ÚVOD………………………………………………………………………..3

1 ETHERNET A RÝCHLY ETHERNET…………………………………5

2 SIEŤ ŽETONOVÝCH PRSTEŇOV………………………………………………………..9

3 ARCNET……………………………………………………………….. 14

4 SIEŤ FDDI……………………………………………………………………………… 18

5 SIEŤ 100VG-AnyLAN……………………………………………………….23

6 VYSOKORÝCHLOSTNÉ SIETE……………………………………………….25

7 BEZDRÔTOVÉ SIETE……………………………………………………….31

ZÁVER………………………………………………………………….. 36

ZOZNAM POUŽITÝCH ZDROJOV………………………39

ÚVOD

Od nástupu prvých lokálnych sietí bolo vyvinutých niekoľko stoviek rôznych sieťových technológií, ale len málo z nich získalo významnú distribúciu. Je to spôsobené predovšetkým vysokou úrovňou štandardizácie sieťových princípov a ich podporou zo strany známych spoločností. Napriek tomu štandardné siete nemajú vždy záznamové charakteristiky a poskytujú najoptimálnejšie režimy výmeny. Ale veľké objemy výroby ich zariadení a následne ich nízke náklady im dávajú obrovské výhody. Dôležité je aj to, že aj dodávatelia softvéru sa primárne zameriavajú na najbežnejšie siete. Používateľ, ktorý si vyberie štandardné siete, má teda plnú záruku kompatibility hardvéru a softvéru.

Účelom tejto práce v kurze je zhodnotiť existujúce technológie lokálnej siete, ich vlastnosti a vzájomné výhody či nevýhody.

Tému LAN technológie som si vybral preto, lebo podľa mňa je táto téma aktuálna najmä teraz, keď sa na celom svete cení mobilita, rýchlosť a pohodlie s čo najmenšou stratou času.

V súčasnosti sa trendom stal pokles počtu používaných typov sietí. Faktom je, že zvýšenie prenosovej rýchlosti v lokálnych sieťach až na 100 a dokonca až na 1000 Mbps si vyžaduje použitie najmodernejších technológií a nákladný vedecký výskum. Prirodzene, môžu si to dovoliť len najväčšie firmy, ktoré udržiavajú svoje štandardné siete a ich pokročilejšie druhy. Okrem toho veľký počet spotrebiteľov už nainštaloval nejaký druh sietí a nechce okamžite a úplne nahradiť sieťové zariadenia. Je nepravdepodobné, že v blízkej budúcnosti budú prijaté zásadne nové normy.

Trh ponúka štandardné lokálne siete všetkých možných topológií, takže používatelia majú na výber. Štandardné siete poskytujú širokú škálu povolených veľkostí siete, počtu účastníkov a v neposlednom rade aj ceny hardvéru. Ale stále nie je ľahké si vybrať. Koniec koncov, na rozdiel od softvéru, ktorý je ľahko vymeniteľný, zariadenie zvyčajne vydrží dlhé roky, jeho výmena vedie nielen k značným nákladom, k potrebe prekladania káblov, ale aj k revízii počítačového vybavenia organizácie. V tomto ohľade chyby pri výbere hardvéru zvyčajne stoja oveľa viac ako chyby pri výbere softvéru.

1 ETHERNET A RÝCHLY ETHERNET

Sieť Ethernet je medzi štandardnými sieťami najrozšírenejšia. Prvýkrát sa objavil v roku 1972 (vývojárom bola známa spoločnosť Xerox). Sieť sa ukázala ako celkom úspešná a v dôsledku toho ju v roku 1980 podporovali také veľké spoločnosti ako DEC a Intel). Ich úsilím sa v roku 1985 sieť Ethernet stala medzinárodným štandardom, bola akceptovaná najväčšími medzinárodnými normalizačnými organizáciami: výborom 802 IEEE (Inštitút elektrických a elektronických inžinierov) a ECMA (Európska asociácia výrobcov počítačov).

Štandard sa nazýva IEEE 802.3 (v angličtine sa číta ako „eight oh two dot three“). Definuje zbernicový typ monokanálového viacnásobného prístupu s detekciou kolízie a riadením prenosu. Tento štandard spĺňali aj niektoré ďalšie siete, pretože úroveň detailov nie je vysoká. V dôsledku toho boli siete IEEE 802.3 často navzájom nekompatibilné z hľadiska dizajnu aj elektrických charakteristík. V poslednej dobe je však štandard IEEE 802.3 považovaný za štandard siete Ethernet.

Kľúčové vlastnosti pôvodného štandardu IEEE 802.3:

• topológia - zbernica;
• prenosové médium - koaxiálny kábel;
• prenosová rýchlosť - 10 Mbps;
• maximálna dĺžka siete je 5 km;
• maximálny počet predplatiteľov - až 1024;
• dĺžka segmentu siete - do 500 m;
• počet predplatiteľov v jednom segmente - až 100;
• prístupová metóda - CSMA/CD;
• prenos je úzkopásmový, teda bez modulácie (monokanálový).

Presne povedané, existujú menšie rozdiely medzi štandardmi IEEE 802.3 a Ethernet, ale zvyčajne sa ignorujú.

Sieť Ethernet je teraz najpopulárnejšia na svete (viac ako 90 % trhu), pravdepodobne to tak zostane aj v nasledujúcich rokoch. To bolo do značnej miery uľahčené skutočnosťou, že od samého začiatku boli charakteristiky, parametre, protokoly siete otvorené, v dôsledku čoho veľké množstvo výrobcov na celom svete začalo vyrábať ethernetové zariadenia, ktoré boli navzájom plne kompatibilné. .

V klasickej ethernetovej sieti bol použitý 50-ohmový koaxiálny kábel dvoch typov (hrubý a tenký). V poslednej dobe (od začiatku 90. rokov) je však najrozšírenejšia verzia Ethernetu, ktorá ako prenosové médium využíva krútené páry. Bol tiež definovaný štandard na použitie v káblovej sieti z optických vlákien. Na prispôsobenie sa týmto zmenám boli k pôvodnému štandardu IEEE 802.3 urobené príslušné doplnky. V roku 1995 sa objavil ďalší štandard pre rýchlejšiu verziu Ethernetu pracujúcu s rýchlosťou 100 Mbps (tzv. Fast Ethernet, štandard IEEE 802.3u), využívajúci ako prenosové médium krútenú dvojlinku alebo kábel z optických vlákien. V roku 1997 sa objavila verzia pre rýchlosť 1000 Mbit / s (gigabitový Ethernet, štandard IEEE 802.3z).

Okrem štandardnej zbernicovej topológie sa čoraz viac využívajú pasívne hviezdicové a pasívne stromové topológie.

Klasická topológia siete Ethernet

Maximálna dĺžka kábla siete ako celku (maximálna signálová cesta) môže teoreticky dosiahnuť 6,5 kilometra, ale prakticky nepresiahne 3,5 kilometra.

Sieť Fast Ethernet neposkytuje fyzickú topológiu zbernice, používa sa iba pasívna hviezda alebo pasívny strom. Fast Ethernet má navyše oveľa prísnejšie požiadavky na maximálnu dĺžku siete. Ak sa totiž prenosová rýchlosť zvýši 10-krát a zachová sa formát paketu, jeho minimálna dĺžka sa desaťkrát skráti. Prípustná hodnota dvojnásobného času prenosu signálu cez sieť sa teda zníži o faktor 10 (5,12 µs oproti 51,2 µs v Ethernete).

Na prenos informácií v sieti Ethernet sa používa štandardný kód Manchester.

Prístup do siete Ethernet sa vykonáva náhodnou metódou CSMA / CD, ktorá zabezpečuje rovnosť účastníkov. Sieť používa pakety s premenlivou dĺžkou so štruktúrou.

Pre ethernetovú sieť pracujúcu rýchlosťou 10 Mbit/s štandard definuje štyri hlavné typy sieťových segmentov orientovaných na rôzne médiá prenosu informácií:

• 10BASE5 (hrubý koaxiálny kábel);
• 10BASE2 (tenký koaxiálny kábel);
• 10BASE-T (krútený pár);
• 10BASE-FL (kábel z optických vlákien).

