В начале 1973 г. на одной из северных баз ВВС в США прошло совещание, в котором среди прочих приняли участие все главные действующие лица в области компьютерных сетей: Ларри Робертс (ARPA), Норман Абрамсон (создатель сети ALOHA), Боб Меткалф (Robert Metcalfe, будущий изобретатель Ethernet), Лен Клейнрок и Фоуад Тобаги (Fouard Tobagi) (оба - известные теоретики, специалисты в области теории вероятности и сетей массового обслуживания). Обсуждались протоколы доступа к каналу передачи данных. У своеобразной "тайной вечери", о которой через тридцать лет рассказал Ф.Тобаги, оказались удивительно далеко идущие последствия. После него база ВВС почему-то меняет свое название на Rockwell International, а Боб Меткалф 22 мая подает в фирме Xerox записку с предложением создать Ethernet!
Первая ЛВС Ethernet, созданная Бобом Меткалфом и Дэвидом Боггсом в исследовательском центре PARC (Palo Alto Research Centre) фирмы Xerox, работала со скоростью 2,944 Мбит/с и соединяла друг с другом два компьютера. Эти компьютеры имели собственные имена "Майкельсон" и "Морли" - по имени двух ученых (Michelson и Morley) XIX века, доказавших, что "эфира" (ether) не существует.
Позже Меткалф сформулировал так называемый закон Меткалфа, служивший верой и правдой, когда надо было обосновать необходимость создания ЛВС: стоимость ЛВС с ростом числа узлов растет линейно, а ценность - пропорционально квадрату числа узлов. Немного о создателе Ethernet
Боб Меткалф имел достаточно богатую биографию к моменту создания своего главного детища. Он родился в Бруклине в 1946 г. в семье техника по ракетным гироскопическим системам. Будучи учеником восьмого класса, он выполнил свою первую "научную работу" - из запчастей железной дороги, которую ему соорудил в подвале дома отец, сконструировал устройство, выполнявшее суммирование двух чисел. Это устройство школьный учитель назвал "компьютером". Способности Меткалфа были таковы, что в последнем классе школы он мог посещать специальные курсы в Колумбийском университете для особо одаренных детей, где познакомился с первой мини-ЭВМ фирмы DEC PDP-8 и даже пытался писать для нее программу. С этим периодом связан забавный и знаменательный эпизод. Как говорит Меткалф, в один прекрасный день, придя в университет, он обнаружил, что компьютер украли. А стоил он 30 тыс. долл.! Ужасаясь, что ему придется всю жизнь расплачиваться за пропажу, Меткалф нашел все-таки в себе силы позвонить в DEC и сообщил о случившейся беде. На следующий день в университете появился человек, отвечавший за маркетинг, который предоставил компьютер. С ним пришли два специалиста по связям с общественностью. Они вели себя так, как будто собирались открывать Всемирную выставку. Они заявили, что фирма DEC сделала первый в мире компьютер, достаточно маленький для того, чтобы его можно было УКРАСТЬ!
В Массачусетском технологическом институте Меткалф занимался теорией пакетной передачи информации (тема его докторской диссертации), а кроме того, принял участие в работах по созданию сети ARPANET. Так что, перейдя в фирму Xerox в команду, занимавшуюся проектированием лазерного принтера, он получил задание разработать систему связи компьютера с этим будущим принтером (как в одном из своих интервью объясняет сам Боб Меткалф: "Поскольку я был сетевым чучелом"). Объем информации, которую предстояло вывести на страницу принтера, составлял примерно 1 Мбит, а печатать надо было по одной странице в секунду, следовательно, необходимая скорость передачи данных по сети должна была превысить 1 Мбит/с. Получалось, что протоколы типа RS-232 не годились и требовалось что-то более производительное. Хронология развития Ethernet
В 1977 г. в японские ученые М. Токоро (Mario Tokoro - в последующем вице-президент компании Sony) и К. Тамару (Kiichirou Tamaru) разработали способ использования Ethernet в радиоканале (Acknowledging Ethernet). В процессе передачи по радиоканалу невозможно осуществить прием информации, а значит, невозможно и установить, имела ли место коллизия. Авторы предложили по окончании приема информационного блока сообщения посылать в ответ небольшой пакет подтверждения. Отсутствие такого подтверждения и должно было говорить о коллизии. Эта работа стала первой ступенькой к современным радио ЛВС IEEE 802.11 и IEEE 802.15.
