Стандарты Fast Ethernet

Дисциплина: Информатика, Программирование, Базы данных
Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 25 страниц
В избранное:

Министерство Образования и Науки

Республики Казахстан

Казахстанский Институт Информационных Технологий и Управления.

Курсовая работа

Вычислительные системы и сети.

Тема: Стандарты Fast Ethernet.

Выполнил: Студент 5 курса ПОС-3704

Абдыкалыков М. А.

Проверил: Ст. пр. Койшибаева Ж.

Алматы 2005г.

Содержание.

Введение.

1. Тестирование стандарта Fast Ethernet.

2. Технология Fast Ethernet (802. 3u)

Заключение.

Введение.

В настоящее время самой распространённой сетевой технологией является именно Ethernet. По данным IDC, в 1997 году более 80% всех сетей были построены на базе Ethernet. Все популярные операционные системы и стеки протоколов ( TCP/IP, IPX, DECNet и многие другие ) поддерживают Ethernet. Причинами такого господства Ethernet в сетевом мире являются высокая надёжность, доступность инструментов управления, масштабируемость, гибкость, низкая стоимость и лёгкость внедрения.

Технология Ethernet достаточно бурно эволюционировала с момента своего зарождения. В таблице 2 показана шкала эволюционного развития, представленная в форме nBASE-X ( n - номинальная скорость передачи информации в Мбит/с, а Х - среда передачи ) . В этой таблице приведена также максимально допустимая длина кабеля.

Изначально технология Ethernet была ограничена тем, что пользователи конкурировали за право пользования одной полосой пропускания в 10 Мбит/с.

Если множество сегментов сети работает со скоростью 10Мбит/с, то магистраль должна иметь скорость значительно большую. В начале 90-х годов начала ощущаться недостаточная пропускная способность Ethernet. Для компьютеров на процессорах Intel 80286 или 80386 с шинами ISA ( 8 Мбайт/с ) или EISA ( 32 Мбайт/с ) пропускная способность сегмента Ethernet составляла 1/8 или 1/32 часть канала "память - диск" и хорошо согласовывалась с соотношением между объёмами локальных и внешних данных, циркулирующих в компьютере.

Следует отметить, что увеличение скорости в 10 раз приводит к уменьшению максимального расстояния между узлами. Сначала было предложено простое решение задачи построения магистрали - несколько коммутаторов Ethernet связывались вместе по витой паре или волоконно-оптическому кабелю - так называемая коллапсированная магистраль. Но возникла проблема, когда потребовалось связать коммутаторы, находящиеся на больших расстояниях. Она была решена с помощью организации выделенного, свободного от коллизий оптоволоконного канала связи. В этом случае коммутаторы могли связываться напрямую на расстоянии до 2 километров. Как видно, технология Fast Ethernet обеспечила достаточно всеобъемлющее решение для построения сетей масштаба одного или нескольких зданий. Одобрение стандарта на технологию Fast Ethernet в 1995 году стало важным событием для сообщества производителей сетевого оборудования, так как появилась гибкая, быстрая и масштабируемая технология передачи данных.

Первый оптический стандарт, который назывался Fiber Optic Inter-Repeater Link (FOIRL), был принят в 1987 г. и являлся частью спецификации оптического репитера. Он разработан с целью обеспечить связь типа точка--точка между двумя относительно далеко (до 1 км) отстоящими репитерами. Стандарт поддерживал пропускную способность 10 Mbps по двум многомодовым оптоволоконным кабелям, образующим дуплексный канал, и использовал излучение длиной 850 нм.

1 Стандарты сети Ethernet.

Технологии и соответствующие скорости передачи

В настоящее время самой распространённой сетевой технологией является именно Ethernet. . По данным IDC, в 1997 году более 80% всех сетей были построены на базе Ethernet. Все популярные операционные системы и стеки протоколов ( TCP/IP, IPX, DECNet и многие другие ) поддерживают Ethernet. Причинами такого господства Ethernet в сетевом мире являются высокая надёжность, доступность инструментов управления, масштабируемость, гибкость, низкая стоимость и лёгкость внедрения.

Следует отметить, что увеличение скорости в 10 раз приводит к уменьшению максимального расстояния между узлами. Сначала было предложено простое решение задачи построения магистрали - несколько коммутаторов Ethernet связывались вместе по витой паре или волоконно-оптическому кабелю - так называемая коллапсированная магистраль. Но возникла проблема, когда потребовалось связать коммутаторы, находящиеся на больших расстояниях. Она была решена с помощью организации выделенного, свободного от коллизий оптоволоконного канала связи. в этом случае коммутаторы могли связываться напрямую на расстоянии до 2 километров. Как видно, технология Fast Ethernet обеспечила достаточно всеобъемлющее решение для построения сетей масштаба одного или нескольких зданий. Одобрение стандарта на технологию Fast Ethernet в 1995 году стало важным событием для сообщества производителей сетевого оборудования, так как появилась гибкая, быстрая и масштабируемая технология передачи данных.

