Студопедия — Коммутируемые сети Ethernet
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Коммутируемые сети Ethernet

 

Существует два типа Ethernet: классический Ethernet (classic Ethernet), который решает проблему множественного доступа с помощью техник, представленных в этой главе; и коммутируемый Ethernet (switched Ethernet), в котором для соединения компьютеров используются устройства под названием коммутаторы. Важно понимать, что хотя в обоих названиях присутствует слово Ethernet, между этими сетями много различий. Классический Ethernet — это воплощение оригинальной задумки; эти сети работали на скоростях от 3 до 10 Мбит/с. Коммутируемый Ethernet — это более высокий уровень; эти сети работают на скоростях 100, 1000 или 10 000 Мбит/с и носят названия Fast Ethernet (≪быстрый Ethernet≫), Gigabit Ethernet (≪гигабитный Ethernet≫) и 10-Gigabit Etherne (≪10-гигабитный Ethernet≫). Сегодня на практике используется только коммутируемый Ethernet.

Очень скоро Ethernet стал отходить от архитектуры с одним длинным кабелем, которая использовалась в классическом варианте. Проблема поиска обрывов или ведущих в пустоту соединений привела к новому способу подключения, в котором каждая станция соединяется с центральным концентратором (hub) отдельным кабелем. Концентратор просто соединяет все провода в электрическую схему, как если бы они были спаяны вместе. Такая конфигурация показана на рис. 1, а.

 

Рис. 1. Конфигурация Ethernet: а — концентратор; б — коммутатор

 

Для соединения использовалась витая пара, проложенная телефонной компанией, так как большинство офисных зданий и так было хорошо охвачено кабелем, а пустых пар было достаточно. Такой вариант использования был весьма выгодным, но он ограничивал максимальную длину кабеля между компьютером и концентратором до 100 м (или 200 при условии качественной витой пары категории 5). В подобной конфигурации было легко удалять и добавлять станции, также несложно было находить разрывы кабеля. Благодаря преимуществам использования существующей кабельной разводки и простоте обслуживания концентраторы на витой паре вскоре стали ведущей формой реализации сетей Ethernet.

Однако концентраторы не увеличивают емкость, так как логически они эквивалентны одному длинному кабелю классической сети Ethernet. При добавлении станций доля каждой из них в общей фиксированной емкости канала уменьшается. Наконец, локальная сеть насытится. Одним из решений в данном случае является увеличение скорости передачи данных — например, переход с 10 на 100 Мбит/с, 1 Гбит/с или даже больше. Однако доля мультимедийных данных мощных серверов в общем потоке становится все заметнее, и даже гигабитные версии Ethernet могут перестать справляться со своей задачей.

К счастью, возможно не столь радикальное решение, а именно коммутируемая локальная сеть Ethernet. Сердцем системы является коммутатор (switch), содержащий высокоскоростную плату, объединяющие все порты (см. рис. 1, б). Снаружи коммутатор ничем не отличается от концентратора. Это обычные коробки, оборудованные несколькими (от 4 до 48) стандартными разъемами RJ-45 для подключения витой пары. Каждый кабель соединяет коммутатор или концентратор с одним компьютером, как показано на рис. 2. У коммутатора есть все преимущества концентратора. Новую станцию легко добавить или удалить, подключив или отключив один провод.

Большинство сбоев кабеля или портов легко обнаруживаются по неправильной работе всего лишь одной станции. Общий компонент все же может подвести систему — речь идет о самом коммутаторе, — но если сеть пропадет на всех станциях, инженеры сразу поймут, в чем дело, и заменят устройство.

 

Рис. 2. Коммутатор Ethernet

 

Внутри же коммутатора происходит нечто совсем иное. Коммутаторы отдают кадры только на те порты, для которых эти кадры предназначены. Когда на порт коммутатора приходит кадр Ethernet со станции, коммутатор проверяет адреса Ethernet и узнает, на какой порт этот кадр нужно отдать. Для данного шага требуется, чтобы коммутатор умел сопоставлять номера портов и адреса; этот процесс мы обсудим далее, когда будем рассматривать подключение нескольких коммутаторов друг к другу. Пока чтопредположим, что коммутатор знает порт получателя кадра. Он пересылает кадр по своей высокоскоростной плате на порт получателя. Скорость платы составляет несколько гигабит в секунду; а используемый протокол стандартизировать не требуется, так как никуда за пределы коммутатора он не выходит. Порт получателя затем отправляет кадр станции назначения по соединяющему их проводу. Другие порты об этом кадре даже не подразумевают.