Ровно через год Международная организация стандартизации разработала семиуровневую модель открытой сетевой архитектуры, ставшую своеобразным "переводчиком" для разнородных сетевых разработок: стало ясно, как они соотносятся друг с другом. В том же 1978 г. появился первый вариант стандарта ARINC-429, до настоящего времени исправно служащий в авиации. Топология ЛВС в соответствии с этим стандартом была очень проста: практически точка - точка, поскольку на витой паре шины лишь одно устройство имело право передавать, остальные (а их могло быть несколько) должны были только слушать. Если требовался двунаправленный обмен, прокладывали второй канал ЛВС. Столь же просто осуществлялось и кодирование сигналов: положительный импульс означал передачу единицы, отрицательный - нуля.
В 1979 г. в США три фирмы - Xerox, DEC и Intel - объединили свои усилия, чтобы стандартизовать Ethernet. Произошло это при посредничестве Боба Меткалфа, который считает это объединение даже более важной своей заслугой, чем изобретение самой Ethernet. Аргументы, "добившие" конкурирующие стороны, были просты: объединение усилий для стандартизации многократно увеличивало общий сбыт изделий и повышало прибыль каждой компании.
4 июля того же 1979 г. Боб Меткалф с помощью фирмы DEC основал компанию 3Com (тройная аббревиатура от COMputer COMmunications COMpability - совместимость компьютерных коммуникаций). В задачу компании входило производство сетевого оборудования, соответствующего будущему стандарту Ethernet.
В сентябре 1979 г. была опубликована работа, посвященная приоритетно-кодовым методам доступа к шине ЛВС, явившая собой одну из первых попыток радикального избавления от коллизий в Ethernet (J. Capetanakis, "Tree Algorithms for Packet Broadcast Channels"). Совместный труд DEC, Intel и Xerox завершился 30 сентября 1980 г. опубликованием работы по стандартизации Ethernet, первого варианта этого стандарта.
Далее развитие Ethernet шло «семимильными шагами»:
. март 1981 - фирмой 3com представлен Ethernet - трансивер.
. сентябрь 1982 - первый сетевой адаптер для персонального компьютера.
. 1983 - появление спецификации IEEE 802.3, определена шинная топология сети 10base5 (толстый Ethernet) и 10base2 (тонкий Ethernet). Скорость передачи 10 Мбит/сек. Определено предельное расстояние между точками одного сегмента - 2, 5 км.
Толстый Ethernet – сеть на толстом коаксиальном кабеле, имеющем диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина кабельного сегмента – 500 м.
Прокладка самого кабеля почти одинакова для всех типов коаксиального кабеля.
Для подключения компьютера к толстому кабелю используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер подсоединен непосредственно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный трансиверный кабель, максимальная длина которого 50 м. На обоих его концах находятся 15-контактные DIX-разъемы (Digital, Intel и Xerox). С помощью одного разъема осуществляется подключение к трансиверу, с помощью другого – к сетевой плате компьютера.
Трансиверы освобождают от необходимости подводить кабель к каждому компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется длиной трансиверного кабеля.
Создание сети при помощи трансивера очень удобно. Он может в любом месте в буквальном смысле «пропускать» кабель. Эта простая процедура занимает мало времени, а получаемое соединение оказывается очень надежным.
Кабель не режется на куски, его можно прокладывать, не заботясь о точном месторасположении компьютеров, а затем устанавливать трансиверы в нужных местах. Крепятся трансиверы, как правило, на стенах, что предусмотрено их конструкцией.