Názov segmentu obsahuje tri prvky: číslo "10" znamená prenosovú rýchlosť 10 Mbps, slovo BASE - prenos v základnom pásme (teda bez modulácie vysokofrekvenčného signálu) a posledný prvok - prípustnú dĺžka segmentu: "5" - 500 metrov, "2" - 200 metrov (presnejšie 185 metrov) alebo typ komunikačnej linky: "T" - krútená dvojlinka (z anglického "twisted-pair"), "F" - kábel z optických vlákien (z anglického "fiber optic").

Podobne pre ethernetovú sieť pracujúcu rýchlosťou 100 Mbps (Fast Ethernet) štandard definuje tri typy segmentov, ktoré sa líšia typmi prenosových médií:

• 100BASE-T4 (štvoritý krútený pár);
• 100BASE-TX (duálny krútený pár);
• 100BASE-FX (kábel z optických vlákien).

Tu číslo "100" znamená prenosovú rýchlosť 100 Mbps, písmeno "T" - krútená dvojlinka, písmeno "F" - kábel z optických vlákien. Typy 100BASE-TX a 100BASE-FX sa niekedy spájajú pod názvom 100BASE-X a 100BASE-T4 a 100BASE-TX pod názvom 100BASE-T.

Vývoj technológie Ethernet sa stále viac vzďaľuje od pôvodného štandardu. Použitie nových prenosových médií a prepínačov môže výrazne zväčšiť veľkosť siete. Odstránenie kódu Manchester (vo Fast Ethernet a Gigabit Ethernet) poskytuje zvýšenú rýchlosť prenosu dát a znížené požiadavky na káble. Odmietnutie metódy správy CSMA/CD (s režimom plne duplexnej výmeny) umožňuje dramaticky zvýšiť efektivitu práce a odstrániť obmedzenia týkajúce sa dĺžky siete. Všetky nové druhy sietí sa však označujú aj ako siete Ethernet.

2 SIEŤ PRSTEŇOV

Sieť Token-Ring (marker ring) navrhla spoločnosť IBM v roku 1985 (prvá verzia sa objavila v roku 1980). Bol určený na sieťové prepojenie všetkých typov počítačov vyrábaných IBM. Už samotný fakt, že ho podporuje IBM, najväčší výrobca počítačovej techniky, naznačuje, že mu treba venovať mimoriadnu pozornosť. Ale rovnako dôležité je, že Token-Ring je v súčasnosti medzinárodným štandardom IEEE 802.5 (hoci medzi Token-Ring a IEEE 802.5 existujú menšie rozdiely). To stavia sieť na rovnakú úroveň ako Ethernet.

Token-Ring bol vyvinutý ako spoľahlivá alternatíva k Ethernetu. A hoci Ethernet teraz nahrádza všetky ostatné siete, Token-Ring nemožno považovať za beznádejne zastaraný. Prostredníctvom tejto siete je pripojených viac ako 10 miliónov počítačov na celom svete.

IBM urobilo všetko pre čo najväčšie rozšírenie svojej siete: bola vydaná podrobná dokumentácia až po schematické diagramy adaptérov. V dôsledku toho mnohé spoločnosti, ako napríklad 3COM, Novell, Western Digital, Proteon a iné, začali vyrábať adaptéry. Mimochodom, koncept NetBIOS bol vyvinutý špeciálne pre túto sieť, ako aj pre inú sieť IBM PC Network. Ak v predtým vytvorenej PC sieti boli programy NetBIOS uložené v permanentnej pamäti zabudovanej v adaptéri, potom v sieti Token-Ring sa už používal program emulujúci NetBIOS. To umožnilo pružnejšie reagovať na hardvérové ​​funkcie a zachovať kompatibilitu s programami vyššej úrovne.

údaje je možné vymieňať. Keď sa spojenie preruší, stanica, ktorá iniciovala prerušenie, odošle zodpovedajúce oznámenie druhej strane.

Datagramové protokoly poskytovať nespoľahlivé služby doručovania údajov. Údaje sú odosielané bez upozornenia a protokol nezodpovedá za ich doručenie.

Datagramové protokoly sú dostatočne rýchle, pretože pri odosielaní údajov nerobí nič.

Prenos dát na fyzickej vrstve

Existujú dva spôsoby prenosu informácií: 1. Analógová modulácia 2. Digitálne kódovanie

Analógová modulácia - používa sa pri prenose dát cez telefónne linky (úzkopásmové komunikačné kanály). Signál má sínusový tvar. Na kódovanie informácií sa používajú tri metódy:

Amplitúdová modulácia, t.j. zmena amplitúdy nosného signálu

Frekvenčná modulácia, t.j. zmena frekvencie signálu

Fázová modulácia, t.j. zmena fázy signálu

Digitálne kódovanie je spôsob prezentácie informácií vo forme pravouhlých impulzov. Existujú dva typy digitálneho kódovania:

Kódovanie potenciálu - na vyjadrenie núl a jednotiek sa používajú iba potenciálne hodnoty signálu a jeho poklesy sa ignorujú.

Pulzné kódovanie - umožňuje reprezentovať dáta potenciálnym poklesom v určitom smere.

Literatúra:

Téma 4. Technológie lokálnych sietí

Otázky na štúdium:

štandardy IEEE 802

Technológia Ethernet

Technológia Token Ring

Technológia FDDI

štandardy IEEE 802

V roku 1980 Výbor 802 bol zorganizovaný v inštitúte IEEE, ktorého účelom bolo vyvinúť štandardy pre lokálne siete. Tieto štandardy popisujú fungovanie lokálnych sietí na fyzickej a spojovej vrstve. Vrstva dátového spojenia je rozdelená na dve podvrstvy: vrstvu logického spojenia (Logical Link Layer, LLC) a vrstvu riadenia prístupu k médiám (Media Access Control, MAC).

Vrstva MAC vykonáva synchronizáciu prístupu k zdieľanému dátovému prenosovému médiu a určuje, kedy môže stanica začať vysielať dostupné dáta.

Po získaní prístupu k médiu sa uskutoční prenos údajov v súlade so štandardmi, ktoré sú definované na úrovni LLC. Vrstva LLC je zodpovedná za komunikáciu so sieťovou vrstvou a tiež vykonáva prenos dát s daným stupňom spoľahlivosti.

Vo vrstve LLC sa používajú tri postupy prenosu údajov:

1. LLC1 - prenos dát s nadviazaním a potvrdením spojenia

2. LLC2 - prenos dát bez nadviazania spojenia a potvrdenia

3. LLC3 - prenos dát bez nadviazania spojenia, ale s potvrdením príjmu dát.

Protokoly LLC a MAC sú vzájomne nezávislé – každý protokol vrstvy MAC možno použiť s akýmkoľvek protokolom vrstvy LLC a naopak.

Štandard 802.1 popisuje všeobecné koncepty lokálnych sietí, definuje vzťah troch úrovní štandardov 802 so sedemúrovňovým modelom, ako aj štandardy pre budovanie zložitých sietí založených na základných topológiách (internetworking). Tieto štandardy zahŕňajú štandardy, ktoré popisujú fungovanie mosta/prepínača, štandardy pre kombinovanie heterogénnych sietí pomocou reléového mostíka a štandardy pre budovanie virtuálnych sietí (VLAN) založených na prepínačoch.

Technológia Ethernet

Pojem Ethernet sa vzťahuje na rodinu protokolov LAN, ktoré sú definované štandardom IEEE 802.3 a používajú metódu prístupu k médiám CSMA/CD.

V súčasnosti existujú tri hlavné typy technológií, ktoré fungujú na báze optických káblov alebo netienenej krútenej dvojlinky:

1. 10 Mbps - 10Base-T Ethernet

2. 100 Mbps – Fast Ethernet

3. 1000 Mbps – Gigabit Ethernet

10-Mbit Ethernet zahŕňa tri štandardy fyzickej vrstvy:

1. 10Base - 5 ("Thick" coax) - používa ako prenosové médium koaxiálny kábel s priemerom 0,5 palca, charakteristickou impedanciou 50 ohmov. Maximálna dĺžka segmentu bez opakovačov je 500 m. K jednému segmentu je možné pripojiť maximálne 100 transceiverov. Pri budovaní siete sa používa pravidlo"3-4-5" (3 "načítané" segmenty, 4 opakovače, nie viac ako 5 segmentov). Opakovač sa pripája pomocou transceivera, t.j. v sieti nemôže byť viac ako 297 uzlov. Na zabránenie odrazeným signálom sa používajú 50 ohmové terminátory.

2. 10 Base - 2 ("Tenký" koax) - používa ako prenosové médium koaxiálny kábel s priemerom 0,25 palca, charakteristickou impedanciou 50 ohmov. Maximálna dĺžka segmentu bez opakovačov je 185 m. K jednému segmentu sa nemôže pripojiť viac ako 30 uzlov. Pri budovaní siete sa používa pravidlo „3-4-5“ (3 „načítané“ segmenty, 4 opakovače, nie viac ako 5 segmentov). Na zabránenie odrazeným signálom sa používajú 50 ohmové terminátory.

3. 10 Base - T (Unshielded Twisted Pair) - ako prenosové médium sa používajú dva netienené krútené páry, uzly sú pripojené k rozbočovaču a

tvoria hviezdicovú topológiu. Vzdialenosť od opakovača k stanici nie je väčšia ako 100 metrov pre kategóriu káblov minimálne 3. Huby je možné prepojiť, čím sa zväčší dĺžka segmentu logickej siete (kolízna doména). Pri budovaní siete sa používa pravidlo 4 uzlov (medzi dvoma uzlami v sieti by nemali byť viac ako 4 opakovače), počet uzlov v sieti by nemal presiahnuť 1024.

100-Mbit Ethernet (Fast Ethernet) zahŕňa nasledujúce špecifikácie:

1. 100Base-TX. Komunikačné médium - netienená krútená dvojlinka kategórie 5 alebo vyššej Podporovaná je funkcia autodetekcie rýchlosti. Môže pracovať v plne duplexnom režime.

2. 100Base - FX Používa multimódové vlákno.

3. 100Base - T4 Používa 4 krútené páry na prenos dát cez kábel kategórie 3. Nepodporuje plne duplexný prenos.

100-Mbit Ethernet siete používajú dve triedy opakovačov (I a II). Opakovače triedy I môžu spájať kanály, ktoré spĺňajú rôzne požiadavky, ako napríklad 100Base-TX a 100Base-T4 alebo 100Base-FX. V rámci jedného logického segmentu možno použiť iba jeden opakovač triedy I. Tieto opakovače majú často vstavané možnosti správy pomocou protokolu SNMP.

Opakovače triedy II nevykonávajú konverziu signálu a môžu kombinovať iba segmenty rovnakého typu. Logický segment môže obsahovať najviac dva opakovače triedy II.

Pri budovaní siete je potrebné vziať do úvahy nasledujúce obmedzenia:

Všetky segmenty krútenej dvojlinky nesmú presiahnuť 100 m. Segmenty z optických vlákien nesmú presiahnuť 412 m. Vzdialenosť medzi rozbočovačmi triedy II nesmie presiahnuť 5 m.

1000-megabitový (gigabitový) Ethernet je popísaný nasledujúcimi štandardmi:

IEEE 802.3z (1000Base-TX, 1000Base-LX, 1000Base-SX)

IEEE 802.3ab (1000Base-T)

1000Base-TX: prenosové médium - tienený medený kábel do dĺžky 25m. 1000Base-LX : prenosové médium - jednovidové optické vlákno, dĺžka do 5000m. 1000Base-CX : prenosové médium - multimódové optické vlákno, dĺžka až 550m. 1000Base-T : prenosové médium - UTP CAT5/CAT5e, dĺžka segmentu do 100m.

Pri návrhu ethernetových sietí treba vždy splniť požiadavku na správnu detekciu kolízií. Na to musí prenosový čas rámca s minimálnou dĺžkou presiahnuť alebo sa rovnať veľkosti časového intervalu, počas ktorého rámec prejde dvojnásobok vzdialenosti medzi dvoma najvzdialenejšími sieťovými uzlami.

Technológia Token Ring

Bol vyvinutý spoločnosťou IBM v roku 1984. Topológia siete Token Ring je kruhová, kde sú všetky stanice prepojené káblovými segmentmi.Spôsob prístupu do siete je markantný. Právo na prenos údajov má stanica, ktorá prevzala značku - rámec špeciálneho formátu. Časový úsek, počas ktorého môže stanica vysielať, je určený časom držania tokenu.

Dáta sa prenášajú dvoma rýchlosťami – 4 a 16 Mbps. Prevádzka pri rôznych rýchlostiach v tom istom kruhu nie je povolená. Na kontrolu stavu siete sa jedna zo staníc počas inicializácie zvonenia vyberie ako aktívny monitor.

AT sieť Token Ring s prenosovou rýchlosťou 4 Mbps, stanica vysiela dátový rámec, ktorý v kruhu prenášajú všetky stanice, kým ho neprijme cieľová stanica. Prijímacia stanica skopíruje rámec do svojej vyrovnávacej pamäte, nastaví znamenie, že rámec bol úspešne prijatý, a odošle ho ďalej po kruhu. Stanica, ktorá pošle rámec, odstráni rámec zo siete, a ak nevypršal čas držania tokenu, odošle ďalší dátový rámec. V jednom okamihu je v sieti prítomný token alebo dátový rámec.

AT Sieť Token Ring 16 Mbps používa algoritmus skorého uvoľnenia tokenu. Jeho podstata spočíva v tom, že stanica, ktorá vysielala svoj dátový rámec, odošle markerový rámec ďalej bez toho, aby čakala, kým sa dátový rámec vráti okolo kruhu. V tomto prípade dátové a tokenové rámce obiehajú súčasne okolo kruhu, ale dáta môže prenášať iba stanica, ktorá zachytila ​​token.

Pre rôzne typy správ môžu byť rámcom priradené rôzne priority.

– od 0 do 7. Rámček značky má dve polia, v ktorých sú zaznamenané aktuálne a rezervované hodnoty priority. Stanica môže získať token iba vtedy, ak je jej hodnota priority dát väčšia alebo rovná hodnote priority tokenu. V opačnom prípade môže zapísať svoju hodnotu priority údajov do poľa vyhradenej priority tokenu, pričom si ju počas nasledujúceho prechodu vyhradí pre seba (ak toto pole už nie je vyhradené pre údaje s vyššou úrovňou priority). Stanica, ktorej sa podarilo zachytiť token, po dokončení prenosu dát prepíše bity poľa priority rezervy v poli priority tokenu a resetuje pole priority rezervy. Mechanizmus priority sa používa iba vtedy, keď to vyžadujú aplikácie.

Na fyzickej úrovni sú uzly v sieti Token Ring prepojené pomocou viacerých prístupových zariadení (MSAU - Multistation Access Unit), ktoré sú spojené s kusmi kábla a tvoria kruh. Všetky stanice v okruhu pracujú rovnakou rýchlosťou, maximálna dĺžka okruhu je 4000 m.

Technológia FDDI

Fiber Distributed Data Interface - Distribuované dátové rozhranie z optických vlákien, vyvinuté inštitútom ANSI v rokoch 1986 až 1988. Ide o prvú technológiu LAN využívajúcu optické vlákno. Na zvýšenie spoľahlivosti je FDDI založené na dvoch kruhoch z optických vlákien, ktoré tvoria hlavnú a záložnú dátovú cestu. Na zabezpečenie spoľahlivosti sú uzly pripojené k obom krúžkom. V normálnej prevádzke dáta prechádzajú iba primárnym prstencom. Ak dôjde k poruche a časť primárneho prstenca nemôže prenášať dáta, vykoná sa operácia skladania prstenca - teda spojenie primárneho prstenca so sekundárnym a vytvorenie jedného prstenca.