10Base-FL (Fiber Link) разрабатывался для замены FOIRL. Он поддерживает длину сегмента до 2 км. Эта технология позволяла связать два компьютера, или два репитера, или компьютер и репитер. Все сегменты 10Base-FL являлись соединениями типа точка--точка с трансивером на каждом конце. Компьютер подсоединялся к среде передачи (в типичном случае - к двум оптоволоконным кабелям 62, 5/125) с помощью внешнего трансивера, а сетевая карта компьютера - к трансиверу кабелем AUI (Attachment Unit Interface) . Прием и передача велись по отдельным кабелям, что позволяло опционально организовать дуплексный канал.

10Base-FB (Fiber Backbone) - эта технология разрабатывалась исключительно для соединения двух репитеров и не допускала непосредственного соединения компьютера и репитера. Кроме того, что она поддерживала длину индивидуального сегмента до 2 км, технология позволяла увеличить количество репитеров, которое могло быть использовано в сети. Это достигалось с помощью специального синхронизирующего протокола. Стандарт предусматривал те же типы кабеля и коннекторы, что и 10Base-FL, однако порты репитеров этих двух типов не могли быть прямо соединены из-за различия сигнальных протоколов. 10Base-FB не поддерживал также дуплексный режим.

10Base-FP (Fiber Passive) - реализация данной спецификации представляет собой систему пассивной "звезды". Ее "луч" может достигать 500 м, а концентратор - связывать до 33 компьютеров. Поскольку концентратор не требовал питания, то эта технология идеально подходила для мест, куда нельзя подвести электричество. Устройство получало оптический сигнал от специального трансивера 10Base-FP и распределяло его равномерно по всем остальным трансиверам, подключенным к нему, включая и тот, от которого получен сигнал. Технология не поддерживала дуплексный режим и вообще не получила широкого распространения.

Как видно, из всех вариантов стандарта 10Base-F только 10Base-FР годился для непосредственного объединения компьютеров в сеть, да и тот не имел поддержки. Совсем другая картина наблюдается в оптических версиях Fast Ethernet.

100Base-FX является частью стандарта 802. 3u Fast Ethernet, разработанного в 1994 г. Для передачи использовался многомодовый кабель и длина волны 1300 нм и, таким образом, он не был совместим ни с одним стандартом 10Base-F. Это объясняется тем, что разработчики решили использовать для него проверенный временем физический уровень FDDI, который при скорости 100 Mbps предусматривал длину волны 1300 нм.
Стандарт 100Base-FX допускал максимальную длину сегмента 412 м в полудуплексном режиме и более 2 км в дуплексном. По сути, это была "оптоволоконная версия" спецификации 100Base-TX: витая пара и коннекторы заменялись на их оптоволоконные эквиваленты.

100Base-SX был ратифицирован в июне 2000 г., на шесть (!) лет позже предыдущего. Основная мотивация для его разработки - возможность инкрементной миграции (и тем самым снижение стоимости) к Fast Ethernet для оптоволоконных сетей Ethernet предыдущего поколения. Стандарт предусматривает скорость передачи 100 Mbps, использование многомодового оптоволокна и света с длиной волны 850 нм (номинально) . Длина сегмента достигает 500 м. Вследствие дистанционных ограничений стандарт не рассматривается как решение для магистрали, хотя, конечно, ничто не препятствует его использованию для этой цели в случае небольших расстояний.

Стандарт 1000Base-X в своей оптоволоконной части описывает два варианта: 1000Base-LX и 1000Base-SX.

1000Base-LX (long wavelength) предусматривает использование как многомодового, так и одномодового оптоволокна и излучения с длиной волны в диапазоне 1270-1355 нм. Длинноволновой лазер дороже, чем коротковолновой, зато допускает более длинные дистанции. Для полудуплексного режима передачи длина сегмента составляет 316 м, тогда как для дуплексного - 550 м для многомодового оптоволокна и 5 км для одномодового.

1000Base-SX (short wavelength) предполагает передачу только по многомодовому оптоволокну и длину волны в диапазоне 770-860 нм. Длина сегмента в полудуплексном режиме передачи составляет 275 м для волокна 62, 5/125 и 316 м для волокна 50/125. В дуплексном режиме соответствующие величины имеют значения 275 и 550 м.

