49. Ethernet 10Base-5: основные характеристики.

Число 10 обозначает номинальную битовую скорость передачи данных этих стандартов 10 Мбит/с, а слово Base – метод передачи на базе частоты 10 МГц.

Преимущества:

- хорошая защищенность кабеля от внешнего воздействия

- сравнительно большое расстояние между узлами

- возможность простой переменной работы станции в пределах длины кабеля-отвода.

Недостатки:

- высокая стоимость кабеля

- сложность его прокладки из-за большой жёсткости

- потребность в специальных инструментах для закладки кабеля

- остановка работы всей сети при повреждении кабеля или плохом соединении

- необходимость заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установленных компьютеров.

Мин расстояние между точками подключения – 2,5 м. Мах длина сегмента сети – 500 м. Мах число узлов на сегмент сети – 100. Мах количество сегментов – 5. Мах расстояние от трансивера до адаптера – 50 м.

Трансивер позволяет устройству передавать и получать информацию из сети, а также определять коллизии в среде передачи. 10Base-5 используется отдельный внешний трансивер и трансиверный кабель для каждого устройства.

50. Правило 5-4-3.

(5 сегментов, 4 повторителя, 3 нагруженных сегмента). Ограниченное число повторителей объясняется дополнительной задержкой распространения сигнала, который они вносят. Применение повторителей увеличивает время двойного распространения сигнала, который для надёжности распространения коллизий не должно превышать время передачи кадра мин длины, т.е. кадра в 1-2 байта или 576 бит. Каждый повторитель подключается к сегменту одним своим трансивером, поэтому к нагружаемому сегменту можно подключить не более 99 узлов. Мах число узлов в сети: 99 * 3=297 узлов.

51. Ethernet 10Base-2: основные характеристики.

Мин расстояние между точками подключения – 0,5 м. Мах длина сегмента сети – 185 м. Мах число узлов на сегмент сети – 185 м. Мах число узлов на сегмент сети – 30. Мах число сегментов – 5. Сегмент оканчивается терминаторами, один из которых заземлён.

10Base-2 использует внутренние трансиверы, встроенные в схему контроллерами, а рабочие станции подключаются к кабелю при помощи Т-коннекторов.

Преимущества:

- простота в установке

- дешевизна

Недостатки такие же как и у 10Base-5.

52. Ethernet 10Base-t: основные характеристики.

Среда передачи – неэкранированная витая пара (UTP) категории 3 или выше. Причем для соединения устройств задействованы 2 пары на приём и передачу данных.

Физическая топология – «звезда». Мах длина кабеля между устройствами – 100 м(для UTP 3 категории) и 150 м(для UTP 5 категорий). Мах длина сегмента сети – 500 м.

Под сегментом здесь понимается расстояние от кабеля-станции до первоначального концентратора. Для расширения сети хабы могут каскадно соединены друг с другом, образуя древовидную топологию с единственным хабом в вершине. Мах количество устройств – 1024.

Преимущества: надёжность и удобство, обусловлено применением топологии «звезда»

Недостатки: необходимость концентратора и большого количества кабелей.

53. Правило четырех хабов.

Правило 4 хабов — это правило построения сети (или подсети) с одним доменом коллизий: максимальное количество хабов между любыми двумя станциями не должно быть больше четырех.

Если при построении сети используются и повторители, и хабы, то при проверке правила 4 хабов повторитель приравнивается к хабу (фактически повторитель и есть хаб с двумя портами).

Когда сеть при помощи коммутаторов или маршрутизаторов разбита на несколько доменов коллизий, правило 4 хабов работает независимо в каждом домене, но не относится ко всей сети в целом.

54. Ethernet 10Base-F: основные характеристики. Представляет собой первый стандарт комитета 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet. Он гарантирует длину оптоволоконной связи между повторителями до 1 км при общей длине сети не более 2500 м. мах число повторителей между любыми узлами сети – 4. Очевидно, что в силу высокой стоимости такие сети используются в основном в корпоративном секторе рынка и по карману они достаточно крупным предприятиям, располагающим необходимыми средствами для организации подобной системы. Сеть10Base-F имеет звездообразную топологию. Компьютеры каждого сегмента такой сети подключаются к хабу, который, в свою очередь, соединяется с внешним трансивером сети10BaseF. Задача трансивера состоит в том, чтобы, получив из своего сегмента сети электрический сигнал, трансформировать его в оптический и передать в оптоволоконный кабель. Приемником оптического сигнала является аналогичное устройство, которое превращает его в последовательность электрических импульсов, направляемых в удаленный сегмент сети.