Siete FDDI používajú metódu prístupu k médiám tokenu, ktorá funguje na základe algoritmu včasného uvoľnenia tokenu. Technológia FDDI podporuje prenos dvoch typov prevádzky – synchrónneho (audio, video) a asynchrónneho (dáta). Typ údajov je určený stanicou. Token môže byť vždy zachytený na určitý časový interval na prenos synchrónnych rámcov a iba v prípade neprítomnosti preťaženia kruhu - na prenos asynchrónneho rámca.

Maximálny počet staníc s duálnym pripojením v okruhu je 500, maximálna dĺžka okruhu je 100 km. Maximálna vzdialenosť medzi dvoma susednými uzlami je 2 km.

V polovici 80. rokov sa situácia v lokálnych sieťach začala dramaticky meniť. Boli zavedené štandardné technológie na pripojenie počítačov do siete - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Osobné počítače slúžili ako silný stimul pre ich rozvoj. Tieto sériovo vyrábané produkty boli ideálnymi prvkami na budovanie sietí – na jednej strane boli dostatočne výkonné na spustenie sieťového softvéru a na druhej strane jednoznačne potrebovali spojiť svoj výpočtový výkon na riešenie zložitých problémov, ako aj samostatné drahé periférne zariadenia. a diskové polia. Preto začali v lokálnych sieťach prevládať osobné počítače, a to nielen ako klientske počítače, ale aj ako centrá na ukladanie a spracovanie dát, teda sieťové servery, čím sa z týchto známych úloh vytláčajú minipočítače a sálové počítače.

Štandardné sieťové technológie zmenili proces budovania lokálnej siete z umenia na prácu. Na vytvorenie siete stačilo zakúpiť sieťové adaptéry príslušného štandardu, ako je Ethernet, štandardný kábel, pripojiť adaptéry ku káblu pomocou štandardných konektorov a nainštalovať niektorý z populárnych sieťových operačných systémov, napríklad NetWare, na počítač. Potom sieť začala fungovať a pripojenie každého nového počítača nespôsobilo žiadne problémy - samozrejme, ak bol na ňom nainštalovaný sieťový adaptér rovnakej technológie.

Lokálne siete v porovnaní s globálnymi sieťami priniesli veľa nového do spôsobu organizácie práce užívateľov. Prístup k zdieľaným zdrojom sa stal oveľa pohodlnejším – používateľ si mohol jednoducho prezerať zoznamy dostupných zdrojov a nepamätať si ich identifikátory alebo mená. Po pripojení k vzdialenému zdroju bolo možné s ním pracovať pomocou už používateľsky známych príkazov pre prácu s lokálnymi zdrojmi. Dôsledkom a zároveň hybnou silou takéhoto pokroku bol vznik obrovského množstva neprofesionálnych používateľov, ktorí sa špeciálne (a dosť zložité) príkazy pre networking vôbec nepotrebovali učiť. A vývojári lokálnych sietí dostali príležitosť realizovať všetky tieto vymoženosti v dôsledku objavenia sa kvalitných káblových komunikačných liniek, na ktorých sú aj sieťové adaptéry prvých

Praktická časť.

Schéma na vytvorenie lokálnych sietí (najmenej 3 možnosti).

Príklad s použitím 3 sálových počítačov, 5 terminálov a 5 používateľov na terminál.

1. možnosť - bezmodemové sieťové pripojenie.

2. možnosť - pomocou modemov.

3. možnosť - pomocou CS (komunikačný systém)

konvencie

hlavný rám

Používateľ

Terminál

Telefónna linka

1.Vytvorte schému pripojenia lokálnych sietí (podľa možností).

2. Popíšte fungovanie siete.

3. Odpovedzte na bezpečnostné otázky.

testovacie otázky

Definícia LAN.

Výhody použitia LAN.

Nevýhody používania LAN.

Čo je to mainframe?

Čo je to dávkové spracovanie?

Čo je to systém zdieľania času?

Čo sú viackoncové systémy?

Hlavné dôvody vzniku globálnych sietí?

Na základe čoho začali vznikať minipočítače?

Vznik prvých lokálnych sietí?

Uveďte hlavné štandardné technológie na pripojenie počítačov k sieti?

Aký je rozdiel medzi lokálnymi a globálnymi sieťami?

Cvičenie

	hlavný rám	Terminál	Používatelia

Donedávna sa bezdrôtová komunikácia v lokálnych sieťach prakticky nepoužívala. Od konca 90. rokov 20. storočia však nastal skutočný rozmach bezdrôtových lokálnych sietí (WLAN – Wireless LAN). Je to spôsobené predovšetkým pokrokom v technológii a pohodlím, ktoré môžu poskytnúť bezdrôtové siete. Predpokladá sa, že v roku 2005 dosiahne 44 miliónov používateľov bezdrôtového pripojenia a 80 % všetkých mobilných počítačov bude mať vstavaný prístup k bezdrôtovým sieťam. V roku 1997 bol prijatý štandard pre bezdrôtové siete IEEE 802.11. Teraz sa tento štandard aktívne rozvíja a už obsahuje niekoľko sekcií vrátane troch lokálnych sietí (802.11a, 802.11b a 802.11g). Norma obsahuje nasledujúce špecifikácie:

• 802.11 je pôvodný štandard WLAN. Podporuje rýchlosti prenosu dát od 1 do 2 Mbps.
• 802.11a je vysokorýchlostný štandard WLAN pre frekvenciu 5 GHz. Podporuje rýchlosť prenosu dát 54 Mbps.
• 802.11b je štandard WLAN pre 2,4 GHz. Podporuje rýchlosť prenosu dát 11 Mbps.
• 802.11e – špecifikuje požiadavky na kvalitu požiadavky požadované pre všetky rádiové rozhrania IEEE WLAN.
• 802.11f – popisuje poradie komunikácie medzi rovnocennými prístupovými bodmi.
• 802.11g – Nastavuje dodatočnú modulačnú techniku ​​pre frekvenciu 2,4 GHz. Navrhnuté tak, aby poskytovali rýchlosť prenosu dát až 54 Mbps.
• 802.11h – popisuje správu spektra 5 GHz pre použitie v Európe a Ázii.
• 802.11i - opravuje existujúce bezpečnostné problémy v oblasti autentifikačných a šifrovacích protokolov.

Výbor Wi-Fi Alliance vyvíja a udržiava štandard IEEE 802.11. Pojem Wi-Fi (wireless fidelity) sa používa ako všeobecný názov pre štandardy 802.11a a 802.11b, ako aj všetky nasledujúce bezdrôtové lokálne siete (WLAN). Vybavenie bezdrôtovej siete zahŕňa bezdrôtové prístupové body (Access Point) a bezdrôtové adaptéry pre každého účastníka. Prístupové body fungujú ako rozbočovače, ktoré zabezpečujú komunikáciu medzi účastníkmi a medzi sebou navzájom, ako aj funkciu mostov, ktoré komunikujú s káblovou lokálnou sieťou a internetom. Niekoľko blízkych prístupových bodov tvorí prístupovú zónu Wi-Fi, v rámci ktorej môžu všetci účastníci vybavení bezdrôtovými adaptérmi pristupovať k sieti. Takéto prístupové zóny (Hotspot) sa vytvárajú na preplnených miestach: na letiskách, v areáloch, v knižniciach, obchodoch, obchodných centrách atď. Každý prístupový bod môže obsluhovať niekoľko účastníkov, ale čím viac účastníkov, tým nižšia je efektívna prenosová rýchlosť pre každého z nich. Metóda prístupu k sieti je CSMA/CD. Sieť je založená na celulárnom princípe. Sieť poskytuje mechanizmus roamingu, to znamená, že podporuje automatické pripojenie k prístupovému bodu a prepínanie medzi prístupovými bodmi pri pohybe účastníkov, hoci štandard nestanovuje prísne pravidlá roamingu. Keďže rádiový kanál neposkytuje vysoký stupeň ochrany proti odpočúvaniu, v sieti Wi-Fi sa používa špeciálny vstavaný mechanizmus ochrany informácií. Zahŕňa autentifikačné nástroje a postupy na zabránenie neoprávnenému prístupu do siete a šifrovanie na zabránenie zachyteniu informácií. Štandard IEEE 802.11b bol prijatý v roku 1999 a vďaka svojmu zameraniu na zavedené pásmo 2,4 GHz si získal najväčšiu obľubu medzi výrobcami zariadení. Ako základnú rádiovú technológiu využíva metódu DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), ktorá je vysoko odolná voči skresleniu dát, rušeniu vrátane zámerného rušenia a detekcii. Keďže zariadenia 802.11b pracujúce pri maximálnej rýchlosti 11 Mb/s majú kratší dosah ako pri nižších rýchlostiach, štandard 802.11b poskytuje automatické zníženie rýchlosti pri zhoršení kvality signálu. Priepustnosť (teoretická 11 Mbps, skutočná 1 až 6 Mbps) spĺňa požiadavky väčšiny aplikácií. Vzdialenosti - do 300 metrov, ale zvyčajne - do 160 metrov. štandard IEEE 802. 11a je navrhnutý tak, aby fungoval vo frekvenčnom rozsahu 5 GHz. Dátové rýchlosti až 54 Mbps, čo je asi päťkrát rýchlejšie ako siete 802.11b. Je to najširší z rodiny štandardov 802.11. Definované sú tri povinné rýchlosti – 6, 12 a 24 Mbps a päť voliteľných – 9, 18, 36, 48 a 54 Mbps. Ortogonálny frekvenčný multiplex (OFDM) sa používa ako metóda modulácie signálu. Jeho najvýznamnejším rozdielom od metód DSSS je to, že OFDM zahŕňa paralelný prenos užitočného signálu súčasne na niekoľkých frekvenciách v rozsahu, zatiaľ čo technológie s rozprestretým spektrom prenášajú signály sekvenčne. V dôsledku toho sa zvyšuje kapacita kanála a kvalita signálu. Medzi nevýhody 802.11a patrí vysoká spotreba energie rádiových vysielačov pre frekvencie 5 GHz, ako aj kratší dosah (asi 100 m). Zariadenia 802.11a sú tiež drahšie, no postupom času sa cenový rozdiel medzi produktmi 802.11b a 802.11a zmenší. Norma IEEE 802.11g je nový štandard, ktorý definuje metódu konštrukcie sietí WLAN pracujúcich v nelicencovanom frekvenčnom pásme 2,4 GHz. Pomocou technológie ortogonálneho frekvenčného multiplexovania (OFDM) je maximálna rýchlosť prenosu dát v bezdrôtových sieťach IEEE 802.11g 54 Mbps. Zariadenia, ktoré podporujú štandard IEEE 802.11g, ako sú bezdrôtové prístupové body, umožňujú pripojenie bezdrôtových zariadení IEEE 802.11ga IEEE 802.11b k sieti súčasne. 802.11g je evolúciou 802.11b a je spätne kompatibilný s 802.11b. Teoreticky má 802.11g výhody svojich dvoch predchodcov. Medzi výhody 802.11g patrí nízka spotreba energie, veľké vzdialenosti (až 300 m) a vysoká penetrácia signálu. Špecifikácia IEEE 802.11d stanovuje univerzálne požiadavky na fyzickú vrstvu (channelizačné procedúry, pseudonáhodné frekvenčné sekvencie atď.). Štandard 802.11d je stále vo vývoji. Špecifikácia IEEE 802.11e umožní vytváranie bezdrôtových sietí s viacerými službami pre spoločnosti a individuálnych spotrebiteľov. Pri zachovaní plnej kompatibility so súčasnými štandardmi 802.11a a b, rozšíri ich funkčnosť poskytovaním streamovaných mediálnych dát a garantovanou kvalitou služieb. Zatiaľ bola schválená predbežná verzia špecifikácií 802.11e. Špecifikácia IEEE 802. 11f opisuje protokol na výmenu servisných informácií medzi prístupovými bodmi (Inter-Access Point Protocol, IAPP), ktorý je potrebný na budovanie distribuovaných bezdrôtových dátových sietí. Je vo vývoji. Špecifikácia IEEE 802.11h poskytuje možnosť doplniť existujúce algoritmy pre efektívny výber frekvencie pre kancelárske a vonkajšie bezdrôtové siete, ako aj správu spektra, monitorovanie vyžarovaného výkonu a podávanie správ. Je vo vývoji. Bezdrôtové siete sú teda veľmi sľubné. Napriek svojim nedostatkom, z ktorých hlavnou je nezabezpečenosť prenosového média, poskytujú jednoduché pripojenie účastníkov, ktoré nevyžaduje káble, mobilitu, flexibilitu siete a škálovateľnosť. Navyše, čo je dôležité, používatelia nepotrebujú znalosti o sieťových technológiách.

Rýchly rozvoj lokálnych sietí, ktorý je teraz ďalej zhmotnený v štandarde 10 Gigabit Ethernet a bezdrôtových sieťových technológiách IEEE 802.11b/a, priťahuje čoraz väčšiu pozornosť. Pre káblové siete sa teraz technológia Ethernet stala de facto štandardom. A hoci technológia Ethernet nebola dlho nájdená vo svojej klasickej podobe, myšlienky, ktoré boli pôvodne zakotvené v protokole IEEE 802.3, dostali svoje logické pokračovanie v technológii Fast Ethernet aj v Gigabit Ethernet. V záujme historickej spravodlivosti podotýkame, že pozornosť si zaslúžia aj technológie ako Token Ring, ARCNET, 100VG-AnyLAN, FDDI a Apple Talk. Dobre. Obnovme historickú spravodlivosť a pripomeňme si technológie zašlých čias.

Myslím, že vám nemôžem povedať o rýchlom pokroku v polovodičovom priemysle za posledné desaťročie. Sieťové zariadenia postihol osud celého odvetvia: lavína rastu výroby, vysoké rýchlosti a minimálne ceny. V roku 1995, ktorý sa považuje za prelomový bod v histórii internetu, sa predalo približne 50 miliónov nových ethernetových portov. Nie je to zlý začiatok pre dominanciu na trhu, ktorá sa v priebehu nasledujúcich piatich rokov stala drvivou.

Pre špecializované telekomunikačné zariadenia táto cenová hladina nie je dostupná. Zložitosť zariadenia nehrá zvláštnu rolu – otázka je skôr v kvantite. Teraz sa to zdá celkom prirodzené, ale pred desiatimi rokmi nebola absolútna dominancia Ethernetu ani zďaleka zrejmá (napríklad v priemyselných sieťach stále neexistuje jasný líder).

Až v porovnaní s inými metódami budovania sietí sa však dajú odhaliť výhody (či nevýhody) dnešného lídra.

Hlavné spôsoby prístupu k médiu k prenosovému médiu

Fyzikálne princípy, podľa ktorých zariadenie funguje, nie sú príliš zložité. Podľa spôsobu získania prístupu k prenosovému médiu ich možno rozdeliť do dvoch tried: deterministické a nedeterministické.

Pri deterministických prístupových metódach je prenosové médium distribuované medzi uzly pomocou špeciálneho riadiaceho mechanizmu, ktorý zaručuje prenos údajov uzla po určitú dobu.

Najbežnejšie (ale v žiadnom prípade nie jediné) deterministické prístupové metódy sú metóda dotazovania a metóda prenosu. Metóda dotazovania je v lokálnych sieťach málo využívaná, ale v priemysle je široko používaná na riadenie procesov.

Metóda prenosu je na druhej strane vhodná na prenos údajov medzi počítačmi. Princíp činnosti spočíva v prenose servisnej správy - tokenu - cez sieť s kruhovou logickou topológiou.

Získanie tokenu oprávňuje zariadenie na prístup k zdieľanému prostriedku. Výber na pracovnej stanici je v tomto prípade obmedzený len na dve možnosti. V oboch prípadoch musí odoslať token na ďalšie zariadenie vo fronte. Okrem toho to možno urobiť po doručení údajov adresátovi (ak existujú) alebo okamžite (ak neexistujú informácie, ktoré je potrebné preniesť). Počas prechodu dát nie je v sieti žiadny token, ostatné stanice nedokážu vysielať a kolízie sú v zásade nemožné. Na zvládnutie prípadných chýb, v dôsledku ktorých môže dôjsť k strate tokenu, existuje mechanizmus na jeho regeneráciu.

Metódy náhodného prístupu sa nazývajú nedeterministické. Zabezpečujú súťaž všetkých sieťových uzlov o právo vysielať. Je možné, aby viacero uzlov vysielalo súčasne, čo má za následok kolízie.

Najbežnejšou metódou tohto typu je CSMA / CD (carrier-sense multiple access / kolízia detekcia) - viacnásobný prístup s detekciou nosnej / kolízie. Pred spustením prenosu údajov zariadenie „počúva“ v sieti, aby sa uistil, že ho nepoužíva nikto iný. Ak prenosové médium v ​​tej chvíli niekto používa, adaptér oneskorí prenos, ak nie, začne prenášať dáta.

V prípade, že dva adaptéry, ktoré detegujú voľnú linku, začnú vysielať súčasne, dôjde ku kolízii. Keď je detekovaný, oba prenosy sa prerušia a zariadenia po určitom ľubovoľnom čase prenos zopakujú (samozrejme, že predtým znova „počúvali“ kanál kvôli obsadenosti). Na získanie informácií musí zariadenie prijať všetky pakety v sieti, aby zistilo, či je cieľom.

Z histórie Ethernetu

Ak by sme našu diskusiu o lokálnych sieťach začali akoukoľvek inou technológiou, nebrali by sme do úvahy skutočný význam, ktorý má Ethernet v súčasnosti v tejto oblasti. Či už z vôle okolností alebo kvôli technickým výhodám, ale dnes nemá konkurenciu, zaberá asi 95 % trhu.

Ethernet má narodeniny 22. mája 1973. Práve v tento deň zverejnili Robert Metcalfe a David Boggs popis experimentálnej siete, ktorú vybudovali vo výskumnom centre Xerox. Bol založený na hrubom koaxiálnom kábli a poskytoval rýchlosť prenosu dát 2,94 Mbps. Nová technológia dostala názov Ethernet (ethernet), podľa rádiovej siete ALOHA Havajskej univerzity, ktorá používala podobný mechanizmus na delenie prenosového média (rádio).

Koncom 70. rokov 20. storočia bol pre Ethernet položený solídny teoretický základ. A vo februári 1980 Xerox spolu s DEC a Intel predstavil vývoj IEEE, ktorý bol o tri roky neskôr schválený ako štandard 802.3.

Metóda prístupu k ethernetovým médiám nie je deterministická a ide o viacnásobný prístup podľa Carrier Sense s detekciou kolízie (CSMA/CD). Jednoducho povedané, zariadenia zdieľajú prenosové médium náhodne. V tomto prípade môže algoritmus viesť k zďaleka nie rovnakému rozlíšeniu rivality medzi stanicami o prístup k médiu. To zase môže spôsobiť dlhé oneskorenia prístupu, najmä v podmienkach preťaženia. V extrémnych prípadoch môže prenosová rýchlosť klesnúť až na nulu.

Kvôli tomuto neusporiadanému prístupu sa dlho verilo (a stále je), že Ethernet neposkytuje vysokokvalitný prenos dát. Predpovedalo sa, že ho najskôr nahradí značkovací Token Ring, potom bankomat, no v skutočnosti sa všetko stalo naopak.

To, že Ethernet stále dominuje na trhu, je spôsobené veľkými zmenami, ktorými prešiel od svojej 20-ročnej existencie. Tento „gigabit“ v plnom duplexe, ktorý teraz vidíme už v sieťach základnej úrovne, sa len málo podobá na predchodcu rodiny 10Base 5. Zároveň je po zavedení 10Base-T zachovaná kompatibilita oboch úrovni interakcie zariadení a na úrovni káblovej infraštruktúry.

Kľúčom k neuveriteľnému úspechu technológie je vývoj od jednoduchých k zložitým, rastúci spolu s potrebami používateľov. Veď posúďte sami:

• Marec 1981 – 3Com predstavuje ethernetový transceiver;
• September 1982 - bol vytvorený prvý sieťový adaptér pre osobný počítač;
• 1983 - objavila sa špecifikácia IEEE 802.3, bola definovaná zbernicová topológia siete 10Base 5 (hrubý Ethernet) a 10Base 2 (tenký Ethernet). Prenosová rýchlosť - 10 Mbps. Maximálna vzdialenosť medzi bodmi jedného segmentu je stanovená - 2,5 km;
• 1985 – Bola vydaná druhá verzia špecifikácie IEEE 802.3 (Ethernet II), v ktorej boli vykonané menšie zmeny v štruktúre hlavičky paketu. Bola vytvorená tvrdá identifikácia ethernetových zariadení (MAC adresy). Bol vytvorený zoznam adries, kde si každý výrobca môže zaregistrovať jedinečný rozsah (v súčasnosti len 1 250 USD);
• September 1990 – IEEE schválilo technológiu 10Base-T (krútená dvojlinka) s hviezdicovou fyzickou topológiou a rozbočovačmi. Logická topológia CSMA/CD sa nezmenila. Štandard bol založený na vývoji SynOptics Communications pod všeobecným názvom LattisNet;
• 1990 - Kalpana (následne bola rýchlo kúpená spolu s budúcim gigantom Cisco vyvinula prepínač CPW16) ponúka prepínaciu technológiu založenú na odmietnutí používania zdieľaných komunikačných liniek medzi všetkými segmentovými uzlami;
• 1992 - začiatok používania vypínačov (swich). Pomocou informácií o adrese obsiahnutých v pakete (MAC adresa) prepínač organizuje nezávislé virtuálne kanály medzi pármi uzlov. Prakticky nepostrehnuteľné prepínanie pre užívateľa premení nedeterministický ethernetový model (s konkurenciou o šírku pásma) na systém s prenosom dát;
• 1993 Špecifikácia IEEE 802.3x zavádza plné duplexné a linkové riadenie pre 10Base-T, špecifikácia IEEE 802.1p pridáva multicast a 8-úrovňový prioritný systém. Navrhovaný rýchly Ethernet;
• v júni 1995 bol predstavený Fast Ethernet, štandard IEEE 802.3u (100Base-T).

Túto krátku históriu možno doplniť: Ethernet nadobudol celkom moderné obrysy, no vývoj technológie sa, samozrejme, nezastavil – o tom si povieme o niečo neskôr.

Nezaslúžene zabudnutý ARCNET

ttached Resource Computing Network (ARCNET) je sieťová architektúra vyvinutá spoločnosťou Datapoint v polovici 70. rokov. ARCNET nebol prijatý ako štandard IEEE, ale čiastočne vyhovuje IEEE 802.4 ako sieť odovzdávajúca token (logický kruh). Dátový paket môže mať ľubovoľnú veľkosť od 1 do 507 bajtov.

Zo všetkých lokálnych sietí má ARCNET najrozsiahlejšie možnosti topológie. Krúžok, spoločná zbernica, "hviezda", "strom" môžu byť použité v rovnakej sieti. Okrem toho je možné použiť veľmi dlhé segmenty (až niekoľko kilometrov). Rovnako široké možnosti platia pre prenosové médium – vhodné sú koaxiálne a optické káble, ako aj krútená dvojlinka.

Tomuto lacnému štandardu zabránila ovládnuť trh nízka rýchlosť – iba 2,5 Mbps. Keď Datapoint začiatkom 90-tych rokov vyvinul ARCNET PLUS s prenosovými rýchlosťami až 20 Mbps, čas sa už stratil. Rýchly Ethernet nenechal ARCNET ani najmenšiu šancu na široké využitie.

