Реферат: Высокоскоростные сети
2.2 Высокоскоростные сети.
TOC o «1-3» Введение… PAGEREF _Toc445063522 h 2
АТМ… PAGEREF _Toc445063523 h 3
Модель STM… PAGEREF_Toc445063524 h 4
Переход на ATM… PAGEREF_Toc445063525 h 5
Статистическое мультиплексирование… PAGEREF_Toc445063526 h 5
Типы сетевых пользовательских интерфейсов ATM… PAGEREF_Toc445063527 h 5
Формат данных ATM… PAGEREF_Toc445063528 h 6
Уровень протокола ATM… PAGEREF_Toc445063529 h 6
Физический уровень… PAGEREF_Toc445063530 h 6
Контроль прохождения данных… PAGEREF_Toc445063531 h 6
100VG-AnyLAN… PAGEREF _Toc445063532 h 8
Топология… PAGEREF_Toc445063533 h 8
Оборудование… PAGEREF_Toc445063534 h 8
100VG-AnyLAN и модель OSI… PAGEREF_Toc445063535 h 9
Кадр передачи 100VG-AnyLAN… PAGEREF_Toc445063536 h 10
Физический уровень сетей 100VG-AnyLAN… PAGEREF_Toc445063537 h 11
Управление передачей данных в сетях… PAGEREF_Toc445063538 h 11
Fast Ethernet… PAGEREF _Toc445063539 h 12
100BaseT — старший брат 10BaseT… PAGEREF_Toc445063540 h 12
СОХРАНЕНИЕ ПРОТОКОЛА… PAGEREF_Toc445063541 h 13
ТРИ ВИДА FAST ETHERNET… PAGEREF_Toc445063542 h 14
БЕГУН НА КОРОТКИЕ ДИСТАНЦИИ… PAGEREF_Toc445063543 h 14
КАК УСТАНОВИТЬ 100BASET… PAGEREF_Toc445063544 h 15
ОБМАНЧИВАЯ БЫСТРОТА… PAGEREF_Toc445063545 h 15
Сети GigabitEthernet… PAGEREF _Toc445063546 h 16
Стандартизация Gigabit Ethernet… PAGEREF_Toc445063547 h 16
СТАНДАРТЫ GIGABIT ETHERNET… PAGEREF_Toc445063548 h 17
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАДЕРЖКА… PAGEREF_Toc445063549 h 17
РАСШИРЕНИЕ НЕСУЩЕЙ… PAGEREF_Toc445063550 h 18
БУФЕРНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ… PAGEREF_Toc445063551 h 19
МЕХАНИЗМЫ КОНТРОЛЯ ПОТОКОВ… PAGEREF_Toc445063552 h 19
ОСНОВНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ… PAGEREF_Toc445063553 h 19
Гигабитное оборудование… PAGEREF_Toc445063554 h 19
Где и как применять Gigabit Ethernet… PAGEREF_Toc445063555 h 20
Gigabit Ethernet на UTP… PAGEREF_Toc445063556 h 22
Проблемы Gigabit Ethernet… PAGEREF_Toc445063557 h 22
ВЕРСТОВЫЕ СТОЛБЫ… PAGEREF_Toc445063558 h 24
FDDI… PAGEREF _Toc445063559 h 25
Fibre Channel… PAGEREF _Toc445063560 h 26
Основы frame relay… PAGEREF _Toc445063561 h 28
Проблемы стандартизации… PAGEREF_Toc445063562 h 28
Логическая характеристика протокола FR… PAGEREF_Toc445063563 h 28
Процедурная характеристика протокола FR… PAGEREF_Toc445063564 h 28
Управление доступом и защита от перегрузок… PAGEREF_Toc445063565 h 29
Адресация в сетях FR… PAGEREF_Toc445063566 h 30
Интерфейс локального управления… PAGEREF_Toc445063567 h 30
Логическая характеристика LMI… PAGEREF_Toc445063568 h 31
Процедурная характеристика LMI… PAGEREF_Toc445063569 h 31
Некоторые дополнения… PAGEREF_Toc445063570 h 32
Коммутируемые виртуальные каналы… PAGEREF_Toc445063571 h 33
Ретрансляция кадров и речевой трафик… PAGEREF_Toc445063572 h 33
Будущеевысокоскоростных сетей… PAGEREF _Toc445063573 h 36
КОМУ ЭТО НУЖНО?.. PAGEREF_Toc445063574 h 36
НАБИРАЯ СКОРОСТЬ… PAGEREF_Toc445063575 h 37
ПРОБЛЕМЫ РАССТОЯНИЯ… PAGEREF_Toc445063576 h 38
КАЧЕСТВО УСЛУГ… PAGEREF_Toc445063577 h 39
ЧЕГО НАМ ЖДАТЬ?.. PAGEREF_Toc445063578 h 40
Небольшая задержка… PAGEREF_Toc445063579 h 40
Выводы… PAGEREF _Toc445063580 h 42
Введение.
