Concepte de bază ale tehnologiilor de rețea. Conceptul de tehnologii de rețea, rolul lor în procesele de management la întreprinderi Tehnologii de rețea standard

Astăzi, rețelele și tehnologiile de rețea conectează oamenii din fiecare colț al lumii și le oferă acces la cel mai mare lux din lume - comunicarea umană. Oamenii pot comunica și se pot juca cu prietenii din alte părți ale lumii fără interferențe.

Evenimentele care au loc devin cunoscute în toate țările lumii în câteva secunde. Toată lumea este capabilă să se conecteze la Internet și să își posteze informația.

Tehnologiile informaționale de rețea: rădăcinile originii lor

În a doua jumătate a secolului trecut, civilizația umană și-a format cele mai importante ramuri științifice și tehnice - computerul și Aproximativ un sfert de secol, ambele ramuri s-au dezvoltat independent, iar în cadrul lor au fost create rețele de calculatoare și, respectiv, de telecomunicații. Totuși, în ultimul sfert al secolului al XX-lea, ca urmare a evoluției și întrepătrunderii acestor două ramuri ale cunoașterii umane, a apărut ceea ce numim termenul de „tehnologie de rețea”, care este o subsecțiune a conceptului mai general de „informație”. tehnologie".

Ca urmare a apariției lor, în lume a avut loc o nouă revoluție tehnologică. Așa cum cu câteva decenii mai devreme suprafața terenului era acoperită de o rețea de drumuri expres, la sfârșitul secolului trecut toate țările, orașele și satele, întreprinderile și organizațiile, precum și casele individuale s-au găsit conectate prin „autostrăzi de informare”. În același timp, toate au devenit elemente ale diferitelor rețele de transfer de date între computere, în care au fost implementate anumite tehnologii de transfer de informații.

Tehnologia rețelei: concept și conținut

Tehnologia de rețea este un set suficient de reguli pentru prezentarea și transmiterea informațiilor, implementate sub formă de așa-numitele „protocoale standard”, precum și hardware și software, inclusiv adaptoare de rețea cu drivere, cabluri și linii de fibră optică și diverși conectori (conectori).

„Suficiența” acestui set de instrumente înseamnă minimizarea lui, menținând în același timp posibilitatea de a construi o rețea eficientă. Ar trebui să aibă potențialul de îmbunătățire, de exemplu, prin crearea de subrețele în el care necesită utilizarea de protocoale de diferite niveluri, precum și a comunicatoarelor speciale, denumite de obicei „routere”. După îmbunătățire, rețeaua devine mai fiabilă și mai rapidă, dar cu prețul adăugării de suplimente la tehnologia de rețea principală care îi formează baza.

Termenul „tehnologie de rețea” este cel mai des folosit în sensul restrâns descris mai sus, dar este adesea interpretat în sens larg ca orice set de instrumente și reguli pentru construirea de rețele de un anumit tip, de exemplu, „tehnologia rețelei de calculatoare locale”.

Prototip de tehnologie de rețea

Primul prototip al unei rețele de calculatoare, dar nu rețeaua în sine, a început în anii 60-80. sisteme multi-terminale din secolul trecut. Reprezentând un set de monitor și tastatură, situate la distanțe mari de calculatoarele mainframe și conectate la acestea prin modemuri telefonice sau canale dedicate, terminalele au părăsit incinta centrului de informare informatică și au fost dispersate în întreaga clădire.

Totodată, pe lângă operatorul computerului propriu-zis de pe centrul de informare al computerului, toți utilizatorii terminalelor și-au putut introduce sarcinile de la tastatură și au putut observa execuția acestora pe monitor, efectuând unele operațiuni de management al sarcinilor. Astfel de sisteme, care implementau atât algoritmi de partajare a timpului, cât și algoritmi de procesare în lot, au fost numite sisteme de introducere a locurilor de muncă la distanță.

Rețele globale

În urma sistemelor cu mai multe terminale la sfârșitul anilor '60. secolul XX A fost creat primul tip de rețele - rețele globale de calculatoare (GCN). Au conectat supercalculatoarele, care existau în copii unice și stocau date și software unic, cu calculatoare mainframe situate la distanțe de până la multe mii de kilometri, prin rețele de telefonie și modemuri. Această tehnologie de rețea a fost testată anterior în sisteme cu mai multe terminale.

Primul GCS din 1969 a fost ARPANET, care a lucrat în cadrul Departamentului de Apărare al SUA și a unit diferite tipuri de computere cu diferite sisteme de operare. Au fost echipate cu module suplimentare pentru implementarea sistemelor de comunicații comune tuturor calculatoarelor din rețea. Pe acesta s-au dezvoltat bazele tehnologiilor de rețea care sunt încă folosite astăzi.

Primul exemplu de convergență a rețelelor de calculatoare și telecomunicații

GKS a moștenit linii de comunicație de la rețelele de telefonie mai vechi și mai globale, deoarece era foarte costisitor să construim noi linii de lungă distanță. Prin urmare, timp de mulți ani au folosit canale telefonice analogice pentru a transmite o singură conversație la un moment dat. Datele digitale erau transmise peste ele la o viteză foarte mică (zeci de kbit/s), iar capacitățile erau limitate la transferul de fișiere de date și e-mail.

Cu toate acestea, având moștenirea liniilor de comunicație telefonică, GCS nu și-a luat tehnologia de bază, bazată pe principiul comutării circuitelor, când fiecărei perechi de abonați i s-a alocat un canal la o viteză constantă pe toată durata sesiunii de comunicare. GKS a folosit noi tehnologii de rețea de calculatoare bazate pe principiul comutării de pachete, în care datele sub formă de mici porțiuni de pachete la o viteză constantă sunt emise într-o rețea necomutată și primite de destinatarii lor în rețea folosind coduri de adresă construite. în anteturile pachetelor.

Predecesorii rețelelor locale

Apariție la sfârșitul anilor 70. secolul XX LSI a condus la crearea de minicalculatoare cu cost redus și funcționalitate bogată. Au început să concureze cu adevărat cu computerele mari.

Minicalculatoarele din familia PDP-11 au câștigat o mare popularitate. Au început să fie instalate în toate, chiar și în unitățile de producție foarte mici, pentru a gestiona procesele tehnice și instalațiile tehnologice individuale, precum și în departamentele de management al întreprinderii pentru a îndeplini sarcini de birou.

A apărut conceptul de resurse informatice distribuite în întreaga întreprindere, deși toate minicalculatoarele încă funcționau autonom.

Apariția rețelelor LAN

Pe la mijlocul anilor '80. secolul XX au fost introduse tehnologii pentru combinarea minicalculatoarelor în rețele, bazate pe comutarea pachetelor de date, ca în GCS.

Ei au transformat construcția unei singure rețele de întreprindere, numită rețea locală (LAN), într-o sarcină aproape banală. Pentru a-l crea, trebuie doar să cumpărați adaptoare de rețea pentru tehnologia LAN selectată, de exemplu, Ethernet, un sistem de cablu standard, să instalați conectori (conectori) pe cablurile sale și să conectați adaptoarele la minicomputer și între ele folosind aceste cabluri. Apoi, pe serverul computerului a fost instalat unul dintre sistemele de operare destinate organizării unei rețele LAN. După aceea, a început să funcționeze, iar conexiunea ulterioară a fiecărui minicomputer nou nu a cauzat probleme.

Inevitabilitatea internetului

Dacă apariția mini-calculatoarelor a făcut posibilă distribuirea uniformă a resurselor computerelor pe teritoriile întreprinderilor, atunci apariția la începutul anilor 90. PC a dus la apariția lor treptată, mai întâi în fiecare loc de muncă al oricărui lucrător psihic și apoi în locuințele umane individuale.

Ieftinitatea relativă și fiabilitatea ridicată a computerelor au dat mai întâi un impuls puternic dezvoltării rețelelor LAN, apoi au condus la apariția unei rețele globale de calculatoare - Internetul, care acoperă astăzi toate țările lumii.

Dimensiunea internetului crește cu 7-10% în fiecare lună. Acesta reprezintă nucleul care conectează diverse rețele locale și globale de întreprinderi și instituții din întreaga lume între ele.

Dacă în prima etapă fișierele de date și mesajele de e-mail erau transmise în principal prin Internet, astăzi oferă în principal acces de la distanță la resursele de informații distribuite și arhivele electronice, la serviciile de informare comerciale și necomerciale în multe țări. Arhivele sale liber accesibile conțin informații despre aproape toate domeniile cunoașterii și activității umane - de la noile tendințe în știință până la prognozele meteo.

Tehnologii de bază ale rețelelor LAN

Printre acestea se numără tehnologiile de bază pe care se poate construi baza oricărei rețele specifice. Exemplele includ tehnologii LAN cunoscute precum Ethernet (1980), Token Ring (1985) și FDDI (sfârșitul anilor 80).

La sfârşitul anilor '90. Tehnologia Ethernet a devenit lider în tehnologia rețelelor LAN, combinând versiunea sa clasică cu până la 10 Mbit/s, precum și Fast Ethernet (până la 100 Mbit/s) și Gigabit Ethernet (până la 1000 Mbit/s). Toate tehnologiile Ethernet au principii de funcționare similare care le simplifică întreținerea și integrarea rețelelor LAN construite pe baza lor.

În aceeași perioadă, dezvoltatorii lor au început să construiască funcții de rețea în nucleele aproape tuturor sistemelor de operare pentru computere care implementează tehnologiile informaționale de rețea menționate mai sus. Au apărut chiar și sisteme de operare de comunicații specializate precum IOS de la Cisco Systems.

Cum s-au dezvoltat tehnologiile GCS

Tehnologiile GKS pe canalele telefonice analogice, datorită nivelului ridicat de distorsiune din acestea, s-au distins prin algoritmi complecși de monitorizare și recuperare a datelor. Un exemplu dintre ele este tehnologia X.25 dezvoltată la începutul anilor '70. secolul XX Tehnologiile de rețea mai moderne sunt frame relay, ISDN, ATM.

ISDN este un acronim care înseamnă Integrated Services Digital Network și permite conferințe video la distanță. Accesul de la distanță este asigurat prin instalarea adaptoarelor ISDN în computere, care funcționează de multe ori mai rapid decât orice modem. Există, de asemenea, un software special care permite sistemelor de operare și browserelor populare să lucreze cu ISDN. Dar costul ridicat al echipamentelor și necesitatea de a stabili linii speciale de comunicație împiedică dezvoltarea acestei tehnologii.

Tehnologiile WAN au progresat odată cu rețelele de telefonie. După apariția telefoniei digitale, a fost dezvoltată o tehnologie specială, Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH), care suportă viteze de până la 140 Mbit/s și folosită de întreprinderi pentru a-și crea propriile rețele.

Noua tehnologie Synchronous Digital Hierarchy (SDH) la sfârșitul anilor 80. secolul XX a extins capacitatea canalelor de telefonie digitală până la 10 Gbit/s, și tehnologia Dense Wave Division Multiplexing (DWDM) - până la sute de Gbit/s și chiar până la câțiva Tbit/s.

tehnologii de internet

Cele de rețea se bazează pe utilizarea limbajului hipertext (sau limbaj HTML) - un limbaj special de marcare care este un set ordonat de atribute (etichete) care sunt pre-implementate de dezvoltatorii de site-uri web în fiecare dintre paginile lor. Desigur, în acest caz nu vorbim de documente text sau grafice (fotografii, imagini), care au fost deja „descărcate” de utilizator de pe Internet, se află în memoria PC-ului său și sunt vizualizate prin text sau imagini. Vorbim despre așa-numitele pagini web vizualizate prin programe -browsere.

Dezvoltatorii de site-uri de internet le creează în limbaj HTML (acum au fost create multe instrumente și tehnologii pentru această lucrare, numite colectiv „aspect de site”) sub forma unui set de pagini web, iar proprietarii de site-uri le plasează pe serverele de internet pe o închiriere. de la proprietarii serverelor lor de memorie (așa-numita „găzduire”). Ei lucrează pe internet non-stop, deservind solicitările utilizatorilor săi de a vizualiza paginile web încărcate pe ei.

Browserele de pe computerele utilizatorului, care au primit acces prin serverul furnizorului lor de Internet la un anumit server, a cărui adresă este cuprinsă în numele site-ului de Internet solicitat, obțin acces la acest site. Mai mult, analizând etichetele HTML ale fiecărei pagini vizualizate, browserele își formează imaginea pe ecranul monitorului în modul în care a fost intenționat de dezvoltatorul site-ului - cu toate titlurile, fontul și culorile de fundal, diverse inserții sub formă de fotografii, diagrame, imagini etc.

Tehnologii de rețea ale rețelelor locale

În rețelele locale, de regulă, se utilizează un mediu de transmisie de date partajat (monocanal), iar rolul principal este jucat de protocoalele straturilor fizice și de legătură de date, deoarece aceste niveluri reflectă cel mai bine specificul rețelelor locale.

Tehnologia de rețea este un set agreat de protocoale standard și software și hardware care le implementează, suficient pentru a construi o rețea de calculatoare. Tehnologiile de rețea sunt numite tehnologii de bază sau arhitecturi de rețea.

Arhitectura rețelei determină topologia și metoda de acces la mediul de transmisie a datelor, sistemul de cablu sau mediul de transmisie a datelor, formatul cadrelor de rețea, tipul de codificare a semnalului și viteza de transmisie. În rețelele moderne de calculatoare, s-au răspândit tehnologii sau arhitecturi de rețea precum: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI.

Tehnologii de rețea IEEE802.3/Ethernet

În prezent, această arhitectură este cea mai populară din lume. Popularitatea este asigurată de tehnologii simple, fiabile și ieftine. O rețea Ethernet clasică utilizează două tipuri de cablu coaxial standard (gros și subțire).

Cu toate acestea, versiunea Ethernet care folosește perechi răsucite ca mediu de transmisie a devenit din ce în ce mai răspândită, deoarece instalarea și întreținerea acestora sunt mult mai simple. Rețelele Ethernet folosesc topologii magistrală și stea pasivă, iar metoda de acces este CSMA/CD.

Standardul IEEE802.3, în funcție de tipul de mediu de transmisie a datelor, are modificări:

 10BASE5 (cablu coaxial gros) - asigură o rată de transfer de date de 10 Mbit/s și o lungime a segmentului de până la 500 m;

 10BASE2 (cablu coaxial subțire) - asigură o rată de transfer de date de 10 Mbit/s și o lungime a segmentului de până la 200 m;;

 10BASE-T (pereche răsucită neecranată) - vă permite să creați o rețea folosind o topologie în stea. Distanța de la hub până la nodul final este de până la 100 m. Numărul total de noduri nu trebuie să depășească 1024;

 10BASE-F (cablu fibră optică) - vă permite să creați o rețea folosind o topologie în stea. Distanța de la hub până la nodul final este de până la 2000 m.
În dezvoltarea tehnologiei Ethernet, au fost create opțiuni de mare viteză: IEEE802.3u/Fast Ethernet și IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Topologia principală utilizată în rețelele Fast Ethernet și Gigabit Ethernet este stea pasivă.

Tehnologia de rețea Fast Ethernet oferă o viteză de transmisie de 100 Mbit/s și are trei modificări:

 100BASE-T4 - folosește pereche răsucită neecranată (pereche răsucită quad). Distanța de la hub până la nodul final este de până la 100m;

 100BASE-TX - folosește două perechi răsucite (neecranat și ecranat). Distanța de la hub până la nodul final este de până la 100m;

 100BASE-FX - folosește cablu de fibră optică (două fibre într-un cablu). Distanța de la hub până la nodul final este de până la 2000 m; .

Gigabit Ethernet – oferă o viteză de transfer de 1000 Mbit/s. Există următoarele modificări ale standardului:

 1000BASE-SX - folosește cablu de fibră optică cu o lungime de undă a semnalului luminos de 850 nm.

 1000BASE-LX - folosește cablu de fibră optică cu o lungime de undă a semnalului luminos de 1300 nm.

 1000BASE-CX – folosește un cablu ecranat cu perechi răsucite.

 1000BASE-T – utilizează un cablu cu perechi răsucite neecranat.
Rețelele Fast Ethernet și Gigabit Ethernet sunt compatibile cu rețelele bazate pe standardul Ethernet, astfel încât este ușor și simplu să conectați segmentele Ethernet, Fast Ethernet și Gigabit Ethernet într-o singură rețea de computere.

Singurul dezavantaj al acestei rețele este lipsa unei garanții a timpului de acces la mediu (și a mecanismelor de furnizare a serviciului prioritar), ceea ce face ca rețeaua să nu fie promițătoare pentru rezolvarea problemelor tehnologice în timp real. Anumite probleme sunt uneori create de limitarea câmpului de date maxim, egal cu ~1500 de octeți.

Sunt utilizate diferite scheme de codare pentru viteze Ethernet diferite, dar algoritmul de acces și formatul cadrului rămân neschimbate, ceea ce garantează compatibilitatea software-ului.

Cadrul Ethernet are formatul prezentat în Fig.

Format cadru Ethernet (numerele din partea de sus a figurii indică dimensiunea câmpului în octeți)

Camp preambul conține 7 octeți 0xAA și servește la stabilizarea și sincronizarea mediului (alternând semnalele CD1 și CD0 cu CD0 final), urmate de câmpul SFD(start frame delimiter = 0xab), care este destinat să detecteze începutul cadrului. Camp EFD(delimitator de cadru de sfârșit) specifică sfârșitul cadrului. Câmp sumă de control ( CRC- verificarea redundanței ciclice), precum și preambulul, SFD și EFD, sunt generate și controlate la nivel hardware. Unele modificări ale protocolului nu folosesc câmpul efd. Câmpurile disponibile utilizatorului încep de la adresele destinataruluiși terminând cu câmpul informație, inclusiv. După crc există un interval interpacket (IPG - interpacket gap) de 9,6 μsec sau mai mult. Dimensiunea maximă a cadrului este de 1518 octeți (preambul, câmpurile SFD și EFD nu sunt incluse). Interfața scanează toate pachetele care călătoresc de-a lungul segmentului de cablu la care este conectată, deoarece este posibil să se determine dacă pachetul primit este corect și cui este adresat doar prin primirea lui în întregime. Corectitudinea pachetului conform CRC, lungimea și multiplicitatea unui număr întreg de octeți se face după verificarea adresei de destinație.

Când computerul este conectat la rețea direct folosind un comutator, restricția privind lungimea minimă a cadrului este teoretic eliminată. Dar lucrul cu cadre mai scurte în acest caz va deveni posibil doar prin înlocuirea interfeței de rețea cu una non-standard (atât pentru expeditor, cât și pentru destinatar)!

Dacă în câmpul cadru protocol/tip Dacă codul este mai mic de 1500, atunci acest câmp caracterizează lungimea cadrului. În caz contrar, este codul de protocol al cărui pachet este încapsulat în cadrul Ethernet.

Accesul la canalul Ethernet se bazează pe algoritm CSMA/CD (acces multiplu de detectare a transportatorului cu detectare a coliziunilor).În Ethernet, orice stație conectată la rețea poate încerca să înceapă transmiterea unui pachet (cadru) dacă segmentul de cablu la care este conectat este liber. Interfața determină dacă un segment este liber prin absența unui „purtător” timp de 9,6 μsec. Deoarece primul bit al pachetului nu ajunge simultan la restul stațiilor din rețea, se poate întâmpla ca două sau mai multe stații să încerce să transmită, mai ales că întârzierile la repetoare și cabluri pot atinge valori destul de mari. Astfel de meciuri de încercări se numesc coliziuni. O coliziune este recunoscută prin prezența unui semnal în canal, al cărui nivel corespunde funcționării a două sau mai multe transceiver simultan. Când este detectată o coliziune, stația întrerupe transmisia. Încercarea poate fi reluată după o întârziere (un multiplu de 51,2 μs, dar care nu depășește 52 ms), a cărei valoare este o variabilă pseudoaleatoare și este calculată independent de fiecare stație (t= RAND(0,2 min(n,10) )), unde n - conținutul contorului de încercări, iar numărul 10 este backofflimit).

De obicei, după o coliziune, timpul este împărțit într-un număr de domenii discrete cu o lungime egală cu dublul timpului de propagare a pachetului în segment (RTT). Pentru RTT maxim posibil, acest timp este de 512 biți cicluri. După prima coliziune, fiecare stație așteaptă 0 sau 2 domenii de timp înainte de a încerca din nou. După a doua coliziune, fiecare stație poate aștepta 0, 1, 2 sau 3 domenii de timp etc. După a n-a coliziune, numărul aleatoriu se află în intervalul 0 - (2 n - 1). După 10 ciocniri, viteza maximă aleatoare a obturatorului încetează să crească și rămâne la 1023.

Astfel, cu cât segmentul de cablu este mai lung, cu atât timpul mediu de acces este mai lung.