Napriek tomu v prospech veľkého (ale nikdy nerealizovaného) potenciálu tejto technológie môžeme povedať, že v niektorých odvetviach (zvyčajne systémy riadenia procesov) tieto siete stále existujú. Deterministický prístup, možnosti automatickej konfigurácie, vyjednávanie výmenných kurzov v rozsahu od 120 Kbps do 10 Mbps v náročných podmienkach reálneho sveta robia ARCNET jednoducho nepostrádateľným.

Okrem toho ARCNET poskytuje riadiacim systémom schopnosť presne určiť maximálny čas prístupu k akémukoľvek zariadeniu v sieti pri akomkoľvek zaťažení pomocou jednoduchého vzorca: T = (TDP + TOBSNb)SND, kde TDP a TOB sú čas prenosu dátový paket a jeden bajt, v závislosti od zvolenej prenosovej rýchlosti, Nb je počet dátových bajtov, ND je počet zariadení v sieti.

Token Ring – klasický príklad odovzdania tokenu

okenný krúžok je ďalšou technológiou, ktorá má svoj pôvod v 70. rokoch. Tento vývoj modrého giganta – IBM, ktorý je základom štandardu IEEE 802.5, mal väčšiu šancu na úspech ako mnohé iné lokálne siete. Token Ring je klasická sieť odovzdávania tokenov. Logická topológia (a fyzická v prvých verziách siete) je kruhová. Modernejšie modifikácie sú postavené na krútenej dvojlinke v hviezdicovej topológii as určitými výhradami sú kompatibilné s Ethernetom.

Pôvodná bitová rýchlosť opísaná v IEEE 802.5 bola 4 Mbps, ale neskoršia implementácia je 16 Mbps. Kvôli usporiadanejšiemu (deterministickému) spôsobu prístupu k médiám bol Token Ring často propagovaný v raných fázach vývoja ako lepšia náhrada Ethernetu.

Napriek existencii schémy prioritného prístupu (ktorá bola pridelená každej stanici samostatne), nebolo možné zabezpečiť konštantnú bitovú rýchlosť (Constant Bit Rate, CBR) z veľmi jednoduchého dôvodu: aplikácie, ktoré mohli tieto schémy využívať, áno. vtedy neexistujú. A teraz ich už nie je oveľa viac.

Vzhľadom na túto okolnosť bolo možné zaručiť len to, že výkon pre všetky stanice v sieti klesne rovnako. Na víťazstvo v súťaži to však nestačilo a teraz je takmer nemožné nájsť skutočne fungujúcu sieť Token Ring.

FDDI - prvá optická sieť LAN

Technológia FDDI (Fibre Distributed Data Interface) bola vyvinutá v roku 1980 výborom ANSI. Bola to prvá počítačová sieť, ktorá ako prenosové médium používala len optický kábel. Dôvody, ktoré viedli výrobcov k vytvoreniu FDDI, boli nedostatočná rýchlosť (nie viac ako 10 Mbit / s) a spoľahlivosť (chýbajúce schémy redundancie) miestnych sietí v tom čase. Navyše to bol prvý (a nie veľmi úspešný) pokus dostať siete na prenos dát na „dopravnú“ úroveň, konkurujúc SDH.

Štandard FDDI stanovuje prenos dát cez dvojitý kruh optického kábla rýchlosťou 100 Mbps, čo vám umožňuje získať spoľahlivý (vyhradený) a rýchly kanál. Vzdialenosti sú pomerne významné - až 100 km po obvode. Logicky bola prevádzka siete postavená na odovzdaní tokenu.

Okrem toho bola poskytnutá vyvinutá schéma priority prevádzky. Najprv boli pracovné stanice rozdelené do dvoch typov: synchrónne (s konštantnou šírkou pásma) a asynchrónne. Tá zase distribuovala prenosové médium pomocou osemstupňového systému priorít.

Nekompatibilita so sieťami SDH neumožnila FDDI obsadiť žiadne významné miesto v oblasti dopravných sietí. Dnes je táto technológia prakticky nahradená ATM. A vysoké náklady nezanechali pre FDDI žiadnu šancu v boji proti Ethernetu o lokálnu medzeru. Nepomohol štandard a pokusy o prechod na lacnejší medený kábel. Technológia CDDI, založená na princípoch FDDI, ale využívajúca krútenú dvojlinku ako prenosové médium, nebola populárna a zachovala sa len v učebniciach.

Vývoj AT&T a HP - 100VG-AnyLAN

túto technológiu, podobne ako FDDI, možno pripísať druhej generácii lokálnych sietí. Bol vytvorený na začiatku 90. rokov spoločným úsilím spoločností AT&T a HP ako alternatíva k technológii Fast Ethernet. V lete 1995 takmer súčasne so svojím konkurentom získal štatút štandardu IEEE 802.12. 100VG-AnyLAN mal dobrú šancu na víťazstvo vďaka svojej všestrannosti, determinizmu a úplnejšej kompatibilite ako Ethernet s existujúcimi káblovými sieťami (krútená dvojlinka kategórie 3).

Schéma Quartet Coding, využívajúca 5V / 6V redundantný kód, umožnila použitie 4-párového krúteného párového kábla kategórie 3, ktorý bol vtedy takmer bežnejší ako moderná kategória 5. Prechodné obdobie sa v podstate nedotklo Ruska, kde sa z dôvodu neskoršieho začiatku výstavby komunikačných systémov už všade kládli siete 5. kategórie.

Okrem použitia staršej kabeláže je možné každý rozbočovač 100VG-AnyLAN nakonfigurovať tak, aby podporoval rámce 802.3 (Ethernet) alebo 802.5 (Token Ring). Metóda prístupu k médiám s prioritou dopytu definuje jednoduchý dvojúrovňový systém priority – vysoký pre multimediálne aplikácie a nízky pre všetky ostatné.

Musím povedať, že to bola vážna ponuka na úspech. Zhrnuté vysokými nákladmi v dôsledku väčšej zložitosti a do značnej miery blízkosti technológie od replikácie od výrobcov tretích strán. K tomu sa pridáva už známy nedostatok skutočných aplikácií od Token Ring, ktoré využívajú systém priorít. V dôsledku toho sa 100Base-T podarilo natrvalo a konečne prevziať vedúcu pozíciu v tomto odvetví.

Inovatívne technické nápady o niečo neskôr našli uplatnenie najskôr v 100Base-T2 (IEEE 802.3u) a potom v „gigabitovom“ Ethernete 1000Base-T.

Apple Talk, Local Talk

Apple Talk je zásobník protokolov navrhnutý spoločnosťou Apple začiatkom 80. rokov. Spočiatku sa protokoly Apple Talk používali na prácu so sieťovými zariadeniami, ktoré sa súhrnne nazývali Local Talk (adaptéry zabudované do počítačov Apple).

Topológia siete bola vybudovaná ako spoločná zbernica alebo „strom“, jej maximálna dĺžka bola 300 m, prenosová rýchlosť bola 230,4 Kbps. Prenosové médium - tienená krútená dvojlinka. Segment Local Talk by mohol zjednotiť až 32 uzlov.

Nízka šírka pásma si rýchlo vyžiadala vývoj adaptérov pre sieťové prostredia s vyššou šírkou pásma: Ether Talk, Token Talk a FDDI Talk pre Ethernet, Token Ring a FDDI. Apple Talk sa teda vydal cestou univerzálnosti na vrstve dátového spojenia a dokáže sa prispôsobiť akejkoľvek fyzickej implementácii siete.

Ako väčšina ostatných produktov Apple, aj tieto siete žijú vo vnútri „jablkového“ sveta a prakticky sa neprekrývajú s PC.

UltraNet - sieť pre superpočítače

Ďalším prakticky neznámym typom sietí v Rusku je UltraNet. Aktívne sa využíval na prácu s výpočtovými systémami triedy superpočítačov a sálových počítačov, no v súčasnosti je gigabitový Ethernet aktívne nahrádzaný.