Новые требования к производительности сетей,предъявляемые современными приложениями, такими как мультимедиа, распределенныевычисления, системы оперативной обработки транзакций, вызывают насущнуюнеобходимость расширения соответствующих стандартов. Привычный десятимегабитныйEthernet, долгое время занимающий главенствующие позиции, во всяком случае,глядя из России, активно вытесняется более современными и существенно болеебыстрыми технологиями передачи данных.
На рынке высокоскоростных (более 100 Мбит/с) сетей,пару лет назад представленных лишь сетями FDDI, сегодня предлагается околодесятка различных технологий, как развивающих уже существующие стандарты, так иоснованных на концептуально новых. Среди них следует особо выделить:
· Старый добрый оптоволоконный интерфейс FDDI, а такжеего расширенный вариант, FDDI II, специально адаптированный для работы синформацией мультимедиа, и CDDI, реализующий FDDI на медных кабелях. Все версииFDDI поддерживают скорость обмена 100 Мбит/с.
· 100Base X Ethernet, представляющую собойвысокоскоростной Ethernet с множественным доступом к среди и обнаружениемколлизий. Данная технология — экстенсивное развитие стандарта IEEE802.3.
· 100Base VG AnyLAN, новую технологию построениялокальных сетей, поддерживающую форматы данных Ethernet и Token Ring соскоростью передачи 100 Мбит/сек по стандартным витым парам и оптоволокну.
· Gigabit Ethernet. Продолжение развития сетей Ethernet и Fast Ethernet.
· ATM, технологию передачи данных, работающую как насуществующем кабельном оборудовании, так и на специальных оптических линияхсвязи. Поддерживает скорости обмена от 25 до 622 Мбит/сек с перспективойувеличения до 2.488 Гбит/сек.
· Fibre Channel, оптоволоконную технологию с коммутациейфизических соединений, предназначенную для приложений, требующих сверхвысокихскоростей. Ориентиры — кластерные вычисления, организация взаимодействия междусуперкомпьютерами и высокоскоростными массивами накопителей, поддержкасоединений типа рабочая станция — суперкомпьютер. Декларированы скорости обменаот 133 Мбит до гигабита в секунду (и даже более).
Заманчивы, но далеко не ясныочертания технологии FFOL (FDDI Follow on LAN), инициативы ANSI, призванной вбудущем заменить FDDI с новым уровнем производительности 2.4 Гбайт/сек.
АТМ
АТМ — ребенок телефонныхкомпаний. Технология эта разрабатывалась далеко не в расчете на компьютерныесети передачи данных. ATM радикально отличается от обычных сетевых технологий. Основная единица передачи в этомстандарте — это ячейка, в отличие от привычного пакета. Ячейка содержит в себе48 байт данных и 5 байт заголовка. Частично это необходимо, чтобы обеспечитьочень маленькое время задержки при передачи мультимедийных данных. (Фактически,размер ячейки явился компромиссом между американским телефонными компаниями,которые предпочитают размер ячейки 64 байта, и европейскими, у которых он равен32 байтам).
