Создание современной информационной сети для Сбербанка

Основное различие между кадром, отвечающим стандарту 802.3, и традиционным Ethernet-кадром заключается в том, что в последнем отсутствует двухбайтовое поле длины, в котором здесь нет необходимости, так как длина является фиксированной. Вместо него в Ethernet-кадре имеется двухбайтовое поле, используемое для указания типа протокола более высокого уровня (это может быть, например, протокол ТСР/ГР), который используется для поля данных. Совместное использование трансиверов Ethernet и 802.3 (устройств, которые осуществляют фактическую передачу данных с сетевых интерфейсных плат в физическую среду) приводит к ошибкам, потому что узлы как 802.3, так и Ethernet неправильно интерпретируют сообщения, предназначенные для устройств другого типа. Разводка выводов у трансиверов Ethernet и 802.3 также разная. Игнорирование этого различия часто приводит к перегрузке узлов 802.3 при обработке широковещательных Ethernet-сообщений.

4.3.1.3 Сеть Ethernet вблизи

Прежде чем приступать к рассмотрению различных вариантов Ethernet, целесообразно познакомиться с компонентами традиционных ЛВС Ethernet или 802.3. Ethernet, известна как ЛВС, которая заставила всех относиться с уважением к локальным сетям. Администраторы систем, которые сделали выбор в пользу архитектуры Ethernet, могут полностью положиться на нее: им не грозит увольнение за приобретение ненадежной техники. Архитектура Ethernet представлена на рис. 4.7.

На рабочей станции Ethernet установлена специальная сетевая интерфейсная плата (NIC -- Network Interface Card). Эта плата предназначена для приема и передачи данных. В варианте сети "тонкий Ethernet" трансивер выполнен на самой плате (рис.3), а в сетях "толстый Ethernet" трансиверы располагаются непосредственно на кабеле и с сетевой картой соединены отдельным кабелем. На обоих концах электрической цепи сегмента устанавливаются терминаторы (заглушки).

Один сегмент сети может включать до 100 рабочих станций, а несколько таких сегментов можно соединять повторителями (repeater). В одной сети Ethernet может работать до 1024 рабочих станций, при этом на пути между любыми двумя станциями может стоять максимум два повторителя.

Трансивер генерирует электрические сигналы, обеспечивая соответствующий уровень качества, и передает их в коаксиальный кабель. Кроме того, трансиверы отвечают за прием сигналов из сети и обнаружение конфликтов, возникающих при одновременной попытке двух рабочих станций занять линию. Когда трансивер на передающей стороне обнаруживает конфликт, модуль управления кантом его NIC генерирует сигнал обнаружения конфликта. Передающая часть модуля управления каналом, в свою очередь, посылает в сеть битовую последовательность, которую называют ''пробкой" (jam). Сигнал пробки заставляет передающие рабочие станции прекратить передачу, и их NIC возобновляют передачу через случайные промежутки времени. NIC принимающих станций тем временем анализируют поврежденные или частично принятые пакеты и отбрасывают "коротышки" (runis).

Трансиверы Ethernet генерируют сигнал для тестирования качества передачи (SQE -- Signal Quality Error), который часто называют "пульсом" (heartbeat), NIC считывает ''пульс", чтобы проверить, нормально ли работает трансивер (примерно так, как вы, рассказывая о вчерашнем футбольном матче, заставляете свою супругу каждые одну-две минуты хмыкать, чтобы знать, что она жива и слушает вас). К сожалению, "пульсы" для трансиверов 802.3 и Ethernet имеют разные временные параметры. Некоторые фирмы выпускают трансиверы, которые можно вручную настроить на тот или иной стандарт.

Рис. 4.7. Архитектура Ethernet

Поскольку Ethernet осуществляет широковещательную передачу во всех направлениях, то в стандарте 802.3 определены ограничения на длину кабеля (см. выше). В первоначальном варианте Ethernet на толстом коаксиальном кабеле допускалась 500-метровая длина сегмента, при этом соединять повторителями для ретрансляции пакетов по сети можно было максимум три сегмента.

Для варианта 10Base5 есть и другие ограничения: на одном сегменте кабеля можно размешать максимум 100 трансиверов с интервалом между ними минимум 2,5 м. Спецификация 10Base5 содержит характеристики отводных кабелей, посредством которых NIC рабочей станции соединяется с трансиверами шины. Разрыв отводного кабеля не вызывает отказа всей сети, поскольку приводит к отключению только соответствующей рабочей станции. Однако в новых сетях типа cheapernet трансиверы встроены в NIC, поэтому разрыв в кабельной системе приводит к отказу всей сети.

Помимо разрывов кабелей, в Ethernet встречаются и другие аппаратные проблемы, такие как, например, "затянувшаяся передача" и отказы отдельных станций. "Затянувшаяся передача" имеет место, когда неправильно работающий трансивер передает непрерывный поток пакетов. Эту проблему можно выявить с помощью анализатора протокола. Иногда рабочая станция начинает передавать пакеты, длина которых меньше минимально допустимой (т.н. "коротышки"), или пакеты только максимального размера (что приводит к перегрузке сети). Эти неполадки также обнаруживаются анализатором протокола.

4.3.1.4 Шины, сегменты и прочее

Из сказанного ранее понятно, что сети, реализуемые в соответствии со стандартами Ethernet и 802.3 -- шинные сети. Шина -- это канал передачи данных, отдельные части которого называются сегментами. Сегменты можно связывать; для увеличения размеров сети можно пользоваться повторителями.

StarLAN и 10BaseT имеют топологию звезды. Физически кабели к рабочим станциям в таких сетях идут радиально от концентраторов, образуя звездообразную структуру. Логически же они функционируют как шинные сети.

В этих сетях, которые иногда называют пассивными звездами, использованы преимущества звездообразной топологии, обеспечивающей большую надежность функционирования сети. В случае отказа одной рабочей станции предусмотренная здесь схема обхода позволяет другим станциям обойти эту станцию через концентратор или многопортовый трансивер, от которого отходят кабели этих станций.

4.3.1.5 10BaseT

SynOptics Communications стала первой фирмой, реализовавшей сеть типа Ethernet на неэкранированных витых парах, которая работает со скоростью 10 Мбит/с. Это произошло в 1987 году. За упомянутой сетью последовали изделия нескольких других фирм, в том числе David Systems, Hewlett-Packard, 3Com и DEC. К сожалению, спецификации этих фирм не совпадали между собой. Крупные фирмы неохотно шли на серьезные вложения в оригинальные технологии малых фирм, потому что в случае неудачи все заходило в тупик. Но положение несколько изменилось к лучшему после того, как комитет 802.3 выпустил стандарт l0BaseT.

В стандарте l0BaseT предусмотрена максимальная длина сегмента 100 м. контроль целостности канала и возможность' отключения сегмента в случае отказа без отключения всей сети. Описание устройства доступа к среде передачи (MAU -- Media Access Unit) в этом стандарте содержит несколько новшеств, отсутствующих в других спецификациях 802.3. Здесь предусмотрен контроль длительности передачи, который реализуется следующим образом: если MAU продолжает передачу по истечении максимально допустимого промежутка времени, оно отключается. Побыв некоторое время с "кляпом во рту", MAU включается вновь и опять пытается осуществить передачу в сеть. Модуль проверки качества сигнала (SQE) рабочей станции контролирует работу MAU и обеспечивает их готовность к работе в сети. Повторители в сети типа l0BaseT могут отсоединять неправильно функционирующее MAU без отключения всех остальных рабочих станций. После устранения неисправности порт, который был отключен, вновь подключается к сети.

Еще одна полезная особенность l0BaseT -- т.н. "интеллектуальная схема подавления". Она позволяет сети l0BaseT функционировать в среде с широким диапазоном конфликтующих сигналов: речевых, сигналов цифровой сети с интеграцией обслуживания (ISDN), асинхронно передаваемых данных и т.д. Подобно матери, которая может различить голос своего ребенка даже в комнате, полной плачущих детей, система подавления, отфильтровывая "чужие" сигналы, позволяет обнаруживать полезные -- Ethernet-сигналы.

С помощью стандарта 10BascT решается еще одна проблема. Она состоит в том, что сигнал при прохождении по витой паре искажается. Эта проблема долгое время препятствовала реализации высокоскоростной Ethernet-передачи в такой физической среде. Был разработан специальный метод предварительной коррекции, который заключается в том, что сигнал до начала передачи искусственно искажается таким образом, чтобы компенсировать изменения, возникающие в процессе передачи. В результате сигнал достигает пункта назначения в неискаженном виде.

Главные преимущества l0BaseT заключаются в возможности использовать уже смонтированные неэкранированные витые пары, выбор которых достаточно широк, в простоте монтажа и более высокой надежности соединений по сравнению с вариантом Ethernet на коаксиальных кабелях. В США свыше 90% новых сетей Ethernet реализуются на основе стандарта l0BaseT, чего нельзя сказать о Европе, которая внедряет эту технологию гораздо медленнее. Единственное, что в этой связи хотелось бы отметить в отношении технологии l0BaseT, - это то, что администраторы сетей могут попытаться сэкономить денежные средства, просто приняв за основу предположение о достаточности проложенных в старых зданиях кабельных систем. Документация на здания, в которых имеется очень много дополнительных неэкранированных витых пар, может быть настолько плохой, что просто не будет возможности проследить все линии при создании сети. Могут иметь место и дополнительные отводы где-то внутри здания. Иногда некоторые контуры просто висят в воздухе (поистине дороги, которые ведут в никуда!), короба для кабелей засорены, кабели разорваны или плохо соединены друг с другом.

4.3.1.6 Ethernet на волоконно-оптических кабелях

В сети стандарта 802.3 можно использовать волоконно-оптические кабельные системы. Главные их достоинства -- устойчивость к любому виду взаимных электрических помех и возможность обеспечить дальность связи. Длина волоконно-оптического канала связи может составлять до 4,5 км. По сообщениям фирмы Codenoll, которая является одним из ведущих поставщиков на этом рынке, силами этой фирмы была успешно осуществлена инсталляция самой большой в мире волоконно-оптической сети в штаб-квартире компании Southwestern Bell (г. Сент-Луис, шт. Миссури, США). Эта сеть охватывает помещения обшей площадью полтора миллиона кв. футов на 44 этажах и состоит из 3000 станций, соединенных 92 милями волоконно-оптического кабеля.

На каждой рабочей станции сети должна быть установлена NIC, рассчитанная на передачу в соответствии со стандартом 802.3 по волоконно-оптическому кабелю. Codenoll предлагает трансивер, который выполнен как внешний, но следует, однако, отметить, что в такой сети принцип работы как приемников, так и передатчиков в любом варианте исполнения одинаков; передатчики преобразуют электрические сигналы в световые импульсы, а в приемниках производите обратное преобразование оптических сигналов в электрические.

Оптический шинный звездообразный ответвитель посылает оптические сигналы всем станциям сети. Он представляет собой эквивалент концентратора, о котором упоминалось при рассмотрении стандарта l0BaseT. Использование повторителей позволяет, во-первых, увеличить расстояние, на которое передается информация, и, во-вторых, реализовать "каскадные звезды" путем соединения оптических звездообразных ответвителей. На рынке предлагаются различные модели этих ответвителей (в этом легко убедиться на примере ассортимента изделий фирмы Codenoll): коаксиальный/волоконно-оптический, волоконно-оптический/волоконно-оптический, коаксиальный/коаксиальный. Реальные волоконно-оптические кабели поставляются с уже смонтированными соединителями и заменяют собой коаксиальные кабельные системы и витые пары.

4.3.2 Высокоскоростные варианты сети Ethernet

Многим фирмам, имеющим большие ЛВС типа Ethernet, уже пришлось столкнуться с сетевым эквивалентом дорожной пробки. Как только процент использования сети превышает 40%, ее пропускная способность падает и начинают поступать жалобы от пользователей. Поэтому администраторы сетей были вынуждены заняться поиском способов увеличения трафика, не требующих ввода в эксплуатацию новых сетевых "автострад".

4.3.2.1 Коммутируемая Ethernet

Первой концепцию коммутируемой Ethernet-технологии внедрила фирма Kalpana. За ней последовали другие фирмы, в частности Alantec и Ariel. Эта технология предусматривает разбиение большой сети на меньшие сегменты с соответственно меньшим числом пользователей в каждом сегменте. Каждый коммутационный порт отвечает за фильтрацию трафика, передаваемого в подключенный к нему сегмент. Если узел в одном сегменте передает сообщение узлу в другом сегменте, то порт пересылает сообщение в коммутационную систему и далее в соответствующий порт назначения. Коммутатор обеспечивает одновременные соединения между сегментами со скоростью 10 Мбит/с.

В концепции фирмы Kalpana для передачи пакетов используется не буферизованная коммутация, а метод, известный как сквозная коммутация (cut-through). Порт коммутатора передает пакет в порт назначения сразу по прочтении адреса пункта назначения. Такой метод позволяет сократить до минимума время ожидания при передаче между портами. К недостаткам этого метода можно отнести конфликты пакетов и возможность прибытия в сегмент-адресат дефектных пакетов.

В большинстве других коммутаторов используется буферизованная коммутация. Этот метод предполагает наличие буфера. Пакет принимается в эту память, и его конечный порт назначения определяется микропроцессором и встроенными программами по таблице адресов.

Но следует отметить, что коммутатор Ethernet хорош только в качестве временного решения, поскольку число его портов ограничено. Вследствие этого покупка коммутатора связана с теми же проблемами, что и покупка учрежденческой телефонной станции, - правда, в меньших масштабах. Администратор сети должен изучить планы перспективного расширения имеющейся сети и попытаться определить, существует ли коммутатор, который мог бы обеспечить необходимый уровень производительности. Для компании, располагающей сетью из 22-х сегментов с перспективой добавления еще двух-трех, покупка коммутатора с двумя возможными вариантами - на 24 и 48 узлов - вряд ли окажется целесообразной.

4.3.2.2 Дуплексная Ethernet

В конце 1993 года фирма Kalpana внедрила дуплексную технологию Ethernet. Эта сеть состоит из двух каналов со скоростью передачи 10 Мбит/с, один из которых служит для приема, а другой - для передачи данных по соединению точка-точка. На обоих концах дуплексного соединения данные могут одновременно передаваться и приниматься по нуль-модемному кабелю, что в сумме дает пропускную способность 20 Мбит/с. С коммутатором Kalpana на скорости 20 Мбит/с может работать сервер с EISA-шиной и адаптером NetFlex-2 фирмы Compaq или сервере шиной Micro Channel и адаптером EtherStreamer-32 фирмы IBM.

В сетях, реализованных по дуплексной технологии Ethernet, имеется серьезное ограничение по производительности. Дело в том, что скорости, близкой к 20 Мбит/с, в такой сети можно достичь только тогда, когда трафик сбалансирован в обоих направлениях. А поскольку связь клиент-сервер в большинстве случаев является односторонней, то чаще всего общая производительность оказывается ниже ожидаемой. Однако дуплексные Ethernet-адаптеры все же обеспечивают гораздо более высокую пропускную способность даже в полудуплексном режиме, поэтому при использовании дуплексной Ethernet общая эффективность сети все равно будет выше, и администраторам сетей полезно об этом знать.

Дуплексная Ethernet - это коммутируемая специализированная версия стандартной Ethernet, в которой каналы со скоростью передачи 10 Мбит/с можно формировать в двух направлениях, чтобы добиться суммарной пропускной способности 20 Мбит/с. Аппаратные средства для реализации этой технологии на рынке присутствуют в широком ассортименте. Так, поскольку шина Micro Chsnnel фирмы IBM обеспечивает пакетный режим, IBM предлагает для дуплексных Ethernet-сетей свои платы LANStreamer и EtherStreamer, рекламируя их как наиболее удачные разработки в этой области. Фирма Texas Instruments также проявляет интерес к дуплексной Ethernet, но ее разработки существенно отличаются от изделий других поставщиков Ethernet. Предлагается также совместная разработка фирм SynOptics и Kalpana: дуплексный коммутатор встроен в концентраторы. Compaq тоже не обошла вниманием этот сегмент рынка. Она прелагает свою плату NetFlex с микросхемами Texas Instruments.

Обилие предложений на рынке порождает серьезную проблему для администраторов сетей. Она заключается в несовместимости упомянутых аппаратных средств. Поэтому, несмотря на то, что разработками в данной области занимается такая авторитетная фирма, как Cabletron, многие поставщики заняли выжидательную позицию, т.к. пока неизвестно, проявят ли интерес покупатели к этой версии технологии. Если только потребитель не приобрел одну из интеллектуальных разработок типа предлагаемых фирмами Cabletron и SynOptics, то ему, конечно же, не следует торопиться с вложением средств в эту технологию, ибо она не обеспечивает приемлемой совместимости в сетях масштаба предприятия. Кроме того, при стоимости около $700 за порт дуплексная Ethernet по цене значительно превосходит Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с.

4.3.2.3 100-VG AnyLAN

Основными разработчиками технологии lOOBaseVG AnyLAN, по реализации напоминающей комбинацию Ethernet и Token Ring со скоростью передачи 100 Мбит/с, работающей на неэкранированных витых парах (UTP) категорий 3-5, являются фирмы Hewlett-Packard, AT&T и IBM. Эта технология в конечном итоге стала стандартом IEEE 802.12. В спецификации 100-VG (Voice Grade, т.е. "класс передачи речи") предусматривается поддержка волоконно-оптических кабельных систем и экранированных витых пар (STP). Число потенциальных потребителей этой технологии представляется достаточно большим, поскольку многие сети Token Ring включают кабели на экранированных витых парах.

В технологии 100-VG используется не традиционный для Ethernet метод CSMA/CD, а другой метод доступа - обработка запросов по приоритету (demand priority). В этом случае всем узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор опрашивает каждый порт и проверяет наличие запроса на передачу, а затем разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом. Имеются два уровня приоритетов - высокий и низкий.

Система обработки запросов по приоритету работает на четырехпарных кабелях из неэкранированных витых пар категорий 3, 4 и 5, на двухпарных кабелях из экранированных питых пар (STP или IBM тип 1), а также на одномодовых и многомодовых волоконно-оптических кабелях. Для передачи данных по неэкранированным витым парам применяется технология квадратурного кодирования (quartet coding). Данные разбиваются на четыре параллельных потока, каждый из которых направляется по одной паре четырехпарного UTP-кабеля. В каждой паре проводов для передачи двух битов информации за один цикл применяется эффективная схема кодирования 5В6В NRZ (пять битов - шесть битов без возвращения к нулю). Таким образом, квадратурное кодирование позволяет передавать по четырехпарному UTP-кабелю 100 Мбит данных в секунду, при этом частоты сигналов в отдельных витых парах сохраняются на уровне не выше 25МГц.

Для того чтобы обеспечить передачу 100 Мбит данных в секунду по кабелю на экранированных витых парах, данные в сети 100-VG AnyLAN разбиваются на два параллельных потока. Этот метод позволяет воспользоваться преимуществом сравнительно высокого уровня экранирования, который обеспечивает экранированная витая пара, и передавать данные на более высоких частотах. В результате скорость передачи 100 Мбит/с достигается всего на двух парах проводов.

Как и в технологии 10BaseT, в 100BaseVG AnyLAN возможно каскадирование концентраторов в пределах одной подсети и расширение конфигурации сети без дополнительных мостов или иных компонентов. В каскадной конфигурации 100-VG AnyLAN протокол обработки запросов по приоритету позволяет концентраторам автоматически определять, подключены они к концентратору более высокого уровня или нет. Получив запрос на передачу пакета из подключенного узла, концентратор нижнего уровня направляет этот запрос в концентратор следующего более высокого уровня. Концентратор верхнего уровня проводит арбитраж этого запроса вместе с запросами, поступившими от других узлов и концентраторов. После тоге как концентратор верхнего уровня подтвердит по очереди прием каждого запроса, подтверждение направляется по каскаду в концентратор нижнего уровня, который по его получении подтверждает прием всех ожидающих запросов, а после этого возвращает управление концентратору более высокого уровня. Когда концентратор нижнего уровня передаст подтверждение в запросивший узе, последний начнет передачу пакета, имея гарантию его бесконфликтного прохождения по всем подключенным концентраторам данной подсети.

Таким образом, схема арбитража запросов по приоритетам позволяет работать множеству концентраторов по принципу равного доступа и без снижения эффективности сети. Как и 10BaseT, сеть 100-VG AnyLAN можно сегментировать с помощью мостов и коммутаторов, обеспечивая таким образом одновременную передачу пакетов в отдельных подсетях, что еще более увеличивает полосу пропускания для отдельных узлов и серверов. Вариант топологии сети 100-VG AnyLAN представлен на рис.7.

Серьезными недостатками технологии 100-VG являются отход от традиционного для Ethernet метода доступа CSMA/CD и ощутимый недостаток совместимости с существующими сетями Ethernet. Если технология 100-VG AnyLAN применяется для расширения работающей сети lOBaseT, то для соединения подсетей IOBaseT и 100-VG AnyLAN необходим мост-согласователь скоростей передачи. Этот мост буферизует высокоскоростные пакеты, поступающие в менее скоростную сеть. Поскольку и в 10BaseT, и в l00BaseVG AnyLAN можно использовать один и тот же формат Ethernet-пакета, преобразования пакетов и других операций обработки не требуется.

Для расширения узлов 10BaseT их сетевые адаптеры необходимо заменить адаптерами 100-VG AnyLAN. Прокладывать новый кабель нс нужно. Можно использовать тот же соединитель RJ-45 и те же неэкранированные витые пары, которые применяются в ЛВС 10BaseT. Второй шаг по замене старых узлов l0BaseT узлами 100-VG AnyLAN состоит в отключении кабельных соединителей узлов от портов концентратора 10BaseT в монтажном шкафу и подключении их к портам концентратора 100-VG AnyLAN.

4.3.3 Fast Ethernet

Идея технологии Fast Ethernet родилась в 1992 году. В августе следующего года группа производителей объединилась в Союз Fast Ethernet (Fast Ethernet Alliance, FEA). Целью FEA было как можно скорее получить формальное одобрение Fast Ethernet от комитета 802.3 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE), так как именно этот комитет занимается стандартами для Ethernet. Удача сопутствовала новой технологии и поддерживающему ее альянсу: в июне 1995 года все формальные процедуры были завершены, и технологии Fast Ethernet присвоили наименование 802.3u.

В случае мелкомасштабных конфигураций 100BaseT можно применить мост или коммутатор 10/100, которые обеспечат связь части сети, работающей с 100BaseT, с уже существующей сетью 10BaseT.

4.3.4 Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet стал новым любимчиком в отрасли, временно затмив ATM и другие технологии, также обещавшие решить проблемы нехватки полосы пропускания. Один взгляд на выставку NetWorld+Interop в Атланте подтверждает, что Gigabit Ethernet - это технология дня.

