1 курс Сети Часть 2.2 М.М. Степанова,

1 курс
Сети
Часть 2.2
М.М. Степанова,
каф. вычислительной физики,
2012
Types of Media Access Control
3 типа доступа к среде передачи (3 типа MAC протоколов):
1. Случайный доступ
( 802.3 -Ethernet, 802.11 –Wireless)
2. Детерминированный доступ или маркерная сеть
( 802.4 –TokenBus, 802.5 –TokenRing)
3. Детерминированный доступ с учетом приоритетов
(802.12 -100VG-AnyLAN)
Ethernet
Ethernet - наиболее распространенная технология проводных LAN
Стандарты Ethernet определяют:
1) требования к среде передачи на физическом уровне,
2) формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном.
Разработана компанией Xerox ~1973;
DEC & Intel & Xerox -> Ethernet DIX -> standard IEEE 803.3: 1980г
•
Топология: Шина (bus), Звезда (star), или смешанная (star-bus)
•
Метод доступак среде: Случайный
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
•
Network implementations:
– 10-Mbps Ethernet IEEE 802.3
– 100-Mbps Fast Ethernet IEEE 802.3u
– 1000-Mbps Gigabit Ethernet IEEE 802.3z(FO) и IEEE 802.3ab(UTP)
– 10000-Mbps 10GigE IEEE 802.3ae(FO) и IEEE 802.3an-2006 (STP)
•
Кабельные системы: UTP/STP, Fiber (и устаревшие Thinnet, Thicknet)
Цифровое кодирование
Данные в вычислительной технике – двоичный код: 1 0 0 1 0
Представление данных в виде физического сигнала (электрического,
оптического, etc) - кодирование
Пример: Manchester Code
1
1
0
0
1
1
1
0
Voltage
Time
Для кодирования используется перепад (фронт) в середине такта.
В начале такта возможен служебный перепад.
Широкополосный спектр (сигнал занимает весь канал)
Доступ к среде передачи:CSMA/CD
CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection
•
Carrier Sense: контроль несущего сигнала
•
Multiple Access: множественный доступ к среде передачи
•
Collision Detection: обнаружение коллизий
Физическая среда делится между всеми устройствами, одновременно
передавать сообщение может только одно из них.
Возможна ситуация, когда две станции начинают передачу почти
одновременно, тогда происходит коллизия – портится сигнал обоих.
Основная причина возникновения - конечная скорость
распространения электрического сигнала через среду передачи.
Media Access: CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
Условие корректной работы – четкое распознавание коллизий
всеми станциями.
Tmin > PDV
Tmin – время передачи кадра минимальной длины
PDV( Path Delay Value) – время двойного оборота ( 576 bt для Ethernet)
Битовый интервал (bt) – время между появлением двух
последовательных бит (bt = 100нс в Ethernet; 10нс в Fast Ethernet)
Выполнение условия зависит от

минимальной длины кадра;

пропускной способности сети;

диаметра сети (максимальное расстояние между узлами сети);