Устройства АТМ устанавливаютсвязь между собой и передают данные по виртуальным каналам связи, которые могутбыть временными или постоянными. Постоянный канал связи — это путь, по которомупередается информация. Он всегда остается открытым вне зависимости от трафика.Временные каналы создаются по требованию и, как только передача данныхзаканчивается, закрываются.
С самого начала АТМпроектировался как система коммутации с помощью виртуальных каналов связи, которые обеспечивают заранееспецифицированный уровень качества сервиса (Quality of Service — QoS) и поддерживают постоянную или переменную скорость передачи данных. Модель QoS позволяет приложениям запросить гарантированнуюскорость передачи между приемником и источником, не обращая внимания на то,сколь сложен путь между ними. Каждый АТМ — коммутатор, связываясь сдругим, выбирает такой путь, который гарантирует требуемую приложениемскорость.
Если система не можетудовлетворить запрос, то она сообщает об этом приложению. Правда, существующиепротоколы передачи данных и приложения не имеют никакого понятия о QoS, так что это еще одно отличное свойство, которое никтоне использует.
Благодаря наличию такихполезных свойств АТМ никого не удивляет всеобщее желание продолжатьсовершенствование этот стандарт. Но пока существующие реализации оборудованиядовольно ограничены первоначальным подходом, который ориентировался на другие,некомпьютерные, задачи.
Например, АТМ не имеетвстроенной системы широковещательного оповещения (это характерно для АТМ, естьидея, но нет стандарта). И хотя широковещательные сообщения — извечная головнаяболь для любого администратора, в некоторых случаях они просто необходимы. Клиент, который ищет сервер,должен иметь возможность разослать сообщение «Где сервер?», что бызатем, получив ответ, направлять свои запросы уже непосредственно по нужномуадресу.
Форум АТМ специальноразработал спецификации для эмуляции сети — LAN emulation(LANE). LANE превращает «точка-точка»-ориентированнуюАТМ сеть в обычную, где клиенты и серверы видят ее как нормальнуюшироковещательную сеть, использующую протокол IP (а скоро и IPX). LANE состоитиз четырех различных протоколов: протокола конфигурации сервера (LAN emulation configuration service — LECS), протокола сервера (LAN emulationserver — LES), протокола общего вещания инеизвестного сервера (Broadcast andUnknown Server — BUS) ипротокола клиента (LAN emulation client- LEC).
Когда клиент с помощью LANE пытается подключиться ксети АТМ, то первоначально он использует протокол LECS. Поскольку АТМ неподдерживает широковещательных сообщений, форум АТМ выделил специальный адресLECS, который никто другой уже не использует. Посылая сообщение по этому адресуклиент получает адрес соответствующего ему LES. Уровень LES обеспечиваетнеобходимые функции ELAN (emulated LAN). С их помощьюклиент может получить адрес BUS-сервиса и послать ему сообщение«подключился такой-то клиент», чтобы затем BUS уровень мог, получаясообщения, переслать его всем зарегистрировавшимся клиентам.
Для того чтобы использоватьне АТМ протоколы, необходимо использовать LEC. LEC работает как конвертор,эмулируя обычную топологию сети, которую подразумевает IP. Поскольку LANEтолько моделирует Ethernet, то он может устранить некоторые старыетехнологические ошибки. Каждый ELAN может использовать различные размерыпакетов. ELAN, который обслуживает станции, подключенные с помощью обычногоEthernet, использует пакеты размером 1516 байт, в то время как ELANобеспечивающий связь между серверами может посылать пакеты по 9180 байт. Всемэтим управляет LEC.
LEC перехватываетшироковещательные сообщения и посылает их BUS. Когда BUS получает такоесообщение, то посылает его копию каждому зарегистрировавшемуся LEC.Одновременно, перед тем как разослать копии, он преобразует пакет обратно вEthernet-форму, указывая вместо своего адреса широковещательный.
Размер ячейки в 48 байт плюспятибайтовый заголовок является причиной того, что только 90,5% пропускнойполосы тратится на передачу полезной информации. Таким образом, реальнаяскорость передачи данных — всего лишь 140 Мбит/с. И это без учета накладныхрасходов на установку связи и прочие служебные взаимодействия между различнымиуровнями протоколов — BUS и LECS.