При необходимости охватить локальной сетью площадь большую, чем это позволяют рассматриваемые кабельные системы, применяется дополнительные устройства – репитеры (повторители). Репитер имеет 2-портовое исполнение, т.е. он может объединить 2 сегмента по 185 м. Сегмент подключается к репитеру через Т-коннектор. К одному концу Т-коннектора подключается сегмент, а на другом ставится терминатор.
В сети может быть не больше четырех репитеров. Это позволяет получить сеть максимальной протяженностью 925 м.
Существуют 4-портовые репитеры. К одному такому репитеру можно подключить сразу 4 сегмента.
Длина сегмента для Ethernet на толстом кабеле составляет 500 м, к одному сегменту можно подключить до 100 станций. При наличии трансиверных кабелей до 50 м длиной, толстый Ethernet может одним сегментом охватить значительно большую площадь, чем тонкий. Эти репитеры имеют DIX-разъемы и могут подключаться трансиверами, как к концу сегмента, так и в любом другом месте.
Очень удобны совмещенные репитеры, т.е. подходящие и для тонкого и для толстого кабеля. Каждый порт имеет пару разъемов: DIX и BNC, но он не могут быть задействованы одновременно. Если необходимо объединять сегменты на разном кабеле, то тонкий сегмент подключается к BNC-разъему одного порта репитера, а толстый – к DIX-разъему другого порта.
Репитеры очень полезны, но злоупотреблять ими не стоит, так как они приводят к замедлению работы в сети.
[pic]
Шинная топология – толстая сеть
Тонкий Ethernet использует кабель типа RG-58A/V (диаметром 0,2 дюйма). Для маленькой сети используется кабель с сопротивлением 50 Ом. Коаксиальный кабель прокладывается от компьютера к компьютеру. У каждого компьютера оставляют небольшой запас кабеля на случай возможности его перемещения. Длина сегмента 185 м, количество компьютеров, подключенных к шине – до 30.
После присоединения всех отрезков кабеля с BNC-коннекторами (Bayonel- Neill-Concelnan) к Т-коннекторам (название обусловлено формой разъема, похожей на букву «Т») получится единый кабельный сегмент. На его обоих концах устанавливаются терминаторы («заглушки»). Терминатор конструктивно представляет собой BNC-коннектор (он также надевается на Т-коннектор) с впаянным сопротивлением. Значение этого сопротивления должно соответствовать значению волнового сопротивления кабеля, т.е. для Ethernet нужны терминаторы с сопротивлением 50 Ом.
Шинная топология – тонкая сеть Достоинства: В топологии “шина” выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке. Недостатки: Несколько труднее найти неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети.
. 1985 - выпущена вторая версия спецификации IEEE 802.3 (Ethernet
II), в которой были внесены небольшие изменения в структуру заголовка пакета. Сформирована жесткая идентификация Ethernet устройств (МАС - адреса). Был создан список адресов, в котором любой производитель может зарегистрировать уникальный диапазон
(сейчас это стоит всего $ 1250).
. Сентябрь 1990 - IEEE утверждает технологию 10baseT (витая пара) с физической топологией звезда и концентраторами (hub).
Логическая топология CSMA/CD не изменилась. В основу стандарта легли разработки Synoptics Communications под общим названием
LattisNet.
Ethernet на витой паре.
Витая пара – это два изолированных провода, скрученных между собой. Для Ethernet используется 8-жильный кабель, состоящий из четырех витых пар. Для защиты от воздействия окружающей среды кабель имеет внешнее изолирующее покрытие.
Основной узел на витой паре – hub (в переводе называется накопителем, концентратором или просто хаб). Каждый компьютер должен быть подключен к нему с помощью своего сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м. На концах кабельных сегментов устанавливаются разъемы RJ- 45. Одним разъемом кабель подключается к хабу, другим – к сетевой плате. Разъемы RJ-45 очень компактны, имеют пластмассовый корпус и восемь миниатюрных площадок.
Хаб – центральное устройство в сети на витой паре, от него зависит ее работоспособность. Располагать его надо в легкодоступном месте, чтобы можно было легко подключать кабель и следить за индикацией портов.