Несмотря на то что ратификация стандарта IEEE P802. 3ae для 10 GE ожидается в марте 2002г., некоторые производители уже демонстрируют прототипы устройств, обеспечивающих передачу данных со скоростью 10 Gbps. Так, к примеру, на прошедшей в Лас-Вегасе выставке NetWorld+Interop 2001 компании Nortel Networks и Foundry Networks продемонстрировали модули 10 Gbps Ethernet для своих коммутаторов высокого уровня.

Возвращаясь к стандарту 802. 3ае, отметим, что рассматривается только его оптический вариант. Наибольшие трудности вызывает реализация физического уровня.

Дебаты идут как об архитектуре (параллельная или последовательная), так и о скорости передачи. Каковы же предложения?

Одно из них предполагает использовать очень короткие каналы с параллельным потоком данных по оптоволоконному плоскому кабелю, состоящему из 12 многомодовых волокон. Этот вариант предназначается для связи компьютеров в пределах одной комнаты.
Второе - базируется на WDM-устройствах: четыре приемника и четыре передатчика с лазерами, излучающими в диапазоне 1300 нм. Каждая пара передатчик--приемник обеспечивает скорость передачи сигнала 3, 125 гигабод, что составляет 2, 5 Gbps для потока данных.
Третий вариант стандарта основывается на последовательном интерфейсе с использованием схемы кодирования 64B/66B (64 бита преобразуются в 66) взамен схемы 8B/10B, применяемой в Gigabit Ethernet. Частота передачи бит 10, 3 Gbps дает в результате скорость потока данных 10 Gbps. Это предложение агрессивно поддерживается поклонниками "чистого" Ethernet, которых привлекает простота оперирования в "пространстве" скоростей, кратных 10.
Сторонники четвертого предложения, а ими выступают операторы дальней связи, ратуют за совместимость будущего стандарта с сетями SONET OC-192, предусматривающими скорость передачи бит 9, 953 Gbps. Его недостатками являются, в частности, то, что скорость передачи не кратна точно 10 относительно Fast Ethernet и что SONET отнюдь не дешевая транспортная сеть.

Стандарт Fast Ethernet определяет три модификации для работы с разными видами кабелей: 100Base TX, 100Base T4 и 100Base FX. Модификации 100Base TX и 100Base T4 рассчитаны на витую пару, а 100Base FX был разработан для оптического кабеля.

Стандарт 100Base TX требует применения двух экранированных или неэкранированных витых пар. Одна пара служит для передачи, другая для приёма. Этим требованиям отвечают два основных кабельных стандарта: на неэкранированную витую пару категории 5 (UTP-5) и экранированную витую пару типа 1 от IBM.

Стандарт 100Base T4 имеет менее ограничительные требования к кабелю, так как в нём задействуются все четыре пары восьмижильного кабеля: одна пара для передачи, другая для приёма, а оставшиеся две пары работают как на передачу, так и на приём. В результате, в стандарте 100Base T4 и приём и передача данных могут осуществляться по трём парам. Для реализации сетей 100Base T4 подойдут кабели с неэкранированной витой парой категории 3-5 и экранированной типа 1.

Технология Fast Ethernet включает в себя также стандарт для работы с многомодовым оптоволоконным кабелем. Этот стандарт ( речь идёт о стандарте 100Base FX ) ориентирован, в основном, на применение в магистрали сети или для организации связи удалённых объектов.

Преемственность технологий Fast Ethernet и Ethernet позволяет легко выработать рекомендации по применению : Fast Ethernet целесообразно применять в тех организациях, которые широео использовали классический Ethernet, но на сегодняшний день испытывают потребность в увеличении пропускной способности. При этом сохраняется весь накопленный опыт работы с Ethernet и, частично, сетевая инфраструктура.

Хотя Fast Ethernet и является развитием стандарта Ethernet, переход к 100Base T требует некоторых изменений в топологии сети. Теоретический предел диаметра сегмента сети Fast Ethernet составляет 250 метров. Это ограничение определено самой природой метода доступа CSMA/CD и скоростью передачи в 100 Мбит/с.

Для классического Ethernet время прослушивания сети определяется максимальным расстоянием, которое 512-битный кадр может пройти по сети за время, равное времени обработки этого кадра на рабочей станции. Для сети Ethernet это расстояние равно 2500 метров. В сети Fast Ethernet этот же самый 512-битный кадр за время, необходимое на его обработку на рабочей станции, пройдёт всего 250 метров. Если принимающая станция будет удалена от передающей на расстояние свыше 250 метров, то кадр может вступить в конфликт с другим кадром на линии, а передающая станция, завершив передачу, уже опоздала бы с реакцией на этот конфликт. Поэтому максимальный диаметр сети 100Base T составляет 250 метров.