Да, АТМ — сложная технологияи пока его использование ограничивает LANE. Все это сильно сдерживает широкоераспространению данного стандарта. Правда, существует обоснованная надежда, чтоон действительно будет применяться, когда появятся приложения, которые смогутвоспользоваться преимуществами АТМ непосредственно.
ATM — данной аббревиатуройможет обозначаться технология асинхронной передачи данных (AsynchronousTransfer Mode), а не только Adobe Type Manager или Automatoc Teller Machine,что многим может показаться более привычным. Данную технологию построениявысокоскоростных вычислительных сетей с коммутацией пакетов характеризуетуникальная масштабируемость от небольших локальных сетей скоростями обмена25-50 Мбит/сек до трансконтинентальных сетей.
В качестве передающей средыиспользуется либо витая пара (до 155 Мбит/сек) либо оптоволокно.
ATM является развитием STM(Synchronous Transfer Mode), технологии передачи пакетованных данных и речи набольшие расстояния, традиционно используемой для построениятелекоммуникационных магистралей и телефонной сети. Поэтому прежде всего мырассмотрим STM.
Модель STMSTM представляет собойсетевой механизм с коммутацией соединений, где соединение устанавливаетсяпрежде, чем начнется передача данных, и разрывается после ее окончания. Такимобразом, взаимодействующие узлы захватывают и удерживают канал, пока не сочтутнеобходимым рассоединиться, независимо от того, передают они данные или«молчат».
Данные в STM передаютсяпосредством разделения всей полосы канала на базовые трансмиссионные элементы,называемые временными каналами или слотами. Слоты объединены в обойму,содержащую фиксированное число каналов, пронумерованных от 1 до N. Каждомуслоту ставиться в соответствие одно соединение. Каждая из обойм (их тоже можетбыть несколько — от 1 до М), определяет свой набор соединений. Обоймапредоставляет свои слоты для установления соединения с периодом Т. При этомгарантируется, что в течение этого периода необходимая обойма будет доступна.Параметры N, M и Т определяются соответствующими комитетами по стандартизации иразличаются в Америке и Европе.
В рамках канала STM каждоесоединение ассоциируется с фиксированным номером слота в конкретной обойме.Однажды захваченный слот остается в распоряжении соединения в течение всеговремени существования этого соединения.
Неправда ли, немногонапоминает вокзал, от которого в определенном направлении с периодом Т отбываетпоезд? Если среди пассажиров есть тот, которому этот поезд подходит, онзанимает свободное место. Если такого пассажира нет, то место остается пустым ине может быть занято никем другим. Естественно, что пропускная способностьтакого канала теряется, к тому же осуществить одновременно все потенциальныесоединения (M*N) невозможно.
Переход на ATMИсследования примененияоптоволоконных каналов в трансокеанских и трансконтинентальных масштабахвыявили ряд особенностей передачи данных разных типов. В современныхкоммуникациях можно выделить два типа запросов:
— передача данных,устойчивых к некоторым потерям, но критичным к возможных задержкам (например,сигналы телевидения высокой четкости и звуковая информация);
— передача данных, не оченькритичных к задержкам, но не допускающих потерь информации (этот тип передачи,как правило, относится к межкомпьютерным обменам).
Передача разнородных данныхприводит к периодическому возникновению запросов на обслуживанию запросов наобслуживание, требующих большой полосы пропускания, но при малом временипередачи. Узел, порой, требует пиковой производительности канала, но происходитэто относительно редко, занимая, скажем, одну десятую времени. Для такого видаканала реализуется одно из десяти возможных соединений, на чем, естественно,теряется эффективность использования канала. Было бы замечательно, если бы существовалавозможность передать временно неиспользуемый слот другому абоненту. Увы, врамках модели STM это невозможно.