Хабы выпускаются на разное количество портов – 8, 12, 16 или 24. Соответственно к нему можно подключить такое же количество компьютеров.
Звездообразная топология Достоинства: При соединении типа “звезда” легко искать неисправность в сети. Недостатки: Оно не всегда надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.
. 1990 - фирма "Kalpana" (впоследствии быстро купленная вместе с разработанным коммутатором CPW16 начинающим гигантом "Cisco") предлагает технологию коммутации, основанную на отказе от использования разделяемых линий связи между всеми узлами сегмента.
. 1992 - начало применения коммутаторов (swich). Используя адресную информацию, содержащуюся в пакете (МАС адрес), коммутатор организует независимые виртуальные каналы между парами узлов. Коммутация фактически незаметно для пользователя преобразует недетерминированную модель Ethernet (с конкурентной борьбой за полосу пропускания), в систему с адресной передачей данных.
. 1993 - спецификации IEEE 802. 3x, появляется полный дуплекс и контроль соединения для 10baseT, спецификация IEEE 802. 1p добавляет групповую адресацию и 8 - ми уровневую систему приоритетов.
. В июне 1995 введен Fast Ethernet стандарт IEEE 802. 3u (100BaseT).
Технология Fast Ethernet IEEE 802.3U.
Скорость передачи информации 100 Мбит/с. Fast Ethernet организуется на витой паре или оптоволокне.
В сети Fast Ethernet организуются несколько доменов конфликтов, но с обязательным учетом класса повторителя, используемого в доменах.
Репитеры Fast Ethernet (IEEE 802.3U) бывают двух классов и различаются по задержке в мкс. Соответственно в сегменте (логическом) может быть до двух репитеров класса 2 и один репитер класса 1. Для Ethernet (IEEE 802.3) сеть подчиняется правилу 5-4-3-2-1.
Правило 5-4-3-2-1 гласит: между любыми двумя рабочими станциями не должно быть более 5 физических сегментов, 4 репитеров (концентраторов), 3 «населенных» физических сегментов, 2 «населенных» межрепитерных связей (IRL), и все это должно представлять собой один коллизионный домен (25,6 мкс).
Физически из концентратора «растет» много проводов, но логически это все один сегмент Ethernet и один коллизионный домен, в связи с ним любой сбой одной станции отражается на работе других. Поскольку все станции вынуждены «слушать» чужие пакеты, коллизия происходит в пределах всего концентратора (на самом деле на другие порты посылается сигнал Jam, но это не меняет сути дела). Поэтому, хотя концентратор – это самое дешевое устройство и, кажется, что оно решает все проблемы заказчика, советуем постепенно отказаться от этой методики, особенно в условиях постоянного роста требований к ресурсам сетей, и переходить на коммутируемые сети. Сеть их 20 компьютеров, собранная на репитерах 100 Мбит/с, может работать медленнее, чем сеть из 20 компьютеров, включенных в коммутатор 10 Мбит/с. Если раньше считалось «нормальным» присутствие в сегменте до 30 компьютеров, то в нынешних сетях даже 3 рабочие станции могут загрузить весь сегмент.
. В 1999 г. альянс GEA сумел разработать спецификацию гигабитовой сети с длиной сегмента 100 м при использовании в качестве среды передачи неэкранированной витой пары. Стандарт называется 1000Base-T и является продолжателем традиций формата 100Base-T4
Типы сетей Ethernet
|Название |Физическая топология и |Скорость | | |кабель |передачи | | | |Мбит/с | |10Base2 |Шинная, тонкий коаксиальный |10 | |10BaseS |Шинная, толстый коаксиальный|10 | |Fast Ethernet|Звездообразная, витая пара |100 | |Gigabit |Звездообразная, |1000 | |Ethernet |оптоволоконный | | | | | |
Заключение
Следуя из того, какого прогресса смогли сетевые технологии достичь за последние годы, не трудно догадаться, что в ближайшее время скорость передачи данных по локальной сети возрастет минимум вдвое. Привычный десятимегабитный Ethernet, долгое время занимающий главенствующие позиции активно вытесняется более современными и существенно более