Стандарты проводной Ethernet

Стандарты проводной Ethernet

С момента появления первой локальной сети того времени многое изменилось, в том числе и ее стандарты, скорость передачи информации по ее сегментам и т. п. За все время развития компьютерной индустрии сформировалось достаточно много стандартов, каждый из которых предлагает пользователю определенные удобства.

Понятие стандарта

Что такое «стандарт» и зачем он нужен?

Представьте себе, из какого количества разнообразных компонентов состоит локальная сеть. Во-первых, компьютер и сетевая операционная система; во-вторых, сетевая карта; в-третьих, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и т. п.; в-четвертых, программное обеспечение, работающее с сетевой картой. Требования ко всем этим компонентам разнообразны, кроме того, их выпускают разные производители, поэтому без согласованности трудно достичь нужного результата. Для этого и существует понятие стандарта.

Естественно, разработкой стандартов занимаются крупные организации или комитеты, обладающие соответствующими специалистами:

• «Международная организация по стандартизации» (International Organization for Standardization, IOS[2]) – учреждение, состоящее из ведущих организаций разных стран, которые занимаются разработками стандартов;

• «Международный союз электросвязи» (International Telecommunications Union, ITU) – постоянно действующая организация, выпустившая большое количество разнообразных стандартов, в основном телекоммуникационных;

• «Институт инженеров электротехники и радиоэлектроники» (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) – крупнейшая организация, занимающаяся определением сетевых стандартов;

• «Ассоциация производителей компьютеров и оргтехники» (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) – организация производителей аппаратного обеспечения США, которая занимается разработкой стандартов по обработке информации;

• «Американский национальный институт стандартов» (American National Standards Institute, ANSI) – организация, занимающаяся разработкой стандартов, в том числе и в составе ISO; внедряемые ею стандарты носят разнообразный характер, начиная с сетевых и заканчивая стандартами языков программирования.

Что касается проводных сетей, они получили набор стандартов из серии Ethernet 802.3. Наибольшее распространение среди пользователей получили проводные сети, позволяющие передавать данные со скоростью от 10 до 100 Мбит/с (примерно 1,25–12,5 Мбайт/с). Ниже описаны некоторые сетевые стандарты, разработанные IEEE для проводных (кабельных) сетей.

Ethernet 10Base-2

Данное устройство сети относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используют тонкий (0,25 см) коаксиальный кабель, поэтому часто можно услышать название «тонкая Ethernet» или «тонкий коаксиал».

Сети, построенные в соответствии со стандартом Ethernet 10Base-2, характеризуются простотой и низкой стоимостью, поэтому их удобно использовать в качестве стартовой площадки для «домашней» или офисной сети.

Коаксиальный кабель прокладывают по ходу расположения компьютера. Чтобы заглушить конечный сигнал (избавиться от ухода сигнала в никуда), применяют терминаторы, которые устанавливают на обоих концах центрального кабеля.

Для подключения кабеля к сетевой карте используют Т-коннектор, который врезают в центральный кабель. Одним концом его соединяют с BNC-коннектором на выходе сетевой карты, а два другие служат для соединения центрального кабеля.

Максимальная длина одного сегмента кабеля не должна превышать 185 м.[3] Увеличить длину сегмента примерно до 925 м позволяют концентраторы (репитеры), усиливающие передаваемый сигнал. При этом существуют следующие ограничения:

• не более пяти сегментов;

• не более четырех репитеров между любыми двумя точками;

• не более трех используемых сегментов.

Среди пользователей это правило получило название 5-4-3. Кроме того, не стоит забывать следующие ограничения:

• не более 30 сетевых подключений на сегменте без репитера;

• не менее 50 см между двумя сетевыми точками.

Также следует учесть, что чем больше будет подключено сетевых устройств, тем медленнее будет сеть.

В табл. 2.1 рассмотрены основные достоинства и недостатки Ethernet 10Base-2.

Таблица 2.1. Преимущества и недостатки Ethernet 10Base-2

Ethernet 10Base-5

Данное устройство сети относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Это «собрат» предыдущего стандарта. Для создания сети используют толстый (0,5 см) коаксиальный кабель, поэтому этот стандарт иногда называют «толстая Ethernet» или «толстый коаксиал».

Как и в случае с Ethernet 10Base-2, сети данного стандарта – достаточно дешевая альтернатива хорошей сети. Основные преимущества перед Ethernet 10Base-2 – увеличенная длина сегмента, большее количество рабочих станций и большая устойчивость к помехам. Общая протяженность сети может составлять 2,5 км при условии использования пяти репитеров.

Основные ограничения:

• не более пяти сегментов;

• не более четырех репитеров между любыми двумя точками;

• не более трех используемых сегментов;

• не более 100 сетевых подключений на сегменте без репитера;

• не менее 2,5 м между двумя сетевыми точками.

Чтобы компьютер можно было подключить к сети, необходимо, кроме сетевой карты компьютера, иметь еще и специальное устройство – трансивер, подключающийся непосредственно к сетевой карте, которая должна обладать разъемом AUL При этом длина кабеля между ресивером и сетевой картой может достигать 50 м, что облегчает возможную перестановку компьютера в другое место.

В табл. 2.2 рассмотрены основные достоинства и недостатки Ethernet 10Base-5.

Таблица 2.2. Преимущества и недостатки Ethernet 10Base-2

Ethernet 10Base-T

Ethernet 10Base-T относится к топологии «звезда» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используют неэкранированную телефонную витую пару.

Имея преимущество сети топологии «звезда», данный тип все же встречается довольно редко из-за использования достаточно чувствительного к наводкам телефонного кабеля.

Максимальная длина сегмента сети, построенной на стандарте Ethernet 10Base-T, – 100 м (сказывается отсутствие экрана провода), хотя, как и в случае с Ethernet 10Base-2, существуют репитеры, удлиняющие сегменты.

В отличие от сетей стандарта Ethernet 10Base-2, сети Ethernet 10Base-T имеют меньшую устойчивость к помехам, зато более гибкие и позволяют легче локализировать неисправность.

В табл. 2.3 рассмотрены основные достоинства и недостатки Ethernet 10Base-T.

Таблица 2.3. Преимущества и недостатки Ethernet 10Base-T

Ethernet 10Base-F

Ethernet 10Base-F относится к топологии «звезда» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используют волоконно-оптический кабель, данные по которому передаются на частоте 500–800 МГц.

Поскольку для монтажа используют оптоволокно, такая сеть обладает максимальной защищенностью от электрических и электромагнитных наводок, что гарантирует хороший сигнал на всей протяженности сегмента. Кроме того, длина сегмента в данном случае намного больше, чем у рассмотренных выше вариантов, – до 2 км.

Сеть с применением этого стандарта достаточно часто используется для соединения между собой отдельно стоящих зданий.

В табл. 2.4 рассмотрены основные достоинства и недостатки Ethernet 10Base-F.

Таблица 2.4. Преимущества и недостатки Ethernet 10Base-F

Fast Ethernet 100Base-TX

Сеть стандарта Fast Ethernet 100Base-TX – «старший брат» сети, использующей стандарт Ethernet 10Base-T. Данный стандарт также подразумевает использование топологии «звезда».

Основное его отличие от своего «собрата» – скорость передачи данных, которая в данном случае составляет 100 Мбит/с, что в десять раз больше, чем у стандарта Ethernet 10Base-T.

Аналогично Ethernet 10Base-T, сеть стандарта Fast Ethernet 100Base-TX строится на основе кабеля «витая пара», однако с использованием отдельных пар проводов для передачи и приема данных. При этом применяют и неэкранированные, и экранированные провода, на которые накладывается ограничение – они должны быть скручены по всей длине, кроме концов (1–1,5 см), к которым присоединяют коннекторы. Как и в Ethernet 10Base-T, длина сегмента не должна превышать 100 м.

В табл. 2.5 рассмотрены основные достоинства и недостатки Fast Ethernet 100Base-TX.

Таблица 2.5. Преимущества и недостатки Ethernet 100Base-TX

Fast Ethernet 100Base-FX

Fast Ethernet 100Base-FX – еще один стандарт, позволяющий строить сети с помощью дорогого, но сверхзащищенного оптоволоконного кабеля, причем в данном случае используют два кабеля.

Основное преимущество оптоволоконных сетей – длина сегмента, которая в зависимости от режима передачи данных и оптоволоконного разъема составляет от 412 м (полудуплексный режим) до 2 км (дуплексный режим). Кроме увеличенной до 100 Мбит/с скорости передачи данных, все остальные характеристики остались без существенных изменений. Максимальное количество подключаемых рабочих станций – 1024.

Gigabit Ethernet

Существует несколько стандартов, которые входят в состав Gigabit Ethernet. В частности, стандарт 1000Base-T подразумевает использование кабеля на основе витой пары 5-й категории. При этом используются все четыре пары проводников. Максимальная длина сегмента – 100 м.

Также существует ряд стандартов, например 1000Base-LX, которые в качестве кабельной системы используют оптоволокно. В этом случае максимальная длина сегмента может составлять 5 км[4] для одномодового кабеля и 550 м для многомодового кабеля.

10 Gigabit Ethernet

Сегодня стандарты 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-X, 10GBASE-R и 10GBASE-W) – самые перспективные и позволяют построить наиболее производительную сеть, для чего используется оптоволоконный кабель. Максимальная длина сегмента может составлять 40 км. Чтобы достичь таких результатов, используется высокая частота передачи сигнала и длина волны лазера.

Token Ring

Token Ring относится к топологии «кольцо» и работает на максимальной скорости 16 Мбит/с. Его разработали специалисты компании IBM в 1970-х годах. Для создания сети используют экранированный или неэкранированный кабель на основе витой пары.

При работе сеть использует маркер – поток данных, управляемый любым компьютером, который хочет передавать данные. Если маркер «захвачен» каким-либо компьютером, то все остальные ждут, пока он освободится.

Таким образом, получив управление над маркером, компьютер передает часть данных (кадр) по кольцу, предварительно вставив в него адрес компьютера-получателя. Когда данные доходят до адресата, он принимает их, делает пометку о приеме и пересылает далее по кольцу.[5] Приняв свои же данные, но уже с пометкой о приеме, компьютер-отправитель продолжает передачу информации или возвращает маркер в сеть для дальнейшего использования другой машиной.

В отличие от обычного кольца сеть Token Ring использует в своей работе концентратор, что позволяет исключать варианты, когда из-за одного компьютера перестает работать вся сеть. В данном случае, обнаружив неисправный компьютер (неисправную сетевую карту), маркер просто проходит дальше, чем обеспечивается большая отказоустойчивость системы. Однако остается главный недостаток – разрыв несущего кабеля приводит к выходу из строя всей сети.

Данный стандарт имеет довольно скромные показатели. Чтобы обеспечить работу сети на максимальной скорости, в зависимости от типа используемого кабеля длина сегмента не должна превышать 60-100 м. При длине сегмента 150–300 м достигается скорость только в 4 Мбит/с.

Как и в других стандартах, разрешается использование репитеров, что позволяет удлинить максимальный сегмент до 350–700 м.

Максимальное количество пользователей – 72 (при применении кабеля более высокой категории – до 260).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.