Модель ATM была взята навооружение одновременно AT&T и несколькими европейскими телефоннымигигантами. (Кстати, это может привести к появлению сразу двух стандартов наспецификацию ATM.)
Главная идея заключалась втом, что необходимости в жестком соответствии соединения и номера слота нет.Достаточно передавать индентификатор соединения вместе с данными на любойсвободный слот, сделав при этом пакет настолько маленьким, чтобы в случаепотери утрата легко восполнялась бы. Все это изрядно смахивает на коммутациюпакетов и даже называется похоже: «быстрая коммутация коротких пакетовфиксированной длины». Короткие пакеты весьма привлекательны для телефонныхкомпаний, стремящихся сохранить аналоговые линии STM.
В сети ATM два узла находятдруг друга по «виртуальному идентификатору соединения» (VirtualCircuit Identifier — VCI), используемому вместо номеров слота и обоймы в моделиSTM. Быстрый пакет передается в такой же слот, как и раньше, но без каких-либоуказаний или идентификатора.
СтатистическоемультиплексированиеБыстрая коммутация пакетовпозволяет решить проблему неиспользуемых слотов посредством статистическогомультиплексирования нескольких соединений по одной линии связи в соответствии спараметрами их трафика. Другими словами, если большое число соединений носятимпульсный характер (соотношение пиковой активности к средней — 10 или более к1), есть надежда, что пики активности разных соединений будут совпадать неслишком часто. В случае совпадения один из пакетов буферизуется пока непоявятся свободные слоты. Такой способ организации соединений при правильноподобранных параметрах позволяет эффективно загружать каналы. Статистическое мультиплексирование,неосуществимое в STM, и является основным достоинством ATM.
Типы сетевых пользовательскихинтерфейсов ATMПрежде всего — этоинтерфейс, ориентированный на подключение к локальным сетям, оперирующимкадрами данных (семейства IEEE 802.x и FDDI). В этом случае аппаратураинтерфейса должна транслировать кадры локальной сети в элемент передачи сетиATM, выступающей в качестве глобальной магистрали, связывающей два значительноудаленных друг от друга сегмента локальной сети.
Альтернативой может служитьинтерфейс, предназначенный для обслуживания конечных узлов, непосредственнооперирующих форматами данных ATM. Такой подход позволяет повысить эффективностьсетей, требующих значительных объемов передачи данных. Для подключения конечныхпользователей к такой сети используются специальные мультиплексоры.
В целью администрированиятакой сети на каждом устройстве исполняется некоторый «агент»,поддерживающий обработку административных сообщений, управление подключениями иобработку данных соответствующего протокола управления.
Формат данныхATMПакет ATM, определенныйспециальным подкомитетом ANSI, должен содержать 53 байта.
5 байтов занято заголовком,остальные 48 — содержательная часть пакета. В заголовке 24 бита отданоидентификатору VCI, 8 бит — контрольные, оставшиеся 8 бит отведены дляконтрольной суммы. Из 48 байт содержательной части 4 байта может быть отведенодля специального адаптационного уровня ATM, а 44 — собственно под данные.Адаптационные байты позволяют объединять короткие пакеты ATM в более крупныесущности, например, в кадры Ethernet. Контрольное поле содержит служебнуюинформацию о пакете.
Уровень протокола ATMМесто ATM в семиуровневоймодели ISO — где-то в районе уровня передачи данных. Правда, установить точноесоответствие нельзя, поскольку ATM сама занимается взаимодействием узлов,контролем прохождения и маршрутизацией, причем осуществляется это на уровнеподготовки и передачи пакетов ATM. Впрочем, точное соответствие и положение ATMв модели ISO не столь важны. Более существенно — понять способвзаимодействия с существующими сетями TCP/IP и в особенности с приложениями, требующими непосредственного взаимодействия ссетью.
Приложениям, имеющимнепосредственный интерфейс ATM, доступны преимущества, предоставляемыегомогенной сетевой средой ATM.
Основная нагрузка возложенана уровень «Управления виртуальными соединениями ATM», дешифрующийспецифические заголовки ATM, устанавливающий и разрывающий соединений,осуществляющий демультиплексирование и выполняющий действия, которые от него требуютсяуправляющим протоколом.