UltraNet využíva hviezdicovú topológiu a je schopný poskytovať rýchlosť výmeny dát až 1 Gbps medzi zariadeniami. Táto sieť sa vyznačuje veľmi zložitou fyzickou implementáciou a veľmi vysokými cenami, porovnateľnými so superpočítačmi. UltraNet je riadený počítačmi PC, ktoré sú pripojené k centrálnemu rozbočovaču. Okrem toho môže sieť obsahovať mosty a smerovače na pripojenie k sieťam vybudovaným pomocou technológií Ethernet alebo Token Ring.

Ako prenosové médium možno použiť koaxiálny kábel a optické vlákno (na vzdialenosti do 30 km).

Priemyselné a špecializované siete

Treba si uvedomiť, že dátové siete neslúžia len na komunikáciu medzi počítačmi či na telefonovanie. Stále existuje pomerne veľký výklenok priemyselných a špecializovaných zariadení. Pomerne populárna je napríklad technológia CANBUS určená na nahradenie hrubých a drahých káblových zväzkov v automobiloch jednou spoločnou zbernicou. Táto sieť nemá veľký výber fyzických pripojení, je obmedzená dĺžka segmentu a nízka (do 1 Mbps) prenosová rýchlosť. CANBUS je však úspešnou kombináciou kvalitatívnych ukazovateľov potrebných pre malú a strednú automatizáciu a nízkej cenovej hladiny implementácií. Takéto systémy môžu zahŕňať aj ModBus, PROFIBUS, FieldBus.

Dnes sa záujmy vývojárov radičov CAN postupne presúvajú smerom k domácej automatizácii.

ATM ako univerzálna technológia prenosu dát

Popis štandardu ATM nie je márne umiestnený na konci článku. Toto je možno jeden z posledných, no neúspešných pokusov o boj s Ethernetom vo svojom odbore. Tieto technológie sú z hľadiska histórie tvorby, priebehu implementácie a ideológie presným opakom. Ak sa Ethernet zvýšil „zdola nahor, od konkrétneho k všeobecnému“, zvýšil rýchlosť a kvalitu podľa potrieb používateľov, potom sa ATM vyvinul úplne iným spôsobom.

V polovici 80. rokov začali American National Standards Institute (ANSI) a Medzinárodný poradný výbor pre telefóniu a telegrafiu (CCITT, CCITT) vyvíjať štandardy ATM (Asynchronous Transfer Mode) ako súbor odporúčaní pre B-ISDN (Broadband Integrated). Digitálna sieť služieb). Až v roku 1991 snahy akademickej vedy vyvrcholili vytvorením ATM fóra, ktoré dodnes determinuje vývoj techniky. Úplne prvý veľký projekt realizovaný pomocou tejto technológie v roku 1994 bol chrbticou známej siete NSFNET, ktorá predtým využívala kanál T3.

Podstata práce ATM je veľmi jednoduchá: musíte miešať všetky typy prevádzky (hlas, video, dáta), kondenzovať a prenášať cez jeden komunikačný kanál. Ako bolo uvedené vyššie, nedosahuje sa to žiadnymi technickými objavmi, ale skôr početnými kompromismi. V niektorých smeroch je to podobné ako pri riešení diferenciálnych rovníc. Nepretržité údaje sú rozdelené do intervalov, ktoré sú dostatočne malé na vykonanie prepínacích operácií.

Prirodzene, takýto prístup značne skomplikoval už aj tak náročnú úlohu vývojárov a výrobcov reálnych zariadení a pre trh neprijateľne oddialil čas implementácie.

Veľkosť minimálnej časti dát (buniek - v terminológii ATM) ovplyvňuje viacero faktorov. Na jednej strane zväčšenie veľkosti znižuje požiadavky na rýchlosť procesora prepínania buniek a zlepšuje efektivitu využitia kanálov. Na druhej strane, čím je bunka menšia, tým je prenos možný skôr.

V skutočnosti, zatiaľ čo jedna bunka sa prenáša, druhá (dokonca aj tá s najvyššou prioritou) čaká. Silné matematické, čakacie a prioritizačné mechanizmy môžu trochu zmierniť účinok, ale neodstránia príčinu. Po dosť dlhom experimente v roku 1989 bola veľkosť bunky určená na 53 bajtov (5 bajtov služby a 48 bajtov dát). Je zrejmé, že táto veľkosť sa môže líšiť pre rôzne rýchlosti. Ak je pre rýchlosti od 25 do 155 Mbps vhodná veľkosť 53 bajtov, potom pre gigabit 500 bajtov nebude o nič horšie a pre 10 gigabitov je vhodných aj 5 000 bajtov. Ale v tomto prípade sa problém s kompatibilitou stáva neriešiteľným. Argumenty nie sú v žiadnom prípade akademického charakteru – práve obmedzenie rýchlosti prepínania stanovilo technický limit pre zvýšenie rýchlosti ATM na viac ako 622 Mbps a prudko zvýšilo náklady pri nižších rýchlostiach.

Druhým kompromisom ATM je technológia orientovaná na pripojenie. Pred prenosovou reláciou sa na spojovacej vrstve vytvorí virtuálny kanál odosielateľa a prijímača, ktorý nemôžu používať iné stanice, zatiaľ čo v tradičných technológiách štatistického multiplexovania sa spojenie nevytvorí a do prenosu sa umiestnia pakety so špecifikovanou adresou. stredná. Na tento účel sa do prepínacej tabuľky zadá číslo portu a identifikátor pripojenia, ktorý sa nachádza v hlavičke každej bunky. Následne prepínač spracuje prichádzajúce bunky na základe ID pripojení v ich hlavičkách. Na základe tohto mechanizmu je možné regulovať priepustnosť, oneskorenie a maximálnu stratu dát pre každé spojenie – teda zabezpečiť určitú kvalitu služby.

Všetky tieto vlastnosti, plus dobrá kompatibilita s hierarchiou SDH, umožnili, aby sa ATM pomerne rýchlo stal štandardom pre chrbticové dátové siete. No pri plnej implementácii všetkých možností techniky nastali veľké problémy. Ako sa už viackrát stalo, lokálne siete a klientske aplikácie nepodporovali funkcie ATM a bez nich sa z výkonnej technológie s veľkým potenciálom stala len zbytočná transformácia medzi svetmi IP (v podstate Ethernet) a SDH. Toto je veľmi nešťastná situácia, ktorú sa komunita bankomatov snažila napraviť. Žiaľ, došlo k určitým strategickým prepočtom. Napriek všetkým výhodám optických vlákien v porovnaní s medenými káblami, vysoké náklady na karty rozhrania a porty prepínačov spôsobili, že používanie 155 Mbps ATM v tomto segmente trhu bolo extrémne drahé.

Vo svojom pokuse definovať nízkorýchlostné desktopové riešenia sa ATM Forum dostalo do zničujúcej diskusie o tom, na ktorú rýchlosť a typ pripojenia sa zamerať. Výrobcovia sa delia na dva tábory: zástancovia medeného kábla s rýchlosťou 25,6 Mbps a zástancovia optického kábla s rýchlosťou 51,82 Mbps. Po sérii vysokoprofilových konfliktov (pôvodne bolo zvolených 51,82 Mbps) ATM Forum vyhlásilo za štandard 25 Mbps. Ale drahocenný čas bol navždy stratený. Na technologickom trhu sme sa museli stretnúť nie s „klasickým“ Ethernetom so zdieľaným prenosovým médiom, ale s Fast Ethernetom a prepínaným 10Base-T (s nádejou na skorý výskyt prepínaného 100Base-T). Vysoká cena, malý počet výrobcov, potreba kvalifikovanejšieho servisu, problémy s ovládačmi atď. situáciu len zhoršil. Nádeje na zavedenie do segmentu podnikových sietí stroskotali a pomerne slabá stredná pozícia ATM bola na nejaký čas zafixovaná. Toto je jej dnešná pozícia v priemysle.

ComputerPress 10 "2002