скорости распространения сигнала с учетом задержек, вносимых
коммуникационным оборудованием.
Полезная пропускная способность всегда меньше номинальной
битовой скорости
Ethernet: 5.48 Mbps для min кадров (64 байт)
9.76 Mbps для max кадров (1518 байт)
Пропускная способность Ethernet
В случае большой загруженности сети вероятность возникновения
коллизий резко возрастает, и пропускная способность сети уменьшается
за многочисленных повторных передач.
из-
=> Не использовать некоммутируемый Ethernet при загрузке более 30-40%.
Сетевое сегментирование
Классическая сеть Ethernet - shared media
=> сеть нового поколения - switched media
Использование коммутаторов вместо хабов позволяет избежать коллизий.
В коммутируемых сетях снимаются ограничения на диаметр сети
Switch
Switch
Switch
Switch
Switch
Hub
Hub
Hub
Hub
Hub
Hub
Hub
Hub
LAN Technology Specifications
Name
IEEE
Standard
Media Type
Maximum Distance
10-Mbps
Ethernet
802.3
10Base-T
100 m
100-Mbps
Fast Ethernet
802.3u
100Base-TX
100Base-FX
100 m
2000 m
1000-Mbps
Gigabit
Ethernet
802.3ab
802.3z
1000Base-T
1000Base-SX
1000Base-LX
100 m
275/550 m
550/5000 m
10 Gigabit
Ethernet
802.3ae
10GBase-SR
10GBase-LX4
10GBase-LR/ER
10GBaseSW/LW/EW
10GBASE-T
300 m
300m MMF/ 10km SMF
10km/40km
300m/10km/40km
100 m
802.3an-2006
Gigabit Ethernet
• specification: IEEE 802.3z (FiberOptic), IEEE 802.3ab (UTP,1999)
• speed: 1 Gbps
• access method: CSMA/CD
• frame size: 64 -1518 bytes
• flow control: 802.3x
1000BaseT (IEEE 802.3ab)
• Cable Types: 4-pairs of Category 5e or better
• Max segment length: 100m
• Signal Encoding: PAM5
1000BaseSX (IEEE 802.3z)
• Maximum Segment Length:
• Cable Types: Two MM
– Half-Duplex 62.5/125: 275 m
– Half-Duplex 50/125: 316 m
– Full-Duplex 62.5/125: 275 m
– Full-Duplex 50/125: 550 m
• Signal Encoding: 8B/10B
1000BaseLX (IEEE 802.3z)
• Cable Types: MMF or SMF
• Maximum Segment Length:
– Half-Duplex MMF & SMF:
316 m
– Full-Duplex MMF: 550 m
– Full-Duplex SMF: 5000 m
• Signal Encoding: 8B/10B
1000BaseT GigabitEthernet: Signal Encoding
5-уровневый код PAM 5: обеспечивает передачу со
скоростью 1000 Мбит/с при ширине спектра 125 МГц.
Передача идет по четырем парам одновременно, full duplex.
Используется 5 уровней амплитуды и двухбитовое кодирование.
При двухбитовом кодировании для передачи данных необходимо
четыре уровня - 00, 01, 10, 11. Пятый уровень добавлен для
создания избыточности кода, используется для коррекции
ошибок.
10-Gigabit Ethernet (10GigE)
•
•
•
•
•
Specification: IEEE 802.3ae (FO, 2002), IEEE 802.3an-2006 (STP, 2010)
Speed: 10 Gbps match the SONET standard OC-192
Frame definition the same as for slower Ethernet
Media: multimode and single mode fiber
Packet size : 64-1518 bytes
•
10GBASE-T
– Cable Types: 4-pairs STP
– Max segment length: 100m
•
10GBASE-CX4
– Cable Types: 2-pair cuper coax CX4
– Connectors InfiniBand
•10GBASE-LR, 10GBASE-ER
– Max segment length: 15m
-SM (10km 40km)
10GBASE-LX4
•10GBASE-SW, 10GBASE-LW,10GBASE-EW
– MM witch WDWM (300meters)
-SM (10km 40km)
– SM (10km)
-Compatipbe with OC-192/STM-64
– Signal Encoding: 64B/66B
SONET/SDH
•




only full duplex;
NO CSMA/CD;
only point-to-point;
pretty much plug and play
http://www.10GEA.org -Gigabit Ethernet Alliance
IEEE 802.17 working group : Extending Ethernet across WAN
Token Ring (IEEE 802.5)
TokenRing – технология детерминированного доступа к среде передачи.
Станции передают по кругу маркер (token), начать передачу может только тот,
кто в данный момент им владеет.
A
A
A
T
B
B
B
T
T
D
C
X
A sends token to B
C
D
X
B gets token and sends
data to X who makes a
copy and sends it on
C
X
B removes data and
sends token to C
Token Ring
Logical Topology
MSAU
Shielded or
Unshielded
Twisted-Pair
Логическая топология – кольцо, но физическая топология – звезда.
Сегмент строится на основе специального коммутатора (MSAU), станции
подключаются по витой паре. Спецификация коннекторов не совместима с
Ethernet!