Недостатки:

- недостаточная пропускная способность базовых технологий на процесс Intel с шиной PCI (133 Мбайт/с).

- технология FDDI применяется в магистральных сетях. Из-за своей дороговизны и сложности управления она не стала стандартом локальной сети.

55. Fast Ethernet: время появления, виды технологий, основные характеристики. Идея Fast Ethernet родилась в 1992 году. В августе 1993 года группа производителей объединилась в союз Fast Ethernet (Fast Ethernet Alliance, FEA).

Стандарт IEEE 802.3а для сетей Fast Ethernet именуется 100Base-X, что представляет собой общее название для нескольких технологий передачи данных, которые в свою очередь названы 100Base-T, 100Base-TX, 100Base-T4, 100Base-T2 и 100Base-FX.

· 100Base-TX — витая пара категории 5, расстояние – 100м (две пары в кабеле).

· 100Base-T— витая пара, расстояние – 100м.

· 100Base-T4 — витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м, нету дуплекса – есть

полудуплекс (четыре пары в кабеле).

· 100Base-T2— — витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м.

· 100Base-FX —используется дуплексный одномодовый или многомодовый

оптоволоконный кабель, расстояние для одномодового – 20км, для могомодового – 2км.

Число 100 в указанных обозначениях обозначает битовую скорость передачи в этих стандартах — 100 Мбит/с.

56. Gigabit Ethernet: время появления, виды технологий, основные характеристики. Летом 1996 года было объявлено о создании группы 802.3z для разработки протокола максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000Мбит/с.

Для достижения битовой скорости 1000Мбит/с решили использовать оптоволоконный кабель. Разработчики Gigabit Ethernet сохранили все форматы кадров Ethernet, полудуплексную версию протокола поддерживающего метод доступа CSMA/CD и полнодуплекс, работающий с коммутаторами, поддержку всех основных видов кабелей, используемых в Ethernet и Fast Ethernet. Был изменён минимальный размер кадра (увеличен с 64 до 512 байт), диаметр сети стал около 200 м, конечным узлам было разрешено передавать несколько кадров без передачи среды другим узлам (до 8192 байт).

Стандарты Gigabit Ethernet на оптоволокне:

-1000Base-SX – оптический MMF интерфейс (многомодовое волокно) на длине волны 0,85 мкм.

-1000Base-LX – оптический SMF интерфейс (одномодовое волокно)на длине волны 1,3 мкм. Максимальная длина оптоволоконного сегмента равна 5000м. В данном классе может быть использовано и многомодовое волокно, при этом расстояние не превышает 550м.

-1000Base-СX – UTP cat 5, до 25м

Первая версия стандарта была рассмотрена в январе 1997 года, а окончательно стандарт 802.3z был принят 29 июня 1998 года на заседании комитета IEEE 802.3. Работы по реализации Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 были переданы специальному комитету 802.3ab.

Стандарт IEEE 802.3ab – 1000Base-T – интерфейс с использованием кабеля UTP CAT5.

В стандарте 802.3z определены следующие типы физической среды:

- одномодовый волоконно-оптический кабель

- многомодовый волоконно-оптический кабель 61,5/125

- многомодовый волоконно-оптический кабель 50/125

- двойной коаксиал с волновым сопротивлением 75 Ом

Наиболее распространено многомодовое оптоволокно с соотношением диаметров сердечника к оболочке 62,5 на 125 мкм.

Одномодовое оптоволокно имеет один стандартизированный размер – 9мкм (плюс-минус 1мкм).

57. 10 Gigabit Ethernet.

Работа над стандартом 10 Gigabit Ethernet началась в 1999 году и была завершена в 2002 году.

Особенности 10GE:

- сохранён формат кадра (MAC подуровень)

- передача только в полнодуплексном режиме

- в качестве среды передачи используется оптоволокно (преимущественно одномодовое)

- метод доступа CSMA/CD не нужен

Стандарты 10GE (802.3ae):

- 10GBASE-SR – поддерживает расстояние д 300м с использованием нового многомодового волокна

- 10GBASE-LR – использует лазеры на 1310нм и одномодовое оптоволокно, что позволяет достичь расстояния до 10км.

10GBASE-LX4 – используется уплотнение по длине волны (WDM) для поддержки расстояний от 240м до 300м по многомодовому волокну. Это достигается использованием четырёх отдельных лазеров, работающих со скоростью 3,25 Гбит/с в диапазоне 1300нм на одной длине волны.

10GBASE-ER(extended reach) – использует 1550нм-лазеры и осуществляет передачу по одномодовому оптоволокну со скоростью 10.3125 Гбит/с на расстояния до 40 км.

В феврале 2004 года Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) была поставлена задача разработать стандарт 10 Gigabit Ethernet «по меди» (т.е. для медного кабеля). В июне 2006 года был ратифицирован стандарт 802.3an, описывая приложение 10Gbase-T, которое может использоваться на UTP и STP категории 6.

4 направления по которым шла работа:

- ослабление помех

- ускорение аналогово-цифрового преобразования

- улучшение кабеля

- усовершенствование кодировки

58. 40G и 100G Ethernet

Стандарт основан на IEEE 802.3: не меняется ни формат фрейма, ни его размеры, ни полнодуплексный принцип работы. 

LLC (Logical Link Control) и MAC (Media Access Control) уровни, соответствующие Layer 2 модели OSI, остаются без принципиальных изменений. MAC подключается к среде передачи (media) через PHY уровень (соответствует Layer 1 OSI). В свою очередь, PHY уровень включает подуровни PCS (Physical Coding Sublayer), PMA (Physical Medium Attachment), PMD (Physical Media Dependent), а также, опционально, FEC (Forward Error Correction).

RS (Reconciliation Sublayer) — подуровень согласования, который передает последовательность бит от MAC-уровня в MII (Media Independent Interface). Интерфейсов MII в стандарте описано два: XLGMII для 40Гбит/с (римские XL=40) и CGMII для 100Гбит/с (римское С=100). Они базируются на прежнем XGMII (10Гбит/с) и являются логическими, внутрисхемными интерфейсами, обеспечивающими 64-битные (8 полос по 8 бит) каналы приема/передачи данных к PHY (физическому уровню). Также MII обеспечивает тактовую частоту 625 МГц для 40 Гбит/с и 1.5625 ГГц для 100 Гбит/с и на прием, и на передачу.

PCS отвечает за кодирование и скремблирование битового потока при передаче и обратные действия при приеме. Используется та же схема кодирования, что и в 10G — 64B/66B (66 бит линейного кода на 64 бита данных). Для реализации высоких скоростей была разработана специальная MLD методика (Multilane Distribution), суть которой заключается в round-robin чередовании 66-битных блоков данных по нескольким полосам (не знаю, как тут более адекватно перевести «lane»). Преимуществом этой методики является её полная реализуемость на CMOS, что позволит в итоге максимально снять нагрузку по обработке битового потока с электроники, встроенной в оптический интерфейс, а это упростит его функциональность (читай — повысит надежность) и заметно снизит стоимость.  Периодическая вставка маркеров в поток битов позволяет на принимающей стороне компенсировать возможные сдвиги битовых групп и полностью восстановить начальный агрегатный сигнал. PMA обеспечивает преобразование кодовых групп в последовательный сигнал (serialize) и обратный процесс (deserialize). Конкретная реализация PMA зависит от подуровня PMD, т.е., по сути, от типа среды и передатчика. Ну и, наконец, PMD отвечает за передачу последовательности битов в физическую среду через MDI (Media Dependent Interface).

Оптика предполагает использование волнового уплотнения — на 40G CDWM (Coarse Wave Division Multiplexing), на 100G — DWDM (Dense Wave Division Multiplexing) технологии.

Форм-фактором для стандарта предполагается сделать CFP (C form-factor pluggable) так же, как для 10G форм-фактором стал XENPAK. Для этого, как там у них принято, заключено Multisource Agreement, чтобы согласовать все необходимые параметры между разными производителями.