4.3.5 Стандарт IEEE 802.5: сети Token-Ring

Многие крупные компании имеют сети смешанной архитектуры. Доминирует среди них Ethernet, но присутствует и большое количество сетей Token-Ring (маркерное кольцо). Комитет IEEE 802 разработал стандарт, получивший известность как IEEE 802.5 и определивший локальную сеть без конкуренции, сеть, логически представляющую собой кольцо, а физически - звезду. Кабели к отдельным рабочим станциям идут по радиусам от концентратора - т.н. устройства многостанционного доступа (multistation access units). Комитет IEEE 802.5 опубликовал свой проект в Голубой книге и регулярно дополняет его. Исходная спецификация предусматривала скорость передачи 4 Мбит/с. Сегодня практически все предлагаемые на рынке адаптеры - двухскоростные, на 4 и 16 Мбит/с.

4.3.5.1 Использование маркеров в сетях 802.5

Маркер (token) представляет собой определенную последовательность битов и одновременно может быть использован только одной рабочей станцией или узлом. Передающая рабочая станция физически видоизменяет эту маркерную битовую последовательность - это является сообщением всем другим рабочим станциям, что маркер занят. Маркер, преобразованный в кадр, содержащий сообщение, передается по кольцу до тех пор, пока не попадет на рабочую станцию-адресат.

Сообщения, посылаемые по кольцевой маркерной сети, получают все рабочие станции. Каждая станция проверяет, не ей ли это сообщение адресовано. Если нет, то станция выступает в роли ретранслятора и передает полученный кадр на следующую рабочую станцию сети. Когда станция-адресат наконец получает сообщение. она копирует его в свою память, а затем возвращает его по кольцу обратно передающей станции. Последняя проверяет, нормально ли скопировано сообщение, после чего "ожидает" маркер для использования другими станциями.

Не правда ли, передача маркера напоминает игру в "глухой телефон", в которой участники садятся в кружок и шепотом передают друг другу сообщение, пока его не услышит тот, с которого началась игра? Теперь представим себе, что один из играющих уснул и не передал нужные слова соседу. Очевидно, что в этом случае сообщение не сможет обойти полный круг. Концентратор решает подобные проблемы путем обхода неработающих станции (подробнее на этом мы остановимся ниже в этой же главе). Таким образом сохраняется работоспособность сети в случае отказа одного из ее узлов.

4.3.5.2 Сеть Token Ring со скоростью передачи 16 Мбит/с

На предприятиях, где имеется сеть Token Ring со скоростью передачи 16 Мбит/с, сети обычно очень большие. При построении таких сетей значительную роль играет волоконная оптика. Многие поставщики предлагают преобразователи для включения волоконно-оптических кабелей в маркерное кольцо. Эти преобразователи позволяют реализовать оптические каналы связи между монтажными шкафами через многомодовый волоконно-оптический кабель 62,5/125 или 100/140.

Такие волоконно-оптические системы часто имеют специальное программное обеспечение управления сетью, и, кроме того, в них предусмотрены два различных пути прохождения сигналов (основной и резервный). Как правило, по основному пути проходит сетевой трафик, а по резервному - служебные сигналы. В случае обнаружения собственной неисправности оптические преобразователи отключаются от сети, а после ее устранения - подключаются вновь.

Досрочная передача маркера в 16-Мбит/с сети Token Ring. Рабочая станция в сети Token Ring со скоростью передачи 16 Мбит/с может передавать маркер сразу же после передачи кадра данных, не дожидаясь, пока кадр вернется. Согласно утверждениям представителей IBM, использование в одной сети нескольких маркеров при длине кадра свыше 128 байтов может повысить эффективность использования сети до 95% и более.

4.3.5 Стандарт FDDI

В виду того, что стандарт FDDI применяется в основном при построении магистралей, в этом разделе будут уделено определенное внимание таким понятиям мост(bridge) и маршрутизатор(router). Кроме того, для понимания общей концепции ЛВС ниже упомянуто более расширено и про концентратор(hub).

4.3.5.1 Принцип действия сети FDDI

Сеть FDDI представляет собой волоконно-оптическое маркерное кольцо со скоростью передачи данных 100 Мбит/сек.

1. Станции класса А имеют физические подключения к первичному и вторичному кольцам (Dual Attached Station - двукратно подключенная станция);

2. Станции класса B имеют подключение только к первичному кольцу (Single Attached Station - однократно подключенная станция) и подключается только через специальные устройства, называемые концентраторами.

Порты сетевых устройств, подключаемых к сети FDDI, классифицируются на 4 категории: А порты, В порты, М порты и S порты. Портом А называется порт, принимающий данные из первичного кольца и передающий их во вторичное кольцо. Порт В - это порт, принимающий данные из вторичного кольца и передающий их в первичное кольцо. М (Master) и S (Slave) порт передают и принимают данные с одного и того же кольца. М порт используется на концентраторе для подключения Single Attached Station через S порт.

Стандарт X3T9.5 имеет ряд ограничений. Общая длина двойного волоконно-оптического кольца - до 100 км. К кольцу можно подключить до 500 станций класса А. Расстояние между узлами при использовании многомодового волоконно-оптического кабеля - до 2 км, а при использовании одномодового кабеля определяется в основном параметрами волокна и приемо-передающего оборудования (может достигать 60 и более км).

4.3.5.2 Отказоустойчивость сетей FDDI

Стандарт ANSI X3T9.5 регламентирует 4 основных отказоустойчивых свойства сетей FDDI:

4.4 Сетевое оборудование

Так как пассивное сетевое оборудование (например, кабельная система) в достаточном объеме было рассмотрено в первой части, то на данном вопросе мы останавливаться больше не будем.

Следует отметить, что мы позволим себе опустить рассмотрение серверов, так как этот вопрос достаточно объемен, чтобы обсуждать его в рамках рассматриваемой нами темы.

В виду того, что самой распространенной сетевой архитектурой в России является сетевая архитектура Ethernet/Fast Ethernet, дальнейшее рассмотрение темы ЛВС будет проходить на примерах именно из этих технологий.

4.4.1 Концентратор (Hub)

Концентратор - простейшее сетевое устройство, позволяющее объединять между собой несколько компьютеров. Грубо говоря, он является ни чем, иным, как многопортовым повторителем, который передает сигнал, снятый с одного своего порта на все остальные. Физически концентратор с присоединенными узлами представляют собою звезду, а фактически - шину. Каждый узел присоединяется к концентратору отдельным кабелем. Внутри концентратора имеется цифровая шина, к которой через порт повторителя присоединяются все узлы. Внутренняя цифровая шина занимает место, отведенное коаксиальному кабелю в шинной сети. Порты повторителя предназначены для выполнения тех же функций, что и повторители шинной сети.

Различие между ними заключается в том, что концентратор имеет не два, а много (до 32) портов. В случае сетей Ethernet эта технология называется l0Base-T, а в случае Fast Ethernet - l00Base-T. Общий принцип работы концентратора показан на рис. 4.8. и рис. 4.9.

Рис. 4.8. Базовый концентратор

Использование концентратора дает некоторые преимущества и упрощает прокладку кабелей. Причем установить концентратор значительно проще, так как соединения идут от центра к каждому узлу сети. Подобным образом устроены все телефонные системы. Кроме того, для соединения узлов с концентратором используется недорогая неэкранированная витая пара. В технологии l0Base-T/100Base-T для этой цели применяется обычный телефонный кабель, что значительно упрощает прокладку сети в старых зданиях. Часто потребность в прокладке нового кабеля отпадает вовсе, так как сигналы проходят по уже существующему телефонному кабелю.

Использование дешевой витой пары действительно снижает стоимость сети. Однако самое большое преимущество концентраторов состоит в том, что они в определенной мере являются "интеллектуальными" устройствами, контролирующими каждое соединение в сети. К тому же повторители Ethernet и Fast Ethernet обладают многими новыми возможностям. Правда, в то время как Ethernet поддерживает две физические топологии - шину и звезду. Fast Ethernet поддерживает только звезду. Сеть Fast Ethernet не может работать на коаксиальном кабеле.