Физический уровеньХотя физический уровень ине является частью спецификации ATM, он учитывается многими стандартизующимикомитетами. В основном, в качестве физического уровня рассматриваетсяспецификация SONET (Synchronous Optical Network) — международный стандарт навысокоскоростую передачу данных. Определены четыре типа стандартных скоростейобмена: 51, 155, 622 и 2400 Мбит/сек, соответствующих международной иерархиицифровой синхронной передачи (Synchronous Digital Hierarchy — SDH). SDHспецифицирует, каким образом данные фрагментируются и передаются синхронно пооптоволоконным каналам, не требуя при этом синхронизации каналов и тактовыхчастот всех узлов, участвующих в процессе передачи и восстановления данных.
Контроль прохождения данныхИз-за высокойпроизводительности сетей ATM механизм, традиционно используемый в сетях ТСР,непригоден. Если бы контроль прохождения был возложен на обратную связь, то завремя, пока сигнал обратной связи, дождавшись выделения канала и пройдя всестадии преобразования, достигнет источника, тот успеет передать несколькомегабайт в канал, не только вызвав его перегрузку, но, возможно, полностьюблокировав источник перегрузки.
Большинство стандартизующихорганизаций согласно с необходимостью целостного подхода к контролюпрохождения. Его суть такова: управляющие сигналы формируются по мерепрохождения данных на любой участке цепи и отрабатываются на любой ближайшемпередающем узле. Получив соответствующий сигнал, пользовательский интерфейс можетвыбрать, как ему поступить — уменьшить скорость передачи или сообщитьпользователю о том, что переполнение имеет место.
В основном, идея контроляпрохождения в сетях ATM сводится к воздействию на локальный сегмент, незатрагивая при этом сегментов, чувствующих себя хорошо, и добиваясьмаксимальной пропускной способности там, где это возможно.
PRIVATEСтек протоколов пользовательского интерфейса в TCP/IP
Непосредственный интерфейс ATM
Данные
Приложение, канализирующее данные
TCP
Интерфейс приложения ОС
IP
Управление виртуальными соединениями ATM
Прикладной уровень ATM
Уровень передачи данных
Драйвер интерфейса ATM
Физический уровень (SONET)
ATM
100VG-AnyLAN
В июле 1993 года поинициативе компаний AT&T и Hewlett-Packard был организован новый комитетIEEE 802.12, призванный стандартизовать новую технологию 100BaseVG. Даннаятехнология представляла собой высокоскоростное расширение стандарта IEEE 802.3(известного также как 100BaseT, или Ethernet на витой паре).
В сентябре компания IBMпредложила объединить в новом стандарте поддержку Ethernet и Token Ring.Изменилось и название новой технологии — 100VG-AnyLAN.
Технология должнаподдерживать как уже существующие сетевые приложения, так и вновь создаваемые.На это направлена одновременная поддержка форматов кадров данных и Ethernet, иToken Ring, обеспечивающая прозрачность сетей, построенных по новой технологии,для существующих программ.
С некоторых пор витая параповсеместно заменяет коаксильные кабели. Ее преимущества — большая мобильностьи надежность, низкая стоимость и более простое администрирование сети. Процессвытеснения коаксильных кабелей идет и у нас. Стандарт 100VG-AnyLAN ориентированкак на витые пары (для использования пригодно любое имеющееся кабельноехозяйство), так и на оптоволоконные линии, допускающие значительную удаленностьабонентов. Впрочем, на скорости обмена применение оптоволокна не сказывается.
ТопологияПоскольку 100VG призваназаменить собой Ethernet и Token Ring, она поддерживает топологии, применяемыедля этих сетей (логически общая шина и маркерное кольцо, соответственно).Физическая топология — обязательно звезда, петли или ветвления не допускаются.
При каскадном подключениихабов между ними допускается только одна линия связи. Образование резервныхлиний возможно лишь при условии, что в каждый момент активна ровно одна.