După așteptare, stația mărește contorul de încercări cu unul și începe următoarea transmisie. Limita implicită de reîncercări este de 16; dacă numărul de reîncercări este atins, conexiunea este întreruptă și este afișat un mesaj corespunzător. Cadrul lung transmis ajută la „sincronizarea” începutului transmisiei pachetelor de către mai multe stații. Într-adevăr, în timpul timpului de transmisie, cu o probabilitate vizibilă, poate apărea nevoia de transmisie la două sau mai multe stații. În momentul în care detectează finalizarea pachetului, temporizatoarele IPG vor fi activate. Din fericire, informațiile despre finalizarea transmisiei de pachete nu ajung în stațiile segmentului în același timp. Dar întârzierile pe care le presupune acest lucru înseamnă și faptul că una dintre stații a început să transmită un nou pachet nu este imediat cunoscut. Dacă mai multe stații sunt implicate într-o coliziune, acestea pot notifica celelalte stații trimițând un semnal de blocaj (blocare - cel puțin 32 de biți). Conținutul acestor 32 de biți nu este reglementat. Acest aranjament face ca o coliziune repetată să fie mai puțin probabilă. Sursa unui număr mare de coliziuni (pe lângă supraîncărcarea de informații) poate fi lungimea totală prohibitivă a segmentului de cablu logic, prea multe repetoare, o rupere a cablului, absența unui terminator (terminare a cablului de 50 ohmi) sau o defecțiune. a uneia dintre interfeţe. Dar coliziunile în sine nu sunt ceva negativ - sunt un mecanism care reglează accesul la mediul de rețea.

În Ethernet, cu sincronizare, sunt posibili următorii algoritmi:

Dacă canalul este liber, terminalul transmite un pachet cu probabilitatea 1.
Dacă canalul este ocupat, terminalul așteaptă ca acesta să devină liber și apoi transmite.

Dacă canalul este liber, terminalul transmite pachetul.
Dacă canalul este ocupat, terminalul determină ora următoarei încercări de transmisie. Timpul acestei întârzieri poate fi specificat printr-o distribuție statistică.

ÎN.

Dacă canalul este liber, terminalul transmite pachetul cu probabilitatea p, iar cu probabilitatea 1-p amână transmisia cu t secunde (de exemplu, la următorul domeniu temporal).
Când încercarea se repetă cu un canal liber, algoritmul nu se schimbă.
Dacă canalul este ocupat, terminalul așteaptă până când canalul este liber, după care acționează din nou conform algoritmului de la punctul 1.

Algoritmul A pare atrăgător la prima vedere, dar conține posibilitatea unor ciocniri cu o probabilitate de 100%. Algoritmii B și C sunt mai robusti împotriva acestei probleme.

Eficacitatea algoritmului CSMA depinde de cât de repede partea care transmite află despre faptul unei coliziuni și întrerupe transmisia, deoarece continuarea este inutilă - datele sunt deja deteriorate. Acest timp depinde de lungimea segmentului de rețea și de întârzierile în echipamentul de segment. De două ori valoarea întârzierii determină lungimea minimă a unui pachet transmis într-o astfel de rețea. Dacă pachetul este mai scurt, acesta poate fi transmis fără ca partea expeditoare să știe că a fost deteriorat de coliziune. Pentru rețelele locale Ethernet moderne, construite pe switch-uri și conexiuni full-duplex, această problemă este irelevantă

Pentru a clarifica această afirmație, luați în considerare cazul când una dintre stații (1) transmite un pachet către cel mai îndepărtat computer (2) dintr-un anumit segment de rețea. Fie timpul de propagare a semnalului către această mașină să fie egal cu T. Să presupunem, de asemenea, că mașina (2) încearcă să înceapă să transmită chiar în momentul în care pachetul sosește de la stația (1). În acest caz, stația (1) află despre coliziune doar 2T după începerea transmisiei (timpul de propagare a semnalului de la (1) la (2) plus timpul de propagare a semnalului de coliziune de la (2) la (1)). Trebuie avut în vedere faptul că înregistrarea coliziunii este un proces analog și stația de transmisie trebuie să „asculte” semnalul din cablu în timpul procesului de transmisie, comparând rezultatul citirii cu ceea ce transmite. Este important ca schema de codificare a semnalului să permită detectarea coliziunilor. De exemplu, suma a două semnale cu nivelul 0 nu va permite acest lucru. S-ar putea să credeți că transmiterea unui pachet scurt cu corupție din cauza unei coliziuni nu este o problemă atât de mare; controlul livrării și retransmiterea pot rezolva problema.

Trebuie avut în vedere doar faptul că retransmisia în cazul unei coliziuni înregistrate de interfață este efectuată de interfața însăși, iar retransmisia în cazul controlului livrării răspunsului este efectuată de procesul de aplicare, necesitând resursele centralei stației de lucru. procesor.

Timp de rotație dublu și detectarea coliziunilor

Recunoașterea clară a coliziunilor de către toate stațiile din rețea este o condiție necesară pentru funcționarea corectă a rețelei Ethernet. Dacă vreo stație de transmisie nu recunoaște coliziunea și decide că a transmis corect cadrul de date, atunci acest cadru de date se va pierde. Datorită suprapunerii semnalelor în timpul unei coliziuni, informațiile cadru vor fi distorsionate și vor fi respinse de stația de recepție (posibil din cauza unei nepotriviri a sumei de control). Cel mai probabil, informațiile corupte vor fi retransmise printr-un protocol de nivel superior, cum ar fi un protocol de transport sau aplicație orientat spre conexiune. Dar retransmiterea mesajului prin protocoale de nivel superior va avea loc după un interval de timp mult mai lung (uneori chiar după câteva secunde) în comparație cu intervalele de microsecunde pe care le operează protocolul Ethernet. Prin urmare, dacă coliziunile nu sunt recunoscute în mod fiabil de nodurile rețelei Ethernet, acest lucru va duce la o scădere vizibilă a debitului util al acestei rețele.

Pentru o detectare fiabilă a coliziunilor, trebuie îndeplinită următoarea relație:

T min >=PDV,

unde T min este timpul de transmisie al unui cadru de lungime minimă, iar PDV este timpul în care semnalul de coliziune reușește să se propagă la cel mai îndepărtat nod din rețea. Deoarece, în cel mai rău caz, semnalul trebuie să călătorească de două ori între stațiile rețelei care sunt cele mai îndepărtate unele de altele (un semnal nedistorsionat trece într-o direcție, iar un semnal deja distorsionat de o coliziune se propagă la întoarcere), de data aceasta este numit timp de dublă revoluție (Valoare întârziere cale, PDV).

Dacă această condiție este îndeplinită, stația de transmisie trebuie să fie capabilă să detecteze coliziunea cauzată de cadrul său transmis chiar înainte de a termina transmiterea acestui cadru.

În mod evident, îndeplinirea acestei condiții depinde, pe de o parte, de lungimea cadrului minim și a capacității rețelei, iar pe de altă parte, de lungimea sistemului de cabluri de rețea și de viteza de propagare a semnalului în cablu (aceasta viteza este ușor diferită pentru diferite tipuri de cablu).

Toți parametrii protocolului Ethernet sunt selectați astfel încât în timpul funcționării normale a nodurilor de rețea, coliziunile sunt întotdeauna recunoscute clar. La alegerea parametrilor, desigur, a fost luată în considerare relația de mai sus, conectând lungimea minimă a cadrului și distanța maximă dintre stații dintr-un segment de rețea.

Standardul Ethernet presupune că lungimea minimă a unui câmp de date cadru este de 46 de octeți (care, împreună cu câmpurile de serviciu, oferă o lungime minimă a cadrului de 64 de octeți, iar împreună cu preambul - 72 de octeți sau 576 de biți). De aici se poate determina o limită a distanței dintre stații.

Deci, în Ethernet de 10 Mbit, timpul de transmisie cu lungimea minimă a cadrului este de 575 de biți, prin urmare, timpul de răspuns dublu ar trebui să fie mai mic de 57,5 μs. Distanța pe care o poate parcurge semnalul în acest timp depinde de tipul de cablu și pentru un cablu coaxial gros este de aproximativ 13.280 m. Având în vedere că în acest timp semnalul trebuie să parcurgă de două ori de-a lungul liniei de comunicație, distanța dintre două noduri nu trebuie să se deplaseze. să fie mai mare de 6.635 m În standard, valoarea acestei distanțe este aleasă să fie semnificativ mai mică, ținând cont de alte restricții, mai stricte.

Una dintre aceste restricții este legată de atenuarea maximă admisă a semnalului. Pentru a asigura puterea semnalului necesar atunci când acesta trece între cele mai îndepărtate stații ale unui segment de cablu, lungimea maximă a unui segment continuu al unui cablu coaxial gros, ținând cont de atenuarea pe care o introduce, s-a ales să fie de 500 m. Evident, pe un cablu de 500 m, condițiile de recunoaștere a coliziunii vor fi îndeplinite cu o marjă mare pentru cadre de orice lungime standard, inclusiv 72 de octeți (timpul dublu de răsturnare de-a lungul unui cablu de 500 m este de numai intervale de 43,3 biți). Prin urmare, lungimea minimă a cadrului ar putea fi setată și mai scurtă. Cu toate acestea, dezvoltatorii de tehnologie nu au redus lungimea minimă a cadrelor, ținând cont de rețelele cu mai multe segmente care sunt construite din mai multe segmente conectate prin repetoare.

Repetoarele măresc puterea semnalelor transmise de la segment la segment, ca urmare, atenuarea semnalului este redusă și se poate folosi o rețea mult mai lungă, formată din mai multe segmente. În implementările Ethernet coaxiale, proiectanții au limitat numărul maxim de segmente din rețea la cinci, ceea ce, la rândul său, limitează lungimea totală a rețelei la 2500 de metri. Chiar și într-o astfel de rețea multisegment, condiția de detectare a coliziunii este încă îndeplinită cu o marjă mare (să comparăm distanța de 2500 m obținută din condiția de atenuare admisă cu distanța maximă posibilă de 6635 m în termeni de timp de propagare a semnalului calculat de mai sus). Cu toate acestea, în realitate, marja de timp este semnificativ mai mică, deoarece în rețelele cu mai multe segmente repetoarele înșiși introduc o întârziere suplimentară de câteva zeci de intervale de biți în propagarea semnalului. Desigur, a fost făcută și o marjă mică pentru a compensa abaterile parametrilor cablului și repetorului.

Ca urmare a luării în considerare a tuturor acestor factori și a altor câțiva factori, a fost selectat cu atenție raportul dintre lungimea minimă a cadrului și distanța maximă posibilă dintre stațiile din rețea, ceea ce asigură o recunoaștere fiabilă a coliziunilor. Această distanță se mai numește și diametrul maxim al rețelei.

Pe măsură ce rata de transmisie a cadrelor crește, ceea ce apare în noile standarde bazate pe aceeași metodă de acces CSMA/CD, cum ar fi Fast Ethernet, distanța maximă dintre stațiile din rețea scade proporțional cu creșterea ratei de transmisie. În standardul Fast Ethernet este de aproximativ 210 m, iar în standardul Gigabit Ethernet ar fi limitat la 25 de metri dacă dezvoltatorii standardului nu ar fi luat unele măsuri pentru a mări dimensiunea minimă a pachetului.

calculul PDV

Pentru a simplifica calculele, datele de referință IEEE sunt de obicei utilizate pentru a furniza valori de întârziere de propagare pentru repetoare, transceiver și diferite medii fizice. În tabel Tabelul 3.5 oferă datele necesare pentru a calcula valoarea PDV pentru toate standardele fizice de rețea Ethernet. Intervalul de biți este desemnat bt.

Tabelul 3.5.Date pentru calcularea valorii PDV

Comitetul 802.3 a încercat să simplifice calculele cât mai mult posibil, astfel încât datele prezentate în tabel includ mai multe etape de propagare a semnalului. De exemplu, întârzierile introduse de un repetor constau din întârzierea transceiver-ului de intrare, întârzierea repetitorului și întârzierea transceiver-ului de ieșire. Cu toate acestea, în tabel toate aceste întârzieri sunt reprezentate de o valoare numită baza segmentului. Pentru a evita necesitatea de a adăuga de două ori întârzierile introduse de cablu, tabelul oferă valori duble ale întârzierilor pentru fiecare tip de cablu.

Tabelul utilizează, de asemenea, concepte precum segmentul stâng, segmentul din dreapta și segmentul intermediar. Să explicăm acești termeni folosind exemplul rețelei prezentat în Fig. 3.13. Segmentul din stânga este segmentul în care calea semnalului începe de la ieșirea transmițătorului (ieșirea T x în Fig. 3.10) a nodului final. În exemplu, acesta este un segment 1 . Semnalul trece apoi prin segmente intermediare 2-5 și ajunge la receptorul (intrarea R x în Fig. 3.10) al nodului cel mai îndepărtat al segmentului cel mai îndepărtat 6, care se numește cel drept. Aici, în cel mai rău caz, cadrele se ciocnesc și are loc o coliziune, ceea ce este implicat în tabel.

Orez. 3.13.Exemplu de rețea Ethernet constând din segmente de diferite standarde fizice

Fiecare segment are asociată o întârziere constantă, numită bază, care depinde doar de tipul de segment și de poziția segmentului în calea semnalului (stânga, intermediară sau dreapta). Baza segmentului drept în care are loc coliziunea este mult mai mare decât baza segmentului stâng și intermediar.

În plus, fiecare segment este asociat cu o întârziere de propagare a semnalului de-a lungul cablului de segment, care depinde de lungimea segmentului și este calculată prin înmulțirea timpului de propagare a semnalului de-a lungul unui metru de cablu (în intervale de biți) cu lungimea cablului în metri.

Calculul constă în calcularea întârzierilor introduse de fiecare segment de cablu (întârzierea semnalului la 1 m de cablu dată în tabel se înmulțește cu lungimea segmentului), iar apoi însumarea acestor întârzieri cu bazele stânga, intermediară și dreapta. segmente. Valoarea totală a PDV nu trebuie să depășească 575.

Deoarece segmentele din stânga și din dreapta au valori de latență de bază diferite, în cazul diferitelor tipuri de segmente la marginile îndepărtate ale rețelei, este necesar să se efectueze calcule de două ori: o dată luând un segment de un tip ca segment din stânga și un al doilea. timp luând un segment de alt tip. Rezultatul poate fi considerat valoarea maximă PDV. În exemplul nostru, segmentele de rețea extreme aparțin aceluiași tip - standardul 10Base-T, deci nu este necesar un calcul dublu, dar dacă ar fi segmente de tipuri diferite, atunci în primul caz ar fi necesar să se ia segmentul dintre stația și hub-ul ca cel din stânga 1 , iar în al doilea, luați în considerare segmentul dintre stație și hub care urmează să fie lăsat 5 .

Rețeaua prezentată în figură în conformitate cu regula celor 4 hub-uri nu este corectă - în rețeaua dintre nodurile de segment 1 și 6 există 5 hub-uri, deși nu toate segmentele sunt segmente lOBase-FB. În plus, lungimea totală a rețelei este de 2800 m, ceea ce încalcă regula de 2500 m. Să calculăm valoarea PDV pentru exemplul nostru.

Segment din stânga 1 / 15,3 (bază) + 100 * 0,113= 26,6.

Segmentul intermediar 2/ 33,5 + 1000 * 0,1 = 133,5.

Segmentul intermediar 3/ 24 + 500 * 0,1 = 74,0.

Segmentul intermediar 4/ 24 + 500 * 0,1 = 74,0.

Segmentul intermediar 5/ 24 + 600 * 0,1 = 84,0.

Segmentul din dreapta 6 /165 + 100 * 0,113 = 176,3.

Suma tuturor componentelor dă o valoare PDV de 568,4.

Deoarece valoarea PDV este mai mică decât valoarea maximă admisă de 575, această rețea trece criteriul timpului de turnare a semnalului dublu, în ciuda faptului că lungimea sa totală este mai mare de 2500 m și numărul de repetoare este mai mare de 4

calculul PW

Pentru a recunoaște configurația rețelei ca fiind corectă, este, de asemenea, necesar să se calculeze reducerea intervalului intercadre de către repetoare, adică valoarea PW.

Pentru a calcula PW, puteți utiliza și valorile valorilor maxime pentru reducerea intervalului intercadre la trecerea prin repetoare din diverse medii fizice, recomandate de IEEE și prezentate în tabel. 3.6.

Tabelul 3.6.Reducerea intervalului între cadre prin repetoare

În conformitate cu aceste date, vom calcula valoarea PVV pentru exemplul nostru.

Segment din stânga 1 10Base-T: reducere de 10,5 bt.

Segmentul intermediar 2 10Base-FL: 8.

Segmentul intermediar 3 10Base-FB: 2.

Segmentul intermediar 4 10Base-FB: 2.

Segmentul intermediar 5 10Base-FB: 2.

Suma acestor valori oferă o valoare PW de 24,5, care este mai mică decât limita intervalului de 49 de biți.

Ca urmare, rețeaua prezentată în exemplu respectă standardele Ethernet în toți parametrii legați atât de lungimile segmentelor, cât și de numărul de repetoare.

Performanță Ethernet maximă

Numărul de cadre Ethernet procesate pe secundă este adesea specificat de producătorii de punți/switch-uri și routere ca fiind caracteristica principală de performanță a acestor dispozitive. La rândul său, este interesant de știut debitul maxim net al unui segment Ethernet în cadre pe secundă în cazul ideal când nu există coliziuni în rețea și nu există întârzieri suplimentare introduse de poduri și routere. Acest indicator ajută la evaluarea cerințelor de performanță ale dispozitivelor de comunicație, deoarece fiecare port de dispozitiv nu poate primi mai multe cadre pe unitatea de timp decât permite protocolul corespunzător.

Pentru echipamentele de comunicații, cel mai dificil mod este procesarea cadrelor de lungime minimă. Acest lucru se explică prin faptul că un bridge, switch sau router petrece aproximativ același timp procesând fiecare cadru, asociat cu vizualizarea tabelului de redirecționare a pachetelor, formând un nou cadru (pentru router) etc. Și numărul de cadre minim lungime care ajunge la dispozitiv pe unitatea de timp, desigur mai mult decât cadrele de orice altă lungime. O altă caracteristică de performanță a echipamentelor de comunicații - biți pe secundă - este utilizată mai rar, deoarece nu indică ce dimensiune a cadrelor procesa dispozitivul și este mult mai ușor să se obțină performanțe ridicate, măsurate în biți pe secundă, cu cadre de maximum mărimea.

Folosind parametrii dați în tabel. 3.1, calculăm performanța maximă a unui segment Ethernet în unități precum numărul de cadre transmise (pachete) de lungime minimă pe secundă.

NOTĂCând se face referire la capacitatea rețelei, termenii cadru și pachet sunt de obicei folosiți în mod interschimbabil. În consecință, unitățile de măsurare a performanței cadre pe secundă, fps și pachete pe secundă, pps sunt similare.

Pentru a calcula numărul maxim de cadre de lungime minimă care trec peste un segment Ethernet, rețineți că dimensiunea unui cadru de lungime minimă împreună cu preambulul este de 72 de octeți sau 576 de biți (Fig. 3.5.), deci transmisia acestuia durează 57,5 μs. Adunând intervalul intercadre de 9,6 μs, obținem că perioada de repetare a cadrelor de lungime minimă este de 67,1 μs. Prin urmare, debitul maxim posibil al unui segment Ethernet este de 14.880 fps.

Orez. 3.5.Către calcularea debitului protocolului Ethernet

Desigur, prezența mai multor noduri într-un segment reduce această valoare din cauza așteptării accesului la mediu, precum și din cauza coliziunilor care conduc la necesitatea retransmiterii cadrelor.

Cadrele de lungime maximă ale tehnologiei Ethernet au o lungime de câmp de 1500 de octeți, care împreună cu informațiile de serviciu oferă 1518 octeți, iar cu preambulul se ridică la 1526 de octeți sau 12.208 de biți. Debitul maxim posibil al unui segment Ethernet pentru cadre de lungime maximă este de 813 fps. Evident, atunci când lucrați cu cadre mari, sarcina pe poduri, comutatoare și routere este destul de redusă.

Acum să calculăm debitul maxim util în biți pe secundă pe care îl au segmentele Ethernet atunci când folosesc cadre de diferite dimensiuni.

Sub lățime de bandă utilă a protocolului se referă la viteza de transmisie a datelor utilizator transportate de câmpul de date cadru. Acest debit este întotdeauna mai mic decât rata de biți nominală a protocolului Ethernet din cauza mai multor factori:

· informații privind serviciul cadru;

· intervale intercadre (IPG);

· așteptând accesul la mediu.

Pentru cadre de lungime minimă, randamentul util este:

S P = 14880 * 46 * 8 = 5,48 Mbit/s.

Aceasta este mult mai mică de 10 Mbit/s, dar trebuie luat în considerare faptul că cadrele de lungime minimă sunt folosite în principal pentru transmiterea chitanțelor, astfel încât această viteză nu are nimic de-a face cu transferul datelor reale ale fișierului.

Pentru cadre de lungime maximă, debitul utilizabil este:

S P = 813 * 1500 * 8 = 9,76 Mbit/s,

care este foarte aproape de viteza nominală a protocolului.

Subliniem încă o dată că o astfel de viteză poate fi atinsă numai în cazul în care două noduri care interacționează dintr-o rețea Ethernet nu sunt interferate de alte noduri, ceea ce este extrem de rar,

Folosind cadre de dimensiuni medii cu un câmp de date de 512 octeți, debitul rețelei va fi de 9,29 Mbps, care este, de asemenea, destul de aproape de debitul maxim de 10 Mbps.

ATENŢIESe numește raportul dintre debitul curent al rețelei și debitul maxim al acesteia factor de utilizare a rețelei.În acest caz, la determinarea debitului curent, se ia în considerare transmiterea oricărei informații prin rețea, atât utilizator, cât și serviciu. Coeficientul este un indicator important pentru tehnologiile media partajate, deoarece, odată cu natura aleatorie a metodei de acces, o valoare ridicată a coeficientului de utilizare indică adesea un debit util al rețelei scăzut (adică rata de transmitere a datelor utilizatorului) - nodurile cheltuiesc și ele mult timp pe procedura de obținere a accesului și retransmitere a cadrelor după coliziuni.

În absența coliziunilor și a așteptărilor de acces, factorul de utilizare a rețelei depinde de dimensiunea câmpului de date cadru și are o valoare maximă de 0,976 la transmiterea cadrelor de lungime maximă. Evident, într-o rețea Ethernet reală, utilizarea medie a rețelei poate diferi semnificativ de această valoare. Cazurile mai complexe de determinare a capacității rețelei, ținând cont de așteptarea accesului și gestionarea coliziunilor, vor fi discutate mai jos.

Formate de cadre Ethernet

Standardul tehnologic Ethernet, descris în IEEE 802.3, descrie un singur format de cadru de strat MAC. Deoarece cadrul de strat MAC trebuie să conțină un cadru de strat LLC, descris în documentul IEEE 802.2, conform standardelor IEEE, într-o rețea Ethernet poate fi utilizată doar o singură versiune a cadrului de strat de legătură, al cărei antet este o combinație a Antetele substratului MAC și LLC.

Cu toate acestea, în practică, rețelele Ethernet folosesc cadre de 4 formate (tipuri) diferite la nivelul legăturii de date. Acest lucru se datorează istoriei lungi a dezvoltării tehnologiei Ethernet, care datează din perioada anterioară adoptării standardelor IEEE 802, când substratul LLC nu a fost separat de protocolul general și, în consecință, antetul LLC nu a fost folosit.

Un consorțiu format din trei firme Digital, Intel și Xerox a prezentat în 1980 comitetului 802.3 versiunea proprie a standardului Ethernet (care, desigur, a descris un anumit format de cadru) ca proiect de standard internațional, dar comitetul 802.3 a adoptat un standard care diferă în unele detalii de ofertele DIX. Diferențele au vizat și formatul de cadre, care a dat naștere existenței a două tipuri diferite de cadre în rețelele Ethernet.

Un alt format de cadru a apărut ca urmare a eforturilor Novell de a-și accelera stiva de protocoale Ethernet.

În cele din urmă, al patrulea format de cadre a fost rezultatul eforturilor comitetului 802.2 de a aduce formatele anterioare de cadre la un standard comun.

Diferențele dintre formatele de cadre pot duce la incompatibilități în funcționarea hardware-ului și a software-ului de rețea concepute să funcționeze cu un singur standard de cadru Ethernet. Cu toate acestea, astăzi aproape toate adaptoarele de rețea, driverele adaptoarelor de rețea, podurile/comutatoarele și routerele pot funcționa cu toate formatele de cadre cu tehnologia Ethernet utilizate în practică, iar recunoașterea tipului de cadru se realizează automat.

Mai jos este o descriere a tuturor celor patru tipuri de cadre Ethernet (aici, un cadru se referă la întregul set de câmpuri care se referă la stratul de legătură de date, adică câmpurile straturilor MAC și LLC). Același tip de cadru poate avea nume diferite, așa că mai jos pentru fiecare tip de cadru sunt câteva dintre cele mai comune nume:

· cadru 802.3/LLC (cadru 802.3/802.2 sau cadru Novell 802.2);

· Cadru brut 802.3 (sau cadru Novell 802.3);

· Cadru Ethernet DIX (sau cadru Ethernet II);

· Cadru Ethernet SNAP.

Formatele tuturor acestor patru tipuri de cadre Ethernet sunt prezentate în Fig. 3.6.

concluzii

· Ethernet este cea mai comună tehnologie de rețea locală în prezent. Într-un sens larg, Ethernet este o întreagă familie de tehnologii care include diverse variante proprietare și standard, dintre care cele mai cunoscute sunt varianta proprietară DIX Ethernet, variantele de 10 Mbit ale standardului IEEE 802.3, precum și noul de mare viteză. Tehnologii Fast Ethernet și Gigabit Ethernet. Aproape toate tipurile de tehnologii Ethernet folosesc aceeași metodă de separare a mediului de transmisie a datelor - metoda de acces aleatoriu CSMA/CD, care definește aspectul tehnologiei în ansamblu.

· Într-un sens restrâns, Ethernet este o tehnologie de 10 megabiți descrisă în standardul IEEE 802.3.

· Un fenomen important în rețelele Ethernet este coliziunea - o situație în care două stații încearcă simultan să transmită un cadru de date pe un mediu comun. Prezența coliziunilor este o proprietate inerentă a rețelelor Ethernet, rezultată din metoda de acces aleatoriu adoptată. Capacitatea de a recunoaște în mod clar coliziunile se datorează alegerii corecte a parametrilor rețelei, în special, respectării raportului dintre lungimea minimă a cadrului și diametrul maxim posibil al rețelei.

· Caracteristicile de performanță a rețelei sunt foarte influențate de factorul de utilizare a rețelei, care reflectă congestionarea acesteia. Când acest coeficient este peste 50%, debitul util al rețelei scade brusc: din cauza creșterii intensității coliziunilor, precum și a creșterii timpului de așteptare pentru accesul la mediu.

· Debitul maxim posibil al unui segment Ethernet în cadre pe secundă este atins atunci când se transmit cadre de lungime minimă și este de 14.880 de cadre/s. În același timp, debitul util al rețelei este de numai 5,48 Mbit/s, ceea ce reprezintă doar puțin mai mult de jumătate din debitul nominal - 10 Mbit/s.

· Debitul maxim utilizabil al unei rețele Ethernet este de 9,75 Mbps, ceea ce corespunde unei lungimi maxime de cadre de 1518 octeți transmise prin rețea la 513 fps.

· În absența coliziunilor și accesul așteaptă rata de utilizare rețeaua depinde de dimensiunea câmpului de date cadru și are o valoare maximă de 0,96.

· Tehnologia Ethernet acceptă 4 tipuri diferite de cadre care au un format comun de adresă gazdă. Există caracteristici formale prin care adaptoarele de rețea recunosc automat tipul de cadru.

· În funcție de tipul de mediu fizic, standardul IEEE 802.3 definește diverse specificații: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB. Pentru fiecare specificație, se determină tipul de cablu, lungimile maxime ale secțiunilor continue de cablu, precum și regulile de utilizare a repetoarelor pentru a crește diametrul rețelei: regula „5-4-3” pentru opțiunile de rețea coaxiale și „4 -hub” pentru perechi răsucite și fibră optică.

· Pentru o rețea „mixtă” formată din diferite tipuri de segmente fizice, este util să se calculeze lungimea totală a rețelei și numărul admisibil de repetoare. Comitetul IEEE 802.3 furnizează date de intrare pentru aceste calcule care indică întârzierile introduse de repetoare ale diferitelor specificații media fizice, adaptoare de rețea și segmente de cablu.

Tehnologii de rețea IEEE802.5/Token-Ring

Rețelele Token Ring, ca și rețelele Ethernet, sunt caracterizate de un mediu de transmisie de date partajat, care în acest caz constă din segmente de cablu care conectează toate stațiile de rețea într-un inel. Inelul este considerat o resursă comună partajată, iar accesul la acesta necesită nu un algoritm aleator, ca în rețelele Ethernet, ci unul determinist, bazat pe transferul dreptului de utilizare a inelului către stații într-o anumită ordine. Acest drept este transmis folosind un cadru de format special numit marker sau jeton.

Rețelele Token Ring funcționează la două rate de biți - 4 și 16 Mbit/s. Nu este permisă stațiile de amestecare care funcționează la viteze diferite într-un singur inel. Rețelele Token Ring care operează la 16 Mbps au unele îmbunătățiri ale algoritmului de acces față de standardul de 4 Mbps.

Tehnologia Token Ring este o tehnologie mai complexă decât Ethernet. Are proprietăți de toleranță la erori. Rețeaua Token Ring definește proceduri de control al funcționării rețelei care utilizează feedback-ul unei structuri în formă de inel - cadrul trimis se întoarce întotdeauna la stația de trimitere. În unele cazuri, erorile detectate în funcționarea rețelei sunt eliminate automat, de exemplu, un token pierdut poate fi restaurat. În alte cazuri, erorile sunt doar înregistrate, iar eliminarea lor se realizează manual de către personalul de întreținere.

Pentru a controla rețeaua, una dintre stații acționează ca un așa-numit monitor activ. Monitorul activ este selectat în timpul inițializării inelului ca stație cu valoarea maximă a adresei MAC.Dacă monitorul activ eșuează, procedura de inițializare a inelului este repetată și este selectat un nou monitor activ. Pentru ca rețeaua să detecteze defecțiunea unui monitor activ, acesta din urmă, în stare de funcționare, generează un cadru special al prezenței sale la fiecare 3 secunde. Dacă acest cadru nu apare în rețea mai mult de 7 secunde, atunci stațiile rămase din rețea încep procedura de alegere a unui nou monitor activ.

Formate de cadru Token Ring

Există trei formate diferite de cadre în Token Ring:

· marker;

· cadru de date;

· secvență de întrerupere

Stratul fizic al tehnologiei Token Ring

Standardul IBM Token Ring prevedea inițial realizarea de conexiuni în rețea folosind hub-uri numite MAU (Multi-Station Access Unit) sau MSAU (Multi-Station Access Unit), adică dispozitive de acces multiple (Fig. 3.15). Rețeaua Token Ring poate include până la 260 de noduri.

Orez. 3.15.Configurația fizică a rețelei Token Ring

Un hub Token Ring poate fi activ sau pasiv. Un hub pasiv pur și simplu interconectează porturile, astfel încât stațiile conectate la acele porturi să formeze un inel. MSAU pasiv nu realizează amplificarea sau resincronizarea semnalului. Un astfel de dispozitiv poate fi considerat o simplă unitate crossover cu o singură excepție - MSAU oferă bypass-ul unui port atunci când computerul conectat la acest port este oprit. Această funcție este necesară pentru a asigura conectivitatea inelului, indiferent de starea computerelor conectate. De obicei, bypass-ul portului se realizează folosind circuite de releu care sunt alimentate cu curent continuu de la adaptorul de ca, iar când adaptorul de ca este oprit, contactele releului normal închise conectează intrarea portului la ieșirea acestuia.

Un hub activ îndeplinește funcții de regenerare a semnalului și, prin urmare, este uneori numit repetitor, ca în standardul Ethernet.

Se pune întrebarea - dacă hub-ul este un dispozitiv pasiv, atunci cum este asigurată transmisia de înaltă calitate a semnalelor pe distanțe lungi, care are loc atunci când câteva sute de computere sunt conectate la o rețea? Răspunsul este că în acest caz fiecare adaptor de rețea își asumă rolul unui amplificator de semnal, iar rolul unei unități de resincronizare este îndeplinit de adaptorul de rețea al monitorului inel activ. Fiecare adaptor de rețea Token Ring are o unitate de repetor care poate regenera și resincroniza semnalele, dar numai unitatea de repetor de monitor activ îndeplinește această din urmă funcție în inel.