Для увеличения допустимой дистанции необходимо использовать два повторителя для соединения всех узлов. В соответствии со стандартом Fast Ethernet расстояние между концентратором и рабочей станцией не должно превышать 100 метров. Для установки Fast Ethernet потребуются сетевые адаптеры для рабочих станций и серверов, концентраторы 100Base T и, возможно, некоторое количество коммутаторов 100Base T.

Основная область работы Fast Ethernet сегодня - это сети рабочих групп и отделов. Целесообразно совершать переход к Fast Ethernet постепенно, оставляя Ethernet там, где он хорошо справляется с поставленными задачами. Одним из очевидных случаев, когда Ethernet не следует заменять технологией Fast Ethernet, является подключение к сети старых персональных компьютеров с шиной ISA.

Тип: Тип

Скорость и среда передачи: Скорость и среда передачи

Длина кабеля: Длина кабеля

Тип: 10BASE - 5

Скорость и среда передачи: 10 Мбит/с, толстый коаксиал

Длина кабеля: 500 м

Тип: 10BASE - 2

Скорость и среда передачи: 10 Мбит/с, тонкий коаксиал

Длина кабеля: 185 м

Тип: 10BASE - T

Скорость и среда передачи: 10 Мбит/с, неэкранированная витая пара

Длина кабеля: 100 м

Тип: 10BASE - FL

Скорость и среда передачи: 10 Мбит/с, оптоволоконный кабель

Длина кабеля: 2000 м

Тип: 100BASE - TX

Скорость и среда передачи: 100 Мбит/с, неэкранированная витая пара ( 2 пары )

Длина кабеля: 100 м

Тип: 100BASE - T4

Скорость и среда передачи: 100 Мбит/с, неэкранированная витая пара ( 4пары )

Длина кабеля: 100 м

Тип: 100BASE - FX

Скорость и среда передачи: 100 Мбит/с, оптоволоконный кабель

Длина кабеля: 412/2000 м

Тип: 1000BASE - SX

Скорость и среда передачи: 1000 Мбит/с, (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель ( 62. 5/125 мкм )

Длина кабеля: 260 м

Тип: 1000BASE - SX

Скорость и среда передачи: 1000 Мбит/с, (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель ( 50/125 мкм )

Длина кабеля: 500 м

Тип: 1000BASE - LX

Скорость и среда передачи: 1000 Мбит/с, (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель ( 62. 5/125 мкм )

Длина кабеля: 400 м

Тип: 1000BASE - LX

Скорость и среда передачи: 1000 Мбит/с, (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель ( 50/125 мкм )

Длина кабеля: 550 м

Тип: 1000BASE - LX

Скорость и среда передачи: 1000 Мбит/с, (1 Гбит/с), многомодовый оптоволоконный кабель ( 9/126 мкм )

Длина кабеля: 5000 м

Тип: 1000BASE - CX

Скорость и среда передачи: 1000 Мбит/с, (1 Гбит/с), экранированный сбалансированный медный кабель

Длина кабеля: 25 м

2 Технология Fast Ethernet (802. 3u)

Мы могли бы с вами и дальше рассматривать все подробности достоинств и недостатков 10-битной технологии Ethernet, но время определило самый основной ее недостаток на нынешнее время - низкая пропускная способность. Хотя на то время, когда она разрабатывалась и когда развивалась, об этом даже и не думали, всех пользователей вполне устраивала такая скорость сети. Такая стабильность длилась около 15 лет.

Но, в начале 90-х годов ситуация в корне изменилась. Становился вопрос о том, что пропускной способности сети - 10 Мбит/с уже недостаточно для некоторых потребностей пользователей. Дело в том, что в этот период особенно интенсивными темпами стали развиваться компьютерные технологии в целом. Внимание уделялось повышению быстродействия и простоте использования. Стали широко распространяться новые, более мощные компьютеры с новой, более скоростной шиной передачи данных. Мало того, стало появляться также более мощное и усовершенствованное сетевое оборудование. Так, как раз где-то в середине 90-х появились, и сразу стали массово применятся в локальных сетях, - коммутаторы. Коммутаторы имеют большое количество портов и обеспечивают передачу кадров между портами одновременно, что само собой предусматривает существенное повышение производительности сети. Но об этом мы будем говорить позже.

Итак, теперь с использованием более мощного оборудования, сегменты 10-мегабитого Ethernet становились все более и более перегруженными, реакция серверов в них значительно упала, а частота возникновения коллизий существенно возросла, соответственно полезная пропускная способность сети снижалась.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.