Стандартом предусмотрено до1024 узлов в одном сегменте сети, но из-за снижения производительности сетиреальный максимум более скромен — 250 узлов. Похожими соображениямиопределяется и максимальное удаление между наиболее удаленными узлами — два споловиной километра.
К сожалению, стандартом недопускается объединение в одном сегменте систем, использующих одновременноформаты Ethernet и Token Ring. Для таких сетей предназначены специальные100VG-AnyLAN мосты Token Ring-Ethernet. Зато в случае конфигурации100VG-Ethernet сегмент Ethernet с обычной скоростью обмена (10 Мбит/сек) можетбыть присоединен посредством простого преобразователя скорости.
В соответствии срекомендациями IEEE 802.1D между двумя узлами одной сети не может быть болеесеми мостов.
ОборудованиеПередающие среды. Для 100Base-T Ethernet используютсякабели, содержащие четыре неэкранированные витые пары. Одна пара служит дляпередачи данных, одна — для разрешения конфликтов; две оставшиеся пары неиспользуются. Очевидно, что передача данных по всем четырем парам даст выигрышвчетверо. Замена стандартного «манчестерского» кода более эффективным- 5B6B NRZ — дает выигрыш еще почти вдвое (за счет передачи двух битов данныхза один такт). Таким образом, при лишь незначительно повышении несущей частоты(около 20%), производительность линии связи повышается в десять раз. При работес экранированными кабелями, характерными для сетей Token Ring, используются двевитые пары, но при вдвое большей частоте (благодаря тому, что кабельэкранирован). При передаче по такому кабелю каждая пара используется в качествефиксированного однонаправленного канала. По одной паре передаются входныеданные, по другой выходные. Стандартное удаление узлов, на котором гарантируютсяпараметры передачи — 100 метров для пар третьей и четвертой категории и 200метров для пятой.
Допускается использованиеоптоволоконных пар. Благодаря такому носителю покрываемое расстояниеувеличивается до двух километров. Как и в случае экранированного кабеля,используется двунаправленное соединение.
Хабы 100VG могутсоединяться каскадом, что обеспечивает максимальное расстояние между узлами водном сегменте на неэкранированных кабелях до 2.5 километров.
Хабы. Главным действующим лицом при построении сети100VG-AnyLAN является хаб (или концентратор). Все устройства сети, независимоот их назначения, присоединяются к хабам. Выделяют два типа соединений: длясвязи «вверх» и «вниз». Под связью «вверх»подразумевается соединение с хабом более высокого уровня. «Вниз» — это соединение с оконечными узлами и хабами более низкого уровня (по одномупорту на каждое устройство или хаб).
Чтобы защитить данные отнесанкционированного доступа, реализовано два режима работы каждого порта:конфиденциальный и публичный. В конфиденциальном режиме каждый порт получаеттолько сообщения, адресованные непосредственно ему, в публичном — всесообщения. Обычно публичный режим используется для подключения мостов имаршрутизаторов, а также различного рода диагностической аппаратуры.
Для того, чтобы повыситьпроизводительность системы, адресованные конкретному узлу данные только ему ипередаются. Данные же, предназначенные для широкого вещания, буферизуются доокончания передачи, а затем рассылаются всем абонентам.
100VG-AnyLAN и модель OSIВ предполагаемом стандартеIEEE 802.12, 100VG-AnyLAN определяется на уровне передачи данных (2-й уровеньсемиуровневой модели ISO) и на физическом уровне (1-й уровень ISO).
Уровень передачи данныхразбит на два подуровня: логического контроля соединения (LLC — Logical LinkControl) и контроля доступа к среде (MAC — Medium Access Control).
Стандартом OSI на уровеньпередачи данных возлагается ответственность за обеспечение надежной передачиданных между двумя узлами сети. Получая пакет для передачи от более высокогосетевого уровня, уровень передачи данных присоединяет к этому пакету адресаполучателя и отправителя, формирует из него набор кадров для передачи иобеспечивает избыточность, необходимую для выявления и исправления ошибок.Уровень передачи данных обеспечивает поддержку форматов кадров Ethernet и TokenRing.