Unitatea de resincronizare constă dintr-un buffer de 30 de biți care primește semnale Manchester cu intervale ușor distorsionate în timpul călătoriei dus-întors. Cu numărul maxim de stații din inel (260), variația întârzierii circulației biților în jurul inelului poate ajunge la intervale de 3 biți. Un monitor activ își „inserează” tamponul în inel și sincronizează semnalele de biți, emițându-le la frecvența necesară.

În general, rețeaua Token Ring are o configurație combinată cu inel de stele. Nodurile terminale sunt conectate la MSAU într-o topologie în stea, iar MSAU-urile în sine sunt combinate prin porturi speciale Ring In (RI) și Ring Out (RO) pentru a forma un inel fizic principal.

Toate stațiile din inel trebuie să funcționeze la aceeași viteză - fie 4 Mbit/s, fie 16 Mbit/s. Cablurile care leagă stația de hub se numesc cabluri lobi, iar cablurile care leagă hub-urile se numesc cabluri trunk.

Tehnologia Token Ring vă permite să utilizați diferite tipuri de cablu pentru a conecta stații terminale și hub-uri: STP Tip I, UTP Tip 3, UTP Tip 6, precum și cablu cu fibră optică.

Când se utilizează pereche răsucită ecranată STP Tip 1 din gama de sisteme de cablu IBM, până la 260 de stații pot fi combinate într-un inel cu o lungime a cablului de până la 100 de metri, iar când se utilizează pereche răsucită neecranată, numărul maxim de stații este redus la 72 cu o lungime de cablu de până la 45 de metri.

Distanța dintre MSAU-urile pasive poate ajunge la 100 m la utilizarea cablului STP Tip 1 și la 45 m la utilizarea cablului UTP Tip 3. Între MSAU-urile active, distanța maximă crește la 730 m sau 365 m, în funcție de tipul de cablu.

Lungimea maximă a inelului unui Token Ring este de 4000 m. Restricțiile privind lungimea maximă a inelului și numărul de stații dintr-un inel în tehnologia Token Ring nu sunt la fel de stricte ca în tehnologia Ethernet. Aici, aceste restricții sunt în mare măsură legate de momentul în care markerul se întoarce în jurul inelului (dar nu numai - există și alte considerații care dictează alegerea restricțiilor). Deci, dacă inelul este format din 260 de stații, atunci cu un timp de menținere a markerului de 10 ms, markerul va reveni la monitorul activ în cel mai rău caz după 2,6 s, iar acest timp este exact timpul de expirare a controlului rotației markerului. În principiu, toate valorile de timeout din adaptoarele de rețea ale nodurilor de rețea Token Ring sunt configurabile, astfel încât este posibilă construirea unei rețele Token Ring cu mai multe stații și o lungime mai mare a inelului.

concluzii

· Tehnologia Token Ring este dezvoltată în principal de IBM și are, de asemenea, statutul IEEE 802.5, care reflectă cele mai importante îmbunătățiri aduse tehnologiei IBM.

· Rețelele Token Ring folosesc o metodă de acces la token, care garantează că fiecare stație poate accesa inelul partajat în timpul de rotație a simbolului. Din cauza acestei proprietăți, această metodă este uneori numită deterministă.

· Metoda de acces se bazează pe priorități: 0 (cel mai mic) la 7 (cel mai mare). Stația însăși determină prioritatea cadrului curent și poate capta inelul numai dacă nu există cadre cu prioritate mai mare în inel.

· Rețelele Token Ring funcționează la două viteze: 4 și 16 Mbps și pot folosi pereche răsucită ecranată, pereche răsucită neecranată și cablu de fibră optică ca suport fizic. Numărul maxim de stații din inel este de 260, iar lungimea maximă a inelului este de 4 km.

· Tehnologia Token Ring are elemente de toleranță la erori. Datorită feedback-ului inelului, una dintre stații - monitorul activ - monitorizează continuu prezența markerului, precum și timpul de rotație a markerului și a cadrelor de date. Dacă inelul nu funcționează corect, se lansează procedura de reinițializare a acestuia, iar dacă aceasta nu ajută, atunci procedura de baliză este utilizată pentru a localiza secțiunea defectă a cablului sau stația defectă.

· Dimensiunea maximă a câmpului de date a unui cadru Token Ring depinde de viteza inelului. Pentru o viteză de 4 Mbit/s este de aproximativ 5000 de octeți, iar la o viteză de 16 Mbit/s este de aproximativ 16 KB. Dimensiunea minimă a câmpului de date cadru nu este definită, adică poate fi egală cu 0.

· În rețeaua Token Ring, stațiile sunt conectate într-un inel folosind hub-uri numite MSAU. Hub-ul pasiv MSAU acționează ca un panou crossover care conectează ieșirea stației anterioare din inel la intrarea următoarei. Distanța maximă de la stație la MSAU este de 100 m pentru STP și 45 m pentru UTP.

· Un monitor activ acționează și ca un repetor în inel - resincronizează semnalele care trec prin inel.

· Inelul poate fi construit pe baza unui hub MSAU activ, care în acest caz se numește repetitor.

· Rețeaua Token Ring poate fi construită pe baza mai multor inele separate prin poduri care direcționează cadre pe principiul „de la sursă”, pentru care la cadrul Token Ring se adaugă un câmp special cu traseul inelelor.

Tehnologii de rețea IEEE802.4/ArcNet

Rețeaua ArcNet folosește o „autobuz” și o „stea pasivă” ca topologie. Suportă pereche răsucită ecranată și neecranată și cablu de fibră optică. Rețeaua ArcNet folosește o metodă de delegare pentru a accesa media. Rețeaua ArcNet este una dintre cele mai vechi rețele și a fost foarte populară. Printre principalele avantaje ale rețelei ArcNet se numără fiabilitatea ridicată, costul redus al adaptoarelor și flexibilitatea. Principalul dezavantaj al rețelei este viteza redusă de transfer de informații (2,5 Mbit/s). Numărul maxim de abonați este de 255. Lungimea maximă a rețelei este de 6000 de metri.

Tehnologia de rețea FDDI (Fibre Distributed Data Interface)

FDDI–o specificație standardizată pentru o arhitectură de rețea pentru transmisia de date de mare viteză prin linii de fibră optică. Viteza de transfer – 100 Mbit/s. Această tehnologie se bazează în mare parte pe arhitectura Token-Ring și folosește accesul determinist cu token la mediul de transmisie a datelor. Lungimea maximă a inelului rețelei este de 100 km. Numărul maxim de abonați la rețea este de 500. Rețeaua FDDI este o rețea foarte fiabilă, care este creată pe baza a două inele de fibră optică care formează căile principale și de rezervă de transmisie a datelor între noduri.

Principalele caracteristici ale tehnologiei

Tehnologia FDDI se bazează în mare parte pe tehnologia Token Ring, dezvoltând și îmbunătățindu-și ideile de bază. Dezvoltatorii tehnologiei FDDI și-au stabilit următoarele obiective ca prioritate maximă:

· crește rata de biți a transferului de date la 100 Mbit/s;

· creșterea toleranței la erori a rețelei prin proceduri standard pentru refacerea acesteia după diverse tipuri de defecțiuni - deteriorarea cablului, funcționarea incorectă a unui nod, hub, niveluri ridicate de interferență pe linie etc.;

· profitați la maximum de lățimea de bandă potențială a rețelei atât pentru traficul asincron, cât și pentru cel sincron (sensibil la latență).

Rețeaua FDDI este construită pe baza a două inele de fibră optică, care formează căile principale și de rezervă de transmisie a datelor între nodurile rețelei. A avea două inele este modalitatea principală de a crește toleranța la erori într-o rețea FDDI, iar nodurile care doresc să profite de acest potențial de fiabilitate sporită trebuie conectate la ambele inele.

În modul normal de funcționare a rețelei, datele trec doar prin toate nodurile și toate secțiunile de cablu ale inelului primar; acest mod se numește Prin- „de la capăt la capăt” sau „tranzit”. Inelul secundar nu este utilizat în acest mod.

În cazul unui anumit tip de defecțiune în care o parte a inelului primar nu poate transmite date (de exemplu, un cablu rupt sau o defecțiune a nodului), inelul primar este combinat cu inelul secundar (Figura 3.16), formând din nou un singur inel. Acest mod de funcționare a rețelei este numit înfășura, adică „plierea” sau „plierea” inelelor. Operația de colaps este efectuată folosind hub-uri FDDI și/sau adaptoare de rețea. Pentru a simplifica această procedură, datele de pe inelul primar sunt întotdeauna transmise într-o direcție (în diagrame această direcție este afișată în sens invers acelor de ceasornic), iar pe inelul secundar în sens opus (în sensul acelor de ceasornic). Prin urmare, atunci când se formează un inel comun de două inele, emițătoarele stațiilor rămân conectate la receptoarele stațiilor învecinate, ceea ce permite ca informațiile să fie transmise și recepționate corect de către stațiile învecinate.

Orez. 3.16.Reconfigurarea inelelor FDDI la defecțiune

Standardele FDDI pun foarte mult accent pe diverse proceduri care vă permit să determinați dacă există o defecțiune în rețea și apoi să faceți reconfigurarea necesară. Rețeaua FDDI își poate restabili complet funcționalitatea în cazul unor defecțiuni individuale ale elementelor sale. Când există mai multe erori, rețeaua se împarte în mai multe rețele neconectate. Tehnologia FDDI completează mecanismele de detectare a defecțiunilor tehnologiei Token Ring cu mecanisme de reconfigurare a căii de transmisie a datelor în rețea, pe baza prezenței legăturilor redundante furnizate de al doilea inel.

Inelele din rețelele FDDI sunt considerate ca un mediu comun de transmisie a datelor, așa că este definită o metodă specială de acces pentru acesta. Această metodă este foarte apropiată de metoda de acces a rețelelor Token Ring și se mai numește și metoda Token Ring.

Diferențele în metoda de acces sunt că timpul de păstrare a jetonului în rețeaua FDDI nu este o valoare constantă, ca în rețeaua Token Ring. Acest timp depinde de sarcina pe inel - cu o sarcină mică crește, iar cu suprasarcini mari poate scădea la zero. Aceste modificări ale metodei de acces afectează doar traficul asincron, care nu este esențial pentru întârzierile mici în transmisia cadrelor. Pentru traficul sincron, timpul de păstrare a simbolului este încă o valoare fixă. Un mecanism de prioritate a cadrelor similar cu cel adoptat în tehnologia Token Ring este absent în tehnologia FDDI. Dezvoltatorii de tehnologie au decis că împărțirea traficului în 8 niveluri de prioritate este redundantă și este suficient să împărțim traficul în două clase - asincron și sincron, acesta din urmă fiind întotdeauna deservit, chiar și atunci când inelul este supraîncărcat.

În caz contrar, redirecționarea cadrelor între stațiile de apel la nivel MAC este pe deplin compatibilă cu tehnologia Token Ring. Stațiile FDDI folosesc un algoritm de eliberare timpurie a tokenului, similar rețelelor Token Ring cu o viteză de 16 Mbps.

Adresele la nivel MAC sunt într-un format standard pentru tehnologiile IEEE 802. Formatul cadru FDDI este apropiat de formatul cadru Token Ring; principalele diferențe sunt absența câmpurilor prioritare. Semnele de recunoaștere a adresei, copierea cadrelor și erorile vă permit să păstrați procedurile de procesare a cadrelor disponibile în rețelele Token Ring de către stația de trimitere, stațiile intermediare și stația de recepție.

În fig. Figura 3.17 arată corespondența structurii de protocol a tehnologiei FDDI cu modelul OSI cu șapte straturi. FDDI definește protocolul de nivel fizic și protocolul de subnivel de acces media (MAC) al stratului de legătură de date. La fel ca multe alte tehnologii de rețea locală, tehnologia FDDI utilizează protocolul de substrat de control al legăturii de date LLC definit în standardul IEEE 802.2. Astfel, deși tehnologia FDDI a fost dezvoltată și standardizată de ANSI și nu de IEEE, se încadrează în întregime în cadrul standardelor 802.

Orez. 3.17.Structura protocoalelor tehnologiei FDDI

O caracteristică distinctivă a tehnologiei FDDI este nivelul de control al stației - Managementul stației (SMT). Este stratul SMT care îndeplinește toate funcțiile de gestionare și monitorizare a tuturor celorlalte straturi ale stivei de protocol FDDI. Fiecare nod din rețeaua FDDI participă la gestionarea inelului. Prin urmare, toate nodurile schimbă cadre SMT speciale pentru a gestiona rețeaua.

Toleranța la erori a rețelelor FDDI este asigurată de protocoale ale altor straturi: cu ajutorul stratului fizic, defecțiunile rețelei din motive fizice, de exemplu, din cauza unui cablu întrerupt, sunt eliminate, iar cu ajutorul stratului MAC, rețeaua logică eșecurile sunt eliminate, de exemplu, pierderea căii interne necesare pentru transmiterea unui token și a cadrelor de date între porturile hub.

concluzii

· Tehnologia FDDI a fost prima care a folosit cablul de fibră optică în rețelele locale și a funcționat la 100 Mbps.

· Există o continuitate semnificativă între tehnologiile Token Ring și FDDI: ambele sunt caracterizate printr-o topologie inel și o metodă de acces la token.

· Tehnologia FDDI este cea mai tolerantă tehnologie de rețea locală. În cazul unor defecțiuni unice ale sistemului sau stației de cablu, rețeaua, datorită „pliării” inelului dublu într-un singur, rămâne pe deplin operațională.

· Metoda de acces la token FDDI funcționează diferit pentru cadrele sincrone și asincrone (tipul de cadru este determinat de stație). Pentru a transmite un cadru sincron, o stație poate captura oricând un jeton primit pentru o perioadă fixă de timp. Pentru a transmite un cadru asincron, o stație poate captura un jeton numai dacă jetonul a efectuat o rotație în jurul inelului suficient de repede, ceea ce indică faptul că nu există congestie de inel. Această metodă de acces, în primul rând, dă preferință cadrelor sincrone și, în al doilea rând, reglează sarcina inelului, încetinind transmiterea cadrelor asincrone neurgente.

· Tehnologia FDDI folosește cabluri de fibră optică și UTP de Categoria 5 ca mediu fizic (această opțiune de strat fizic se numește TP-PMD).

· Numărul maxim de stații de conectare dublă într-un inel este de 500, diametrul maxim al unui inel dublu este de 100 km. Distanțele maxime dintre nodurile adiacente pentru cablul multimod sunt de 2 km, pentru pereche torsadată categoria UPT 5-100 m, iar pentru fibra optică monomodală depind de calitatea acesteia

O rețea de calculatoare este o asociere de mai multe computere pentru a rezolva în comun probleme de informare și de calcul.

Conceptul cheie al tehnologiilor de rețea este o resursă de rețea, care poate fi înțeleasă ca componente hardware și software care participă la procesul de partajare - în procesul de interacțiune a rețelei. Accesul la resursele rețelei este asigurat de serviciile de rețea (servicii de rețea)

Conceptele de bază ale tehnologiilor de rețea includ concepte precum server, client, canal de comunicare, protocol și multe altele. Cu toate acestea, conceptul de resursă de rețea și un serviciu de rețea (serviciu) sunt fundamentale, deoarece nevoia de a organiza munca bazată pe partajarea resurselor computerului și, prin urmare, crearea resurselor de rețea și a serviciilor de rețea corespunzătoare, este cauza principală a crearea în sine a rețelelor de calculatoare.

A evidentia cinci tipuri de servicii de rețea: fișier, imprimare, mesaje, baze de date aplicații.

Serviciu de fișiere — implementează stocarea și partajarea centralizată a fișierelor. Acesta este unul dintre cele mai importante servicii de rețea; necesită prezența unor fișiere de stocare în rețea (server de fișiere de rețea locală, server ftp etc.), precum și utilizarea diferitelor mecanisme de securitate (controlul accesului, controlul versiunii fișierelor, informații backup).

Serviciu de imprimare — oferă oportunități de utilizare centralizată a imprimantelor și a altor dispozitive de imprimare. Acest serviciu acceptă lucrări de imprimare, gestionează coada de lucrări și organizează interacțiunea utilizatorului cu imprimantele din rețea. Tehnologia de imprimare în rețea este foarte convenabilă într-o mare varietate de rețele de calculatoare, deoarece face posibilă reducerea numărului de imprimante necesare, ceea ce vă permite în cele din urmă să reduceți costurile sau să utilizați echipamente mai bune.

Serviciu de mesagerie — vă permite să organizați schimbul de informații între utilizatorii unei rețele de calculatoare. În acest caz, atât mesajele text (e-mail, mesaje de mesagerie instantanee în rețea), cât și mesajele media ale diferitelor sisteme de comunicații vocale și video ar trebui considerate mesaje.

Serviciul baze de date — este conceput pentru a organiza stocarea centralizată, prelucrarea căutării și pentru a asigura protecția datelor diferitelor sisteme informaționale. Spre deosebire de simpla stocare și partajare a fișierelor, un serviciu de bază de date oferă și management, care include crearea, modificarea, ștergerea datelor, asigurarea integrității acestora și protejarea acestora.

Serviciul de aplicații — oferă o metodă de operare în care aplicația este lansată pe computerul utilizatorului nu dintr-o sursă locală, ci dintr-o rețea de calculatoare. Astfel de aplicații pot folosi resurse de server pentru stocarea și calculul datelor. Avantajul utilizării aplicațiilor de rețea este abilitatea de a le utiliza din orice punct de conectare la o rețea de computere fără a fi nevoie să instalați aplicația pe un computer local, posibilitatea de a colabora mai mulți utilizatori, actualizările software „transparente” și capacitatea de a utilizați software comercial pe bază de abonament.

Serviciile de aplicații sunt cel mai nou și cel mai rapid tip de serviciu de rețea. Un bun exemplu aici sunt aplicațiile de rețea de birou ale serviciilor online Google Drive și Microsoft Office 365.

Tehnologia de rețea - acesta este un set agreat de protocoale standard și software și hardware care le implementează (de exemplu, adaptoare de rețea, drivere, cabluri și conectori), suficiente pentru a construi o rețea de calculatoare. Epitetul „suficient” subliniază faptul că acest set reprezintă setul minim de instrumente cu care puteți construi o rețea de lucru. Poate că această rețea poate fi îmbunătățită, de exemplu, prin alocarea de subrețele în ea, care va necesita imediat, pe lângă protocoalele Ethernet standard, utilizarea protocolului IP, precum și a dispozitivelor speciale de comunicație - routere. Rețeaua îmbunătățită va fi cel mai probabil mai fiabilă și mai rapidă, dar în detrimentul suplimentelor la tehnologia Ethernet care a stat la baza rețelei.

Termenul „tehnologie de rețea” este folosit cel mai adesea în sensul restrâns descris mai sus, dar uneori interpretarea sa extinsă este folosită și ca orice set de instrumente și reguli pentru construirea unei rețele, de exemplu, „tehnologie de rutare end-to-end”. „tehnologie de canal securizat”, „tehnologie IP.” rețele.”

Protocoalele pe care este construită o rețea a unei anumite tehnologii (în sens restrâns) au fost dezvoltate special pentru lucrul în comun, astfel încât dezvoltatorul rețelei nu necesită eforturi suplimentare pentru a organiza interacțiunea lor. Uneori sunt numite tehnologii de rețea tehnologii de bază, având în vedere că baza oricărei rețele este construită pe baza acestora. Exemplele de tehnologii de bază de rețea includ, pe lângă Ethernet, tehnologii de rețea locală bine-cunoscute precum Token Ring și FDDI sau tehnologii X.25 și frame relay pentru rețelele teritoriale. Pentru a obține o rețea funcțională în acest caz, este suficient să achiziționați software și hardware legate de aceeași tehnologie de bază - adaptoare de rețea cu drivere, hub-uri, comutatoare, sistem de cabluri etc. - și să le conectați în conformitate cu cerințele standardului pentru această tehnologie.

Crearea de tehnologii standard de rețele locale

La mijlocul anilor '80, situația în rețelele locale a început să se schimbe dramatic. Au fost stabilite tehnologii standard pentru conectarea computerelor într-o rețea - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Calculatoarele personale au servit ca un stimulent puternic pentru dezvoltarea lor. Aceste produse de bază erau elemente ideale pentru construirea de rețele - pe de o parte, erau suficient de puternice pentru a rula software de rețea, dar, pe de altă parte, aveau nevoie în mod clar de a-și pune în comun puterea de calcul pentru a rezolva probleme complexe, precum și de a partaja periferice și discuri scumpe. matrice. Prin urmare, calculatoarele personale au început să predomine în rețelele locale, nu doar ca computere client, ci și ca centre de stocare și procesare a datelor, adică servere de rețea, înlocuind minicalculatoarele și mainframe-urile din aceste roluri familiare.

Tehnologiile standard de rețea au transformat procesul de construire a unei rețele locale dintr-o artă într-o sarcină de rutină. Pentru a crea o rețea, a fost suficient să achiziționați adaptoare de rețea de standardul corespunzător, de exemplu Ethernet, un cablu standard, să conectați adaptoarele la cablu cu conectori standard și să instalați unul dintre sistemele de operare de rețea populare pe computer, de exemplu, NetWare. După aceasta, rețeaua a început să funcționeze și conectarea fiecărui computer nou nu a cauzat probleme - desigur, dacă pe el era instalat un adaptor de rețea cu aceeași tehnologie.

