаптера или

модуля маршрутизатора. Микросхема трансивера реализует все функции

устройства PHY.

Внешний вариант соответствует случаю, когда трансивер вынесен в

отдельное устройство и соединен кабелем MII через разъем MII с микросхемой

MAC-подуровня. Разъем MII в отличие от разъема AUI имеет 40 контактов,

максимальная длина кабеля MII составляет 1 метр. Сигналы, передаваемые по

интерфейсу MII, имеют амплитуду 5 В.

Интерфейс MII может использоваться не только для связи PHY с MAC, но и

для соединения устройств PHY с микросхемой повторения сигналов в

многопортовом повторителе-концентраторе.

5 Физический уровень 100Base-FX - многомодовое оптоволокно

Физический уровень PHY ответственен за прием данных в параллельной форме

от MAC-подуровня, трансляцию их в один (TX или FX) или три последовательных

потока бит с возможностью побитной синхронизации и передачу их через разъем

на кабель. Аналогично, на приемном узле уровень PHY должен принимать

сигналы по кабелю, определять моменты синхронизации бит, извлекать биты из

физических сигналов, преобразовывать их в параллельную форму и передавать

подуровню MAC.

Эта спецификация определяет работу протокола Fast Ethernet по

многомодовому оптоволокну в полудуплексном и полнодуплексном режимах на

основе хорошо проверенной схемы кодирования и передачи оптических сигналов,

использующейся уже на протяжении ряда лет в стандарте FDDI. Как и в

стандарте FDDI, каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими

волокнами, идущими от приемника (Rx) и от передатчика (Tx).

6 Физический уровень 100Base-TХ - двухпарная витая пара

Основные отличия от спецификации PHY FX - использование метода MLT-3 для

передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5B по витой паре, а также

наличие функции автопереговоров (Auto-negotiation) для выбора режима работы

порта.

Метод MLT-3 использует потенциальные сигналы двух полярностей для

представления 5-битовых порций информации.

Кроме использования метода MLT-3, спецификация PHY TX отличается от

спецификации PHY FX тем, что в ней используется пара шифратор-дешифратор

(scrambler/descrambler), как это определено в спецификации ANSI TP-PMD.

Шифратор принимает 5-битовые порции данных от подуровня PCS, выполняющего

кодирование 4B/5B, и зашифровывает сигналы перед передачей на подуровень

MLT-3 таким образом, чтобы равномерно распределить энергию сигнала по всему

частотному спектру - это уменьшает электромагнитное излучение кабеля.

Автопереговорный процесс

Спецификации PHY TX и PHY T4 поддерживают функцию Auto-negotiation, с

помощью которой два взаимодействующих устройства PHY могут автоматически

выбрать наиболее эффективный режим работы.

Описанная ниже схема Auto-negotiation является теперь стандартом

технологии 100Base-T. До этого производители применяли различные

собственные схемы автоматического определения скорости работы

взаимодействующих портов, которые не были совместимы. Принятую в качестве

стандарта схему Auto-negotiation предложила первоначально компания National

Semiconductor под названием NWay.

Всего в настоящее время определено 5 различных режимов работы, которые

могут поддерживать устройства PHY TX или PHY T4 на витых парах:

. 10Base-T - 2 пары категории 3;

. 10Base-T full-duplex - 2 пары категории 3;

. 100Base-TX - 2 пары категории 5 (или Type 1A STP);

. 100Base-TX full-duplex - 2 пары категории 5 (или Type 1A STP);

. 100Base-T4 - 4 пары категории 3.

Режим 10Base-T имеет самый низкий приоритет при переговорном процессе, а

режим 100Base-T4 - самый высокий. Переговорный процесс происходит при

включении питания устройства, а также может быть инициирован и в любой

момент модулем управления.