Верхний подуровень — логического контроля соединений — обеспечивает режимы передачи данных как с установлением, так и без установлениясоединения.
Нижний подуровень — контроля доступа к среде — при передачеобеспечивает окончательное формирование кадра передачи в соответствии спротоколом, реализованным в данном сегменте (IEEE 802.3 или 802.5). Если жеречь идет о получении пакета, подуровень выясняет соответствие адреса, осуществляетпроверку контрольной суммы и определяет ошибки передачи.
Логически MAC-подуровеньможно разделить на три основных компонента: протокол приоритета запросов,система тестирования соединений и система подготовки кадров передачи.
Протокол приоритетов запросов- Demand Priority Protocol (DPP) — трактуется стандартом 100VG-AnyLAN каксоставная часть MAC-подуровня. DPP определяет порядок обработки запросов иустановления соединений.
Когда конечный узел готовпередать пакет, он отправляет хабу запрос обычного или высокого приоритета.Если узлу нечего передать, он отправляет сигнал «свободен». Если узелне активен (например, компьютер выключен), он, естественно, ничего не посылает.В случае каскадного соединения хабов при запросе узлом передачи у хаба нижнегоуровня последний транслирует запрос «вверх».
Хаб циклически опрашиваетпорты, выясняя их готовность к передаче. Если к передаче приготовились сразунесколько узлов, хаб анализирует их запросы, опираясь на два критерия — приоритет запроса и физический номер порта, к которому присоединен передающийузел.
Сначала, естественно,обрабатываются запросы высокого приоритета. Такие приоритеты используютсяприложениями, критичными к времени реакции, например, полноформатными системамимультимедиа. Администратор сети может ассоциировать выделенные порты с высокимиприоритетами. Для того, чтобы избежать потерь производительности, вводитсяспециальный механизм, не допускающий присвоения высокого приоритета всемзапросам, исходящим от одного узла. Сделанные одновременно несколько запросоввысокого приоритета обрабатываются в соответствии с физическим адресом порта.
После того, как обработанывсе высокоприоритетные запросы, обрабатываются запросы нормального приоритета,в порядке, также определяемом физическим адресом порта. Чтобы обеспечитьгарантированное время отклика, нормальному запросу, прождавшему 200-300миллисекунд, присваивается высокий приоритет.
При опросе порта, ккоторому подключен хаб нижнего уровня, инициируется опрос его портов и толькопосле этого возобновляется опрос портов старшего хаба. Таким образом, всеконечные узлы опрашиваются последовательно, независимо от уровня хаба, скоторым они соединены.
Система тестированиясоединений. При тестированиисоединений станция и ее хаб обмениваются специальными тестовыми пакетами.Одновременно все остальные хабы получают уведомление о том, что где-то в сетипроисходит тестирование. Кроме верификации соединений можно получить информациюо типах устройств, подключенных к сети (хабах, мостах, шлюзах и конечныхузлах), режимах их функционирования и адресах.
Тестирование соединенийпроисходит при каждой инициализации узла и при каждом превышении заданногоуровня ошибок передачи. Тестирование соединений между хабами аналогичнотестированию соединений конечного узла.
Подготовка кадра передачи. Прежде, чем передать данные нафизический уровень, необходимо дополнить его служебными заголовком иокончанием, включающими в себя заполнения поля данных (если это необходимо),адреса абонентов и контрольные последовательности.
Кадр передачи 100VG-AnyLANПредполагаемый стандартIEEE-802.12 поддерживает три типа форматов кадров передачи данных: IEEE 802.3(Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) и специальный формат кадров тестированиясоединений IEEE 802.3.
Стандарт ограничиваетдопустимую организацию сетей, запрещая использование различных форматов кадровв рамках одного сегмента сети. Каждый сегмент может поддерживать только одинлогический стандарт, а для построения гетерогенных сетей предписываетсяприменение специальных мостов.
Порядок передачи данных дляформатов Ethernet и Token Ring одинаков (пер