Rețelele locale, în comparație cu rețelele globale, au introdus o mulțime de lucruri noi în modul în care utilizatorii își organizează munca. Accesul la resursele partajate a devenit mult mai convenabil - utilizatorul putea pur și simplu să vizualizeze liste cu resursele disponibile, în loc să-și amintească identificatorii sau numele. După conectarea la o resursă de la distanță, a fost posibil să se lucreze cu aceasta folosind comenzi deja familiare utilizatorului din lucrul cu resursele locale. Consecința și, în același timp, forța motrice a acestui progres a fost apariția unui număr imens de utilizatori non-profesioniști care nu aveau nevoie să învețe comenzi speciale (și destul de complexe) pentru lucrul în rețea. Și dezvoltatorii de rețele locale au avut ocazia să implementeze toate aceste facilități ca urmare a apariției liniilor de comunicație prin cablu de înaltă calitate, pe care chiar și adaptoarele de rețea de prima generație au furnizat rate de transfer de date de până la 10 Mbit/s.

Desigur, dezvoltatorii de rețele globale nici nu puteau visa la astfel de viteze - trebuiau să folosească canalele de comunicație disponibile, deoarece instalarea de noi sisteme de cabluri pentru rețele de calculatoare lungi de mii de kilometri ar necesita investiții de capital colosale. Și „la îndemână” erau doar canale de comunicație telefonică, prost potrivite pentru transmiterea de mare viteză a datelor discrete - o viteză de 1200 bps a fost o realizare bună pentru ei. Prin urmare, utilizarea economică a lățimii de bandă a canalului de comunicație a fost adesea principalul criteriu pentru eficacitatea metodelor de transmitere a datelor în rețelele globale. În aceste condiții, diverse proceduri de acces transparent la resursele de la distanță, standard pentru rețelele locale, pentru rețelele globale au rămas de mult timp un lux inaccesibil.

Tendințele moderne

Astăzi, rețelele de calculatoare continuă să se dezvolte și destul de repede. Diferența dintre rețelele locale și cele globale se micșorează în mod constant, în mare parte datorită apariției unor canale de comunicații teritoriale de mare viteză, care nu sunt inferioare ca calitate sistemelor de cablu de rețea locală. În rețelele globale, serviciile de acces la resurse apar la fel de convenabile și transparente ca serviciile de rețea locală. Exemple similare sunt demonstrate în număr mare de cea mai populară rețea globală - Internetul.

Rețelele locale se schimbă și ele. În loc de un cablu pasiv care conectează computerele, au apărut în ele o varietate de echipamente de comunicație în cantități mari - comutatoare, routere, gateway-uri. Datorită acestui echipament, a devenit posibilă construirea unor rețele corporative mari, numărând mii de computere și având o structură complexă. A existat o renaștere a interesului pentru computerele mari, în mare parte pentru că, după ce euforia legată de ușurința de a lucra cu computerele personale s-a diminuat, a devenit clar că sistemele formate din sute de servere erau mai greu de întreținut decât câteva computere mari. Prin urmare, într-o nouă rundă a spiralei evolutive, mainframe-urile au început să revină la sistemele de calcul corporative, dar ca noduri de rețea cu drepturi depline care acceptă Ethernet sau Token Ring, precum și stiva de protocoale TCP/IP, care, datorită Internetului, a devenit un standard de rețea de facto.

A apărut o altă tendință foarte importantă, care afectează în mod egal atât rețelele locale, cât și cele globale. Au început să proceseze informații neobișnuite anterior pentru rețelele de calculatoare - voce, imagini video, desene. Acest lucru a necesitat modificări ale funcționării protocoalelor, sistemelor de operare în rețea și echipamentelor de comunicații. Dificultatea de a transmite astfel de informații multimedia într-o rețea este asociată cu sensibilitatea acesteia la întârzierile în transmiterea pachetelor de date - întârzierile duc de obicei la denaturarea unor astfel de informații la nodurile terminale ale rețelei. Deoarece serviciile tradiționale de rețea, cum ar fi transferul de fișiere sau e-mailul generează trafic insensibil la latență și toate elementele de rețea au fost concepute având în vedere latența, apariția traficului în timp real a creat probleme majore.

Astăzi, aceste probleme sunt rezolvate în diverse moduri, inclusiv cu ajutorul tehnologiei ATM special concepute pentru transmiterea diferitelor tipuri de trafic.Totuși, în ciuda eforturilor semnificative care se fac în această direcție, o soluție acceptabilă a problemei este încă departe, și mai sunt multe de făcut în acest domeniu pentru a atinge scopul prețuit - îmbinarea tehnologiilor nu numai ale rețelelor locale și globale, ci și a tehnologiilor oricăror rețele de informații - computer, telefon, televiziune etc. Deși astăzi această idee pare o utopie pentru mulți, experți serioși consideră că condițiile preliminare pentru o astfel de sinteză există deja, iar opiniile lor diferă doar în evaluarea termenilor aproximativi ai unei astfel de fuziuni - termenii sunt numiți de la 10 la 25 de ani. Mai mult, se crede că la baza unificării va fi tehnologia de comutare de pachete folosită astăzi în rețelele de calculatoare, și nu tehnologia de comutare de circuit folosită în telefonie, ceea ce probabil ar trebui să crească interesul pentru rețelele de acest tip.

Pentru a înțelege cum funcționează reteaua locala, este necesar să înțelegem un astfel de concept ca tehnologie de rețea.

Tehnologia rețelei constă din două componente: protocoale de rețea și hardware-ul care face ca aceste protocoale să funcționeze. Protocol la rândul său, este un set de „reguli” cu ajutorul cărora computerele din rețea se pot conecta între ele și pot face schimb de informații. Cu ajutorul tehnologiilor de rețea avem Internet, există o conexiune locală între calculatoarele din casa ta. Mai mult tehnologii de rețea numit de bază, dar au și un alt nume frumos - arhitecturi de rețea.

Arhitecturile de rețea definesc mai mulți parametri de rețea, despre care trebuie să aveți o mică idee pentru a înțelege structura rețelei locale:

1) Viteza de transfer de date. Determină cât de multă informație, măsurată de obicei în biți, poate fi transmisă printr-o rețea într-un timp dat.

2) Formatul cadrelor de rețea. Informațiile transmise prin rețea există sub formă de așa-numite „cadre” - pachete de informații. Cadrele de rețea din diferite tehnologii de rețea au formate diferite de pachete de informații transmise.

3) Tipul de codare a semnalului. Stabilește modul în care, folosind impulsuri electrice, informațiile sunt codificate în rețea.

4) Mediu de transmisie. Acesta este materialul (de obicei un cablu) prin care trece fluxul de informații - același care este afișat în cele din urmă pe ecranele monitoarelor noastre.

5) Topologia rețelei. Aceasta este o diagramă a unei rețele în care există „margini”, care sunt cabluri și „vertice” - computere la care se întind aceste cabluri. Sunt comune trei tipuri principale de design de rețea: inel, magistrală și stea.

6) Metoda de acces la mediul de transmisie a datelor. Sunt utilizate trei metode de accesare a mediului de rețea: metoda deterministă, metoda accesului aleator și transmisia prioritară. Cea mai comună este metoda deterministă, în care, folosind un algoritm special, timpul de utilizare a mediului de transmisie este împărțit între toate calculatoarele situate în mediu. În metoda de acces aleatoriu la rețea, computerele concurează pentru a accesa rețeaua. Această metodă are o serie de dezavantaje. Unul dintre aceste dezavantaje este pierderea unei părți din informațiile transmise din cauza coliziunilor pachetelor de informații din rețea. Acces prioritar furnizează, în consecință, cea mai mare cantitate de informații stației prioritare stabilite.

Setul acestor parametri determinătehnologie de rețea.

Tehnologia de rețea este acum răspândită IEEE802.3/Ethernet. S-a răspândit pe scară largă datorită tehnologiilor simple și ieftine. Este, de asemenea, popular datorită faptului că întreținerea unor astfel de rețele este mai ușoară. Topologia rețelelor Ethernet este de obicei construită sub forma unei „stea” sau „autobuz”. Mediile de transmisie în astfel de rețele folosesc atât subțiri, cât și groase cablu coaxial, și perechi răsucite și cabluri de fibră optică. Lungimea rețelelor Ethernet variază de obicei între 100 și 2000 de metri. Viteza de transfer de date în astfel de rețele este de obicei de aproximativ 10 Mbit/s. Rețelele Ethernet folosesc de obicei metoda de acces CSMA/CD, care se referă la metode de acces aleatoriu la rețea descentralizate.

Există și opțiuni de rețea de mare viteză Ethernet: IEEE802.3u/Fast Ethernet și IEEE802.3z/Gigabit Ethernet, oferind rate de transfer de date de până la 100 Mbit/s, respectiv până la 1000 Mbit/s. În aceste rețele, mediul de transmisie este predominant fibra optica, sau pereche răsucită ecranată.

Există, de asemenea, tehnologii de rețea mai puțin comune, dar încă utilizate pe scară largă.

Tehnologia de rețea IEEE802.5/Token-Ring caracterizat prin faptul că toate nodurile sau nodurile (calculatoarele) dintr-o astfel de rețea sunt unite într-un inel, utilizează metoda simbolului de acces la rețea, suportă pereche răsucită ecranată și neecranată, și fibra optica ca mediu de transmisie. Viteza în rețeaua Token-Ring este de până la 16 Mbit/s. Numărul maxim de noduri într-un astfel de inel este de 260, iar lungimea întregii rețele poate ajunge la 4000 de metri.

Citiți următoarele materiale pe această temă:

Rețeaua locală IEEE802.4/ArcNet este special prin faptul că folosește metoda de acces folosind transferul de autoritate pentru a transfera date. Această rețea este una dintre cele mai vechi și populare anterior din lume. Această popularitate se datorează fiabilității și costului scăzut al rețelei. În zilele noastre, o astfel de tehnologie de rețea este mai puțin comună, deoarece viteza într-o astfel de rețea este destul de mică - aproximativ 2,5 Mbit/s. La fel ca majoritatea celorlalte rețele, utilizează perechi răsucite ecranate și neecranate și cabluri de fibră optică ca mediu de transmisie, care poate forma o rețea de până la 6000 de metri lungime și poate include până la 255 de abonați.

Arhitectura rețelei FDDI (Interfață de date distribuite prin fibră), se bazeaza pe IEEE802.4/ArcNetși este foarte popular datorită fiabilității sale ridicate. Această tehnologie de rețea include două inele de fibră optică, lungime până la 100 km. Acest lucru asigură și viteze mari de transfer de date în rețea - aproximativ 100 Mbit/s. Scopul creării a două inele de fibră optică este că unul dintre inele poartă o cale cu date redundante. Acest lucru reduce șansa de a pierde informațiile transmise. O astfel de rețea poate avea până la 500 de abonați, ceea ce reprezintă și un avantaj față de alte tehnologii de rețea.