Что произойдет, если две машины или два порта одновременно станут передавать кадры? И снова поведение коммутаторов отличается от концентраторов. Внутри концентратора все станции находятся в одном и том же пространстве столкновений (collision domain). Для планирования пересылки кадров им необходимо применять алгоритм CSMA/CD. У коммутатора каждый порт находится в своем пространстве столкновений. В распространенном случае, когда передача по кабелю осуществляется в дуплексном режиме, и станция, и порт могут одновременно посылать кадры, не беспокоясь о других станциях и портах. Столкновения невозможны, и CSMA/CD не требуется. Однако если кабель полудуплексный, то станция и порт должны договариваться о передачи, применяя CSMA/CD обычным способом.

Что касается производительности, у коммутатора два преимущества перед концентратором. Во-первых, поскольку коллизии отсутствуют, емкость расходуется более эффективно. Во-вторых, и это очень важно, благодаря коммутатору разные станции могут посылать свои кадры одновременно. Эти кадры достигнут портов коммутатора и перейдут по внутренней плате устройства на правильные выходные порты. Однако так как на один выходной порт может быть одновременно отправлено два кадра, внутри коммутатора должен быть реализован буфер для временного хранения входных кадров, если моментальная доставка на выходной порт невозможна. В целом, эти усовершенствования дают большой выигрыш в производительности, который с концентратором невозможен. Общую производительность системы можно увеличить на порядок, в зависимости от числа портов и схем пересылки трафика.

Изменения в технологии портов, на которые пересылаются кадры, также дают преимущества, связанные с безопасностью. Большинство интерфейсов локальных сетей (сетевых адаптеров) работают в ≪ неразборчивом режиме ≫ (promiscuous mode), когда все кадры передаются на все компьютеры, а не только адресату. Если применяется концентратор, то каждый подключенный к нему компьютер может видеть трафик, пересылаемый между всеми остальными компьютерами. Шпионы и сплетники очень любят эту особенность. Коммутатор передает трафик только на порты адресатов. Такое ограничение обеспечивает лучшую изоляцию: трафик не ≪сбегает≫ и не попадает в нечистые руки. Однако если вопрос безопасности стоит в вашей организации очень серьезно, в дополнение к этому лучше шифровать трафик.

Так как коммутатор ожидает на каждом входном порту кадры Ethernet, можно использовать некоторые из этих портов в качестве концентраторов. На рис. 2 порт в правом верхнем углу соединен не с одной станцией, а с 12-портовым концентратором. Прибывая в концентратор, кадры состязаются самым обычным образом, включая столкновения и двоичную выдержку. Удачливые кадры попадают в коммутатор через концентратор и подвергаются там той же процедуре, что и все остальные входящие кадры. Коммутатор не знает о том, что им пришлось с боем прорываться к нему. Оказавшись в коммутаторе, они перенаправляются на нужные выходные линии черезвысокоскоростную объединяющую плату. Также возможно, что адресатом была одна из линий, подключенных к концентратору; это означает, что кадр уже был доставлен, так что коммутатор просто удаляет его. Концентраторы проще и дешевле коммутаторов, но из-за стремительного удешевления последних они находятся под угрозой исчезновения. В современных сетях в основном применяется коммутируемый Ethernet. Тем не менее все еще существуют действующие концентраторы.




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Стоимость размещения сроком на 1 месяц, на одном модуле. | Доступные материалы!

Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 1814. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Типовые ситуационные задачи. Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт. ст. Влияние психоэмоциональных факторов отсутствует. Колебаний АД практически нет. Головной боли нет. Нормализовать...

Шов первичный, первично отсроченный, вторичный (показания) В зависимости от времени и условий наложения выделяют швы: 1) первичные...

Предпосылки, условия и движущие силы психического развития Предпосылки –это факторы. Факторы психического развития –это ведущие детерминанты развития чел. К ним относят: среду...

Анализ микросреды предприятия Анализ микросреды направлен на анализ состояния тех со­ставляющих внешней среды, с которыми предприятие нахо­дится в непосредственном взаимодействии...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия