Компьютерные сети: технология Ethernet

Тема в разделе "Статьи и обсуждения", создана пользователем redman, 9 июн 2018.

  1. redman

    redman
    Expand Collapse
    Публикатор
    Команда форума

    Регистрация:
    13 ноя 2017
    Сообщения:
    8.505
    Симпатии:
    4.875
    Розыгрышей:
    41
    FT Coin:
    $556,63
    Ethernet – технология локальных сетей, отвечающая за передачу данных по кабелю, доступную для устройств компьютерных и промышленных сетей. Данная технология располагается на канальном (подуровни LLC и MAC) и физическом уровнях модели OSI.

    [​IMG]

    Классификация Ethernet
    По скорости передачи данных существуют такие технологии:

    1. Ethernet – 10 Мб/с
    2. Fast Ethernet – 100 Мб/с
    3. Gigabit Ethernet – 1 Гб/с
    4. 10G Ethernet – 10 Гб/с
    Современное оборудование позволяет достигать скорости в 40 Гб/с и 100 Гб/с: такие технологии получили название 40GbE и 100GbE соответственно.

    Также стоит выделить классический и коммутируемый Ethernet. Первый изначально использовал разделяемую среду в виде коаксиального кабеля, который позже был вытеснен концентраторами (hub). Основные недостатки – низкая безопасность и плохая масштабируемость (искажение данных при одновременной передаче 2-мя и более компьютерами, также известное как «коллизия»).

    [​IMG]

    Коммутируемый Ethernet является более новой и усовершенствованной технологией, которая используется по сей день. Чтобы устранить недостатки предыдущей версии, разделяемую среду исключили и использовали соединение точка-точка. Это стало возможным благодаря новым устройствам под названием «коммутаторы» (switch).

    [​IMG]

    Классический Ethernet
    Классическая технология Ethernet давно и успешно заменена новыми технологиями, но некоторые нюансы работы сохранились. Рассмотрим классическую версию.

    Физический уровень включает в себя 3 варианта работы Ethernet, которые зависят от сред передачи данных. Это:

    • коаксиальный кабель
    • витая пара
    • оптоволокно
    Канальный, в свою очередь, включил методы доступа, а также протоколы, что ничем не отличаются для различных сред передачи данных. Подуровни LLC и MAC в классической технологии присутствуют вместе.

    MAC-адреса позволяют идентифицировать устройства, подключенные к сети Ethernet, и идентичных при этом быть не должно, в противном случае из нескольких устройств с одинаковыми адресами будет работать только одно.

    По типам MAC-адреса разделяются на:

    • Индивидуальные (для отдельных компьютеров).
    • Групповые (для нескольких компьютеров).
    • Широковещательные (для всех компьютеров сети).
    Адреса могут назначаться как производителем оборудования (централизованно), так и администратором сети (локально).

    Технология Ethernet и формат кадра:

    [​IMG]

    Также не стоит забывать о коллизиях. Если сигнал, который принят, отличается от переданного, это означает, что произошла коллизия.

    Технология CSMA/CD разработана с учетом возникновения коллизий и предполагает их контроль. Модель CSMA/CD выглядит следующим образом:

    [​IMG]

    Классический Ethernet плох тем, что становится неработоспособным при нагрузке более чем 30%.

    Коммутируемый Ethernet
    На сегодняшний день это наиболее оптимальная альтернатива, которая полностью исключает возможность появления коллизий и связанных с ними проблем.

    Суть коммутируемого Ethernet в том, что вместо хаба используется свич (коммутатор) – устройство, которое работает на канальном уровне и обладает полносвязной топологией, что обеспечивает соединение всех портов друг с другом напрямую по технологии точка-точка.

    Таблицы коммутации есть в каждом таком устройстве. Они описывают, какие компьютеры к какому порту свича подключены. Чтобы узнать MAC-адреса, используется алгоритм обратного обучения, а для передачи данных – алгоритм прозрачного моста.

    Простейшая таблица коммутации:

    [​IMG]

    Алгоритм обратного обучения работает таким образом: коммутатор принимает кадры, анализирует заголовок и извлекает из него адрес отправителя. Таким образом, к определенному порту подключен компьютер с конкретным MAC-адресом.

    Прозрачный мост не требует настройки и так назван за счет того, что он не заметен для сетевых устройств (у него нет своего MAC-адреса). Коммутатор принимает кадр, анализирует заголовок, извлекает из него адрес получателя и сопоставляет его с таблицей коммутации, определяя порт, к которому подключено устройство. Таким образом, кадр передается на конкретный порт получателя, а не на все порты, как в случае с концентратором. Если же адрес не найден в таблице, коммутатор работает так же, как и хаб.

    Итоги
    Технология Ethernet претерпела немало изменений с момента своего появления. Сегодня она способна обеспечить высокоскоростное соединение, лишенное коллизий и не ограниченное небольшой нагрузкой сети, как это было в случае с классическим Ethernet.

    В современных локальных сетях используются коммутаторы, которые по своей функциональности значительно эффективнее концентраторов. Больше нет разделяемой среды и связанных с ней коллизий, затрудняющих работу с сетью. Свичи анализируют заголовки и передают кадры только конечному получателю по принципу точка-точка. Способны «изучать» сеть благодаря таблице коммутации и алгоритму обратного обучения.

    Плюсами коммутируемого Ethernet являются масштабируемость, высокая производительность и безопасность.
     
Яндекс.Метрика
iHax Community