Для организации переговорного процесса используются служебные сигналы

проверки целостности линии технологии 10Base-T - link test pulses, если

узел-партнер поддерживает только стандарт 10Base-T. Узлы, поддерживающие

функцию Auto-negotiation, также используют существующую технологию сигналов

проверки целостности линии, при этом они посылают пачки таких импульсов,

инкапсулирующие информацию переговорного процесса Auto-negotiation. Такие

пачки носят название Fast Link Pulse burst (FLP).

Устройство, начавшее процесс auto-negotiation, посылает своему партнеру

пачку импульсов FLP, в котором содержится 8-битное слово, кодирующее

предлагаемый режим взаимодействия, начиная с самого приоритетного,

поддерживаемого данным узлом.

Если узел-партнер поддерживает функцию Auto-negotuiation и также может

поддерживать предложенный режим, то он отвечает пачкой импульсов FLP, в

которой подтверждает данный режим и на этом переговоры заканчиваются. Если

же узел-партнер может поддерживать менее приоритетный режим, то он

указывает его в ответе и этот режим выбирается в качестве рабочего. Таким

образом, всегда выбирается наиболее приоритетный общий режим узлов.

Узел, который поддерживает только технологию 10Base-T, каждые 16

миллисекунд посылает импульсы для проверки целостности линии, связывающей

его с соседним узлом. Такой узел не понимает запрос FLP, который делает ему

узел с функцией Auto-negotiation, и продолжает посылать свои импульсы.

Узел, получивший в ответ на запрос FLP только импульсы проверки целостности

линии, понимает, что его партнер может работать только по стандарту 10Base-

T и устанавливает этот режим работы и для себя.

Полнодуплексный режим работы

Узлы, поддерживающие спецификации PHY FX и PHY TX, могут работать в

полнодуплексном режиме (full-duplex mode). В этом режиме не используется

метод доступа к среде CSMA/CD и отсутствует понятие коллизий - каждый узел

одновременно передает и принимает кадры данных по каналам Tx и Rx.

Полнодуплексная работа возможна только при соединения сетевого адаптера

с коммутатором или же при непосредственном соединении коммутаторов.

При полнодуплексной работе стандарты 100Base-TX и 100Base-FX

обеспечивают скорость обмена данными между узлами 200 Мб/с.

Полнодуплексный режим работы для сетей 100Base-T пока не принят

комитетом IEEE в качестве стандарта. Тем не менее, многие производители

выпускают как сетевые адаптеры, так и коммутаторы для этого режима. Из-за

отсутствия стандарта эти продукты не обязательно корректно работают друг с

другом.

В полнодуплексном режиме необходимо определить процедуры управления

потоком кадров, так как без этого механизма возможны ситуации, когда буферы

коммутатора переполнятся и он начнет терять кадры Ethernet, что всегда

крайне нежелательно, так как восстановление информации будет осуществляться

более медленными протоколами транспортного или прикладного уровней.

Ввиду отсутствия стандартов на полнодуплексные варианты Ethernet'a

каждый производитель сам определяет способы управления потоком кадров в

коммутаторах и сетевых адаптерах. Обычно, при заполнении буфера устройства

до определенного предела, это устройство посылает передающему устройству

сообщение о временном прекращении передачи (XOFF). При освобождении буфера

посылается сообщение о возможности возобновить передачу (XON).

7 Физический уровень 100Base-T4 - четырехпарная витая пара

Спецификация PHY T4 была разработана для того, чтобы можно было

использовать для высокоскоростного Ethernet'а имеющуюся проводку на витой

паре категории 3. Эта спецификация использует все 4 пары кабеля для того,

чтобы можно было повысить общую пропускную способность за счет

одновременной передачи потоков бит по нескольким витым парам.

Вместо кодирования 4B/5В в этом методе используется кодирование 8B/6T.

Каждые 8 бит информации MAC-уровня кодируются 6-ю троичными цифрами

(ternary symbols), то есть цифрами, имеющими три состояния. Каждая троичная

цифра имеет длительность 40 наносекунд. Группа из 6-ти троичных цифр затем

передается на одну из трех передающих витых пар, независимо и

последовательно. Четвертая пара всегда используется для прослушивания

несущей частоты в целях обнаружения коллизии. Скорость передачи данных по

каждой из трех передающих пар равна 33.3 Мб/c, поэтому общая скорость

протокола 100Base-T4 составляет 100 Мб/c. В то же время из-за принятого

способа кодирования скорость изменения сигнала на каждой паре равна всего

25 Мбод, что и позволяет использовать витую пару категории 3.

Протокол Gigabit Ethernet

Хотя переход на новые высокоскоростные технологии, такие как Fast

Ethernet и 100VG-AnyLAN, начался не так давно, уже находятся в разработке

два новых проекта - технология Gigabit Ethernet и Gigabit VG, предложенные

соответственно Gigabit Ethernet Alliance и комитетом IEEE 802.12.

Интерес к технологиям для локальных сетей с гигабитными скоростями

повысился в связи с двумя обстоятельствами - во-первых, успехом

сравнительно недорогих (по сравнению с FDDI) технологий Fast Ethernet и

100VG-AnyLAN, во-вторых, со слишком большими трудностями, испытываемыми

технологией АТМ на пути к конечному пользователю.

Технология АТМ обладает многими привлекательными свойствами -

масштабируемой скоростью передачи данных, доходящей до 10 Гб/с, отличной

поддержкой мультимедийного трафика и возможностью работы как в локальных,

так и в глобальных сетях. Однако, стоимость технологии АТМ и ее сложность

не всегда оправданы. Вот для таких применений, в которых нужна в первую

очередь высокая скорость обмена, а без других возможностей, предлагаемых

АТМ, можно прожить, и предназначены активно разрабатываемые сегодня

гигабитные варианты Ethernet и VG.

За комитетом 802.12 стоит, естественно, компания Hewlett-Packard,

сотрудница которой и возглавляет сегодня этот комитет. К энтузиастам

перевода технологии VG на гигабитные скорости относятся также компании

Compaq Computer, Texas Instrument и Motorola.

В Gigabit Ethernet Alliance входят наряду с другими компании Bay

Networks, Cisco Systems и 3Com.

Обе группы намерены широко использовать достижения технологии Fibre

Channel, уже работающей с гигабитными скоростями. Во всяком случае, Fibre

Channel со своим методом кодирования 8B/10B фигурирует как один из

вариантов физического уровня для оптоволоконного кабеля.

Разрабатываемые предложения оставляют метод доступа в неизменном виде:

CSMA/CD для технологии Gigabit Ethernet и Demand Priority для Gigabit VG.

В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля,

версия Gigabit Ethernet для разделяемой среды будет допускать длину связей

до 25 метров на витой паре. В связи с такими серьезными ограничениями более

популярны будут, очевидно, полнодуплексные версии гигабитного Ethernet'a,

работающие только с коммутаторами и допускающие расстояние между узлом и

коммутатором в 500 метров для многомодового кабеля и до 2 км для

одномодового кабеля.

Первый проект стандарта Gigabit Ethernet был принят в 1997 года, а его

окончательное принятие ожидается в конце 1998 года.

Gigabit Ethernet Alliance предполагает, что стоимость одного порта

концентратора Gigabit Ethernet в 1998 году составит от $920 до $1400, а

стоимость одного порта коммутатора Gigabit Ethernet составит от $1850 до

$2800.

Для технологии Gigabit VG предлагается реализовать скорость 500 Мб/с для

витой пары и 1 Гб/с для оптоволокна. Предельные расстояния между узлами

ожидаются следующие: для витой пары - 100 м, для многомодового оптоволокна

- 500 м и для одномодового оптоволокна - 2 км.

FDDI

1 История создания стандарта FDDI

Технология Fiber Distributed Data Interface - первая технология

локальных сетей, которая использовала в качестве среды передачи данных

оптоволоконный кабель.

Попытки применения света в качестве среды, несущей информацию,

предпринимались давно - еще в 1880 году Александр Белл запатентовал

устройство, которое передавало речь на расстояние до 200 метров с помощью

зеркала, вибрировавшего синхронно со звуковыми волнами и модулировавшего

отраженный свет.

Работы по использованию света для передачи информации активизировались в

1960-е годы в связи с изобретением лазера, который мог обеспечить модуляцию

света на очень высоких частотах, то есть создать широкополосный канал для

передачи большого количества информации с высокой скоростью. Примерно в то

же время появились оптические волокна, которые могли передавать свет в

кабельных системах, подобно тому, как медные провода передают электрические

сигналы в традиционных кабелях. Однако потери света в этих волокнах были

слишком велики, чтобы они могли быть использованы как альтернатива медным

жилам. Недорогие оптические волокна, обеспечивающие низкие потери мощности

светового сигнала и широкую полосу пропускания (до нескольких ГГц)

появились только в 1970-е годы. В начале 1980-х годов началось промышленная

установка и эксплуатация оптоволоконных каналов связи для территориальных

телекоммуникационных систем.

В 1980-е годы начались также работы по созданию стандартных технологий и

устройств для использования оптоволокнных каналов в локальных сетях. Работы

по обобщению опыта и разработке первого оптоволоконного стандарта для

локальных сетей были сосредоточены в Американском Национальном Институте по

Стандартизации - ANSI, в рамках созданного для этой цели комитета X3T9.5.

Начальные версии различных составляющих частей стандарта FDDI были

разработаны комитетом Х3Т9.5 в 1986 - 1988 годах, и тогда же появилось

первое оборудование - сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и

маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт.

В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают

оптоволоконные кабели в качестве одного из вариантов физического уровня, но

FDDI остается наиболее отработанной высокоскоростной технологией, стандарты

на которую прошли проверку временем и устоялись, так что оборудование

различных производителей показывает хорошую степень совместимости.

2 Основы технологии FDDI

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring,

развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI

ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с.

Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур

восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля,

некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня

помех на линии и т.п.

Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность

сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют

основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование

двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI,

и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим

кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и

все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван

режимом Thru - "сквозным" или "транзитным". Вторичное кольцо (Secondary) в

этом режиме не используется.

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может

передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо

объединяется со вторичным, образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы

сети называется Wrap, то есть "свертывание" или "сворачивание" колец.

Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых

адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу

всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному - по часовой.

Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-

прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что

позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI отводится много внимания различным процедурам, которые

позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую

реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою

работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При

множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи

данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод

очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом

маркерного (или токенного) кольца - token ring.

Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в

том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр -

токен доступа. После этого она может передавать свои кадры, если они у нее

имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена - Token

Holding Time (THT). После истечения времени THT станция обязана завершить

передачу своего очередного кадра и передать токен доступа следующей

станции. Если же в момент принятия токена у станции нет кадров для передачи

по сети, то она немедленно транслирует токен следующей станции. В сети FDDI

у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и

последующий сосед (downstream neighbor), определяемые ее физическими

связями и направлением передачи информации.

Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим

соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не

совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему

соседу. Нужно отметить, что, если станция захватила токен и передает свои

собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не

транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети.

Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в

свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном, по

контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки

протоколу, лежащего выше FDDI уровня (например, IP), а затем передает

исходный кадр по сети последующей станции. В передаваемом в сеть кадре

станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования

кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок.

После этого кадр продолжает путешествовать по сети, транслируясь каждым

узлом. Станция, являющаяся источником кадра для сети, ответственна за то,

чтобы удалить кадр из сети, после того, как он, совершив полный оборот,

вновь дойдет до нее. При этом исходная станция проверяет признаки кадра,

дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден. Процесс

восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола

FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней.

FDDI определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа

к среде (MAC) канального уровня. Как и многие другие технологии локальных

сетей, технология FDDI использует протокол 802.2 подуровня управления

каналом данных (LLC), определенный в стандартах IEEE 802.2 и ISO 8802.2.

FDDI использует первый тип процедур LLC, при котором узлы работают в

дейтаграммном режиме - без установления соединений и без восстановления

потерянных или поврежденных кадров.

Физический уровень разделен на два подуровня: независимый от среды

подуровень PHY (Physical), и зависящий от среды подуровень PMD (Physical

Media Dependent). Работу всех уровней контролирует протокол управления

станцией SMT (Station Management).

Уровень PMD обеспечивает необходимые средства для передачи данных от

одной станции к другой по оптоволокну. В его спецификации определяются:

Требования к мощности оптических сигналов и к многомодовому

оптоволоконному кабелю 62.5/125 мкм.

Требования к оптическим обходным переключателям (optical bypass

switches) и оптическим приемопередатчикам.

Параметры оптических разъемов MIC (Media Interface Connector), их

маркировка.

Длина волны в 1300 нанометров, на которой работают приемопередатчики.

Представление сигналов в оптических волокнах в соответствии с методом

NRZI.

Спецификация TP-PMD определяет возможность передачи данных между

станциями по витой паре в соответствии с методом MLT-3. Спецификации

уровней PMD и TP-PMD уже были рассмотрены в разделах, посвященных

технологии Fast Ethernet.

Уровень PHY выполняет кодирование и декодирование данных, циркулирующих

между MAC-уровнем и уровнем PMD, а также обеспечивает тактирование

информационных сигналов. В его спецификации определяются:

. кодирование информации в соответствии со схемой 4B/5B;

. правила тактирования сигналов;

. требования к стабильности тактовой частоты 125 МГц;

. правила преобразования информации из параллельной формы в

последовательную.

Уровень MAC ответственен за управление доступом к сети, а также за прием

и обработку кадров данных. В нем определены следующие параметры:

. Протокол передачи токена.

. Правила захвата и ретрансляции токена.

. Формирование кадра.

. Правила генерации и распознавания адресов.

. Правила вычисления и проверки 32-разрядной контрольной суммы.

Уровень SMT выполняет все функции по управлению и мониторингу всех

остальных уровней стека протоколов FDDI. В управлении кольцом принимает

участие каждый узел сети FDDI. Поэтому все узлы обмениваются специальными

кадрами SMT для управления сетью. В спецификации SMT определено следующее:

. Алгоритмы обнаружения ошибок и восстановления после сбоев.

. Правила мониторинга работы кольца и станций.

. Управление кольцом.

. Процедуры инициализации кольца.

Отказоустойчивость сетей FDDI обеспечивается за счет управления уровнем

SMT другими уровнями: с помощью уровня PHY устраняются отказы сети по

физическим причинам, например, из-за обрыва кабеля, а с помощью уровня MAC

- логические отказы сети, например, потеря нужного внутреннего пути

передачи токена и кадров данных между портами концентратора.

В следующей таблице представлены результаты сравнения технологии FDDI с

технологиями Ethernet и Token Ring.

| |FDDI |Ethernet |Token Ring |

| | | | |

|Характеристика| | | |

|Битовая |100 Мб/с |10 Мб/с |16 Мб/c |

|скорость | | | |

|Топология |Двойное кольцо |Шина/звезда |Звезда/кольцо |

| |деревьев | | |

|Метод доступа |Доля от времени |CSMA/CD |Приоритетная |

| |оборота токена | |система |

| | | |резервирования |

|Среда передачи|Многомодовое |Толстый |Экранированная |

|данных |оптоволокно, |коаксиал, |и |

| |неэкранированная |тонкий |неэкранированна|

| |витая пара |коаксиал, |я витая пара, |

| | |витая пара, |оптоволокно |

| | |оптоволокно | |

|Максимальная |200 км (100 км на |2500 м |1000 м |

|длина сети |кольцо) | | |

|(без мостов) | | | |

|Максимальное |2 км (-11 dB потерь |2500 м |100 м |

|расстояние |между узлами) | | |

|между узлами | | | |

|Максимальное |500 (1000 соединений)|1024 |260 для |

|количество | | |экранированной |

|узлов | | |витой пары, 72 |

| | | |для |

| | | |неэкранированно|

| | | |й витой пары |

|Тактирование и|Распределенная |Не |Активный |

|восстановление|реализация |определены |монитор |

|после отказов |тактирования и | | |

| |восстановления после | | |

| |отказов | | |

100VG-AnyLAN

1 Общая характеристика технологии 100VG-AnyLAN

В качестве альтернативы технологии Fast Ethernet компаниями AT&T и HP

был выдвинут проект новой технологии со скоростью передачи данных 100 Мб/с

- 100Base-VG. В этом проекте было предложено усовершенствовать метод

доступа с учетом потребности мультимедийных приложений, при этом сохранить

совместимость формата пакета с форматом пакета сетей 802.3. В сентябре 1993

года по инициативе фирм IBM и HP был образован комитет IEEE 802.12, который

занялся стандартизацией новой технологии. Проект был расширен за счет

поддержки в одной сети кадров не только формата Ethernet, но и формата

Token Ring. В результате новая технология получила название 100VG-AnyLAN,

то есть технология для любых сетей (Any LAN - любые сети), имея в виду, что

в локальных сетях технологии Ethernet и Token Ring используются в

подавляющем количестве узлов.

Летом 1995 года технология 100VG-AnyLAN получила статус стандарта IEEE

802.12.

В технологии 100VG-AnyLAN определены новый метод доступа Demand Priority

и новая схема квартетного кодирования Quartet Coding, использующая

избыточный код 5В/6В.

Метод доступа Demand Priority основан на передаче концентратору функций

арбитра, решающего проблему доступа к разделяемой среде. Метод Demand

Priority повышает коэффициент использования пропускной способности сети за

счет введения простого, детерминированного метода разделения общей среды,

использующего два уровня приоритетов: низкий - для обычных приложений и

высокий - для мультимедийных.

Технология 100VG-AnyLAN имеет меньшую популярность среди производителей

коммуникационного оборудования, чем конкурирующее предложение - технология

Fast Ethernet. Компании, которые не поддерживают технологию 100VG-AnyLAN,

объясняют это тем, что для большинства сегодняшних приложений и сетей

достаточно возможностей технологии Fast Ethernet, которая не так заметно

отличается от привычной большинству пользователей технологии Ethernet. В

более далекой перспективе эти производители предлагают использовать для

мультимедийных приложений технологию АТМ, а не 100VG-AnyLAN.

И хотя в число сторонников технологии 100VG-AnyLAN одно время входило

около 30 компаний, среди которых Hewlett-Packard и IBM, Cisco Systems и

Cabletron, общим мнением сетевых специалистов является констатация

отсутствия дальнейщих перспектив у технологии 100VG-AnyLAN.

2 Структура сети 100VG-AnyLAN

Сеть 100VG-AnyLAN всегда включает центральный концентратор, называемый

концентратором уровня 1 или корневым концентратором.

Корневой концентратор имеет связи с каждым узлом сети, образуя топологию

типа звезда. Этот концентратор представляет собой интеллектуальный

центральный контроллер, который управляет доступом к сети, постоянно

выполняя цикл "кругового" сканирования своих портов и проверяя наличие

запросов на передачу кадров от присоединенных к ним узлов. Концентратор

принимает кадр от узла, выдавшего запрос, и передает его только через тот

порт, к которому присоединен узел c адресом, совпадающим с адресом

назначения, указанным в кадре.

Каждый концентратор может быть сконфигурирован на поддержку либо кадров

802.3 Ethernet, либо кадров 802.5 Token Ring. Все концентраторы,

расположенные в одном и том же логическом сегменте (не разделенном мостами,

коммутаторами или маршрутизаторами), должны быть сконфигурированы на

поддержку кадров одного типа. Для соединения сетей 100VG-AnyLAN,

использующих разные форматы кадров 802.3, нужен мост, коммутатор или

маршрутизатор. Аналогичное устройство требуется и в том случае, когда сеть

100VG-AnyLAN должна быть соединена с сетью FDDI или АТМ.

Каждый концентратор имеет один "восходящий" (up-link) порт и N

"нисходящих" портов (down-link).

Восходящий порт работает как порт узла, но он зарезервирован для

присоединения в качестве узла к концентратору более высокого уровня.

Нисходящие порты служат для присоединения узлов, в том числе и

концентраторов нижнего уровня. Каждый порт концентратора может быть

сконфигурирован для работы в нормальном режиме или в режиме монитора. Порт,

сконфигурированный для работы в нормальном режиме, передает только те

кадры, которые предназначены узлу, подключенному к данному порту. Порт,

сконфигурированный для работы в режиме монитора, передает все кадры,

обрабатываемые концентратором. Такой порт может использоваться для

подключения анализатора протоколов.

Узел представляет собой компьютер или коммуникационное устройство

технологии 100VG-AnyLAN - мост, коммутатор, маршрутизатор или концентратор.

Концентраторы, подключаемые как узлы, называются концентраторами 2-го и 3-

го уровней. Всего разрешается образовывать до трех уровней иерархии

концентраторов.

Связь, соединяющая концентратор и узел, может быть образована либо 4

парами неэкранированной витой пары категорий 3, 4 или 5 (4-UTP Cat 3, 4,

5), либо 2 парами неэкранированной витой пары категории 5 (2-UTP Cat 5),

либо 2 парами экранированной витой пары типа 1 (2-STP Type 1), либо 2

парами многомодового оптоволоконного кабеля.

Варианты кабельной системы могут использоваться любые, но ниже будет

рассмотрен вариант 4-UTP, который был разработан первым и получил

наибольшее распространение.

В заключение раздела приведем таблицу, составленную компанией Hewlett-

Packard, в которой приводятся результаты сравнения этой технологии с

технологиями 10Base-T и 100Base-T.

|Характеристика |10Base-T |100VG-AnyLAN |100Base-T |

|Топология |- |- |- |

|Максимальный |2500 м |8000 м |412 м |

|диаметр сети | | | |

|Каскадирование |Да; 3 |Да; 5 уровней |Два |

|концентраторов |уровня | |концентратора|

| | | |максимум |

|Кабельная |- |- |- |

|система | | | |

|UTP Cat 3,4 |100 м |100 м |100 м |

|UTP Cat 5 |150 м |200 м |100 м |

|STP Type 1 |100 м |100 м |100 м |

|Оптоволокно |2000 м |2000 м |412 м |

|Производительнос|- |- |- |

|ть | | | |

|При длине сети |80% |95% |80% |

|100 м |(теоретичес|(продемонстрирова|(теоретическа|

| |кая) |нная) |я) |

|При длине сети |80% |80% |Не |

|2500 м |(теоретичес|(продемонстрирова|поддерживаетс|

| |кая) |нная) |я |

|Технология |- |- |- |

|Кадры IEEE 802.3|Да |Да |Да |

|Кадры 802.5 |Нет |Да |Нет |

|Метод доступа |CSMA/CD |Demand Priority |CSMA/CD + |

| | | |подуровень |

| | | |согласования |

| | | |(Reconciliati|

| | | |on sublayer) |

3 Стек протоколов технологии 100VG-AnyLAN

Структура стека протоколов технологии 100VG-AnyLAN согласуется с

архитектурными моделями OSI/ISO и IEEE, в которых канальный уровень

разделен на подуровни. Cтек протоколов технологии 100VG-AnyLAN состоит из

подуровня доступа к среде (Media Access Control, MAC), подуровня,

независящего от физической среды (Physical Media Independent, PMI) и

подуровня, зависящего от физической среды (Physical Media Dependent, PMD).

4 Функции уровня MAC

Функции уровня МАС включают реализацию протокола доступа Demand

Priority, подготовки линии связи и формирования кадра соответствующего

формата.

Метод Demand Priority (приоритетный доступ по требованию) основан на

том, что узел, которому нужно передать кадр по сети, передает запрос

(требование) на выполнение этой операции концентратору. Каждый запрос может

иметь либо низкий, либо высокий приоритеты. Высокий приоритет отводится для

трафика чувствительных к задержкам мультимедийных приложений.

Высокоприоритетные запросы всегда обслуживаются раньше

низкоприоритетных. Требуемый уровень приоритета кадра устанавливается

протоколами верхних уровней, не входящими в технологию 100VG-AnyLAN,

например, Real Audio, и передается для отработки уровню МАС.

Концентратор уровня 1 постоянно сканирует запросы узлов, используя

алгоритм кругового опроса (round-robin). Это сканирование позволяет

концентратору определить, какие узлы требуют передачи кадров через сеть и

каковы их приоритеты.

В течение одного цикла кругового сканирования каждому узлу разрешается

передать один кадр данных через сеть. Концентраторы, присоединенные как

узлы к концентраторам верхних уровней иерархии, также выполняют свои циклы

сканирования и передают запрос на передачу кадров концентратору.

Концентратор нижнего уровня с N портами имеет право передать N кадров в

течение одного цикла опроса.

Каждый концентратор ведет отдельные очереди для низкоприоритетных и

высокоприоритетных запросов. Низкоприоритетные запросы обслуживаются только

до тех пор, пока не получен высокоприоритетный запрос. В этом случае

текущая передача низкоприоритетного кадра завершается и обрабатывается

высокоприоритетный запрос. Перед возвратом к обслуживанию низкоприоритетных

кадров должны быть обслужены все высокоприоритетные запросы. Для того,

чтобы гарантировать доступ для низкоприоритетных запросов в периоды высокой

интенсивности поступления высокоприоритетных запросов, вводится порог

ожидания запроса. Если у какого-либо низкоприоритетного запроса время

ожидания превышает этот порог, то ему присваивается высокий приоритет.

Процедура подготовки линии Link Training "обучает" внутренние схемы

концентратора и узла приему и передаче данных, а также проверяет

работоспособность линии, соединяющей концентратор и узел.

Во время подготовки линии концентратор и узел обмениваются серией

специальных тестовых кадров. Данная процедура включает функциональный тест

кабеля, дающий возможность убедиться в том, что кабель правильно соединяет

контакты разъемов и информация может быть корректно передана между

концентратором и узлом.

Процедура подготовки также позволяет концентратору автоматически узнать

информацию об узлах, подключенных к каждому порту. Кадры, получаемые

концентратором от узла во время подготовки, содержат данные о типе

устройства (конечный узел, концентратор, мост, маршрутизатор, анализатор

протокола и т.п.), режиме работы (нормальный или монитор), адресе узла,

присоединенного к данному порту.

Процедура подготовки инициируется узлом, когда узел или концентратор

впервые включаются или при первом присоединении узла к концентратору. Узел

или концентратор могут потребовать выполнения процедуры подготовки при

обнаружении ошибочной ситуации.

Уровень МАС получает кадр от уровня LLC и добавляет к нему адрес узла-

источника, дополняет поле данных байтами-заполнителями до минимально

допустимого размера, если это требуется, а затем вычисляет контрольную

сумму и помещает ее в соответствующее поле. После этого кадр передается на

физический уровень.

Список литературы

1. Н. Олифер, В. Олифер. Базовые технологии локальных сетей

2. Б. М. Каган. Электронные вычислительные машины и системы

3. Курс «Cisco Intеrnetworking technology overview».

4. Н. Олифер, В. Олифер. Высокоскоростные технологии ЛВС.

5. Спирин А. А. Введение в технику волоконно-оптических сетей.

6. Стэн Шатт. Мир компьютерных систем. - К: BHV, 1996

Страницы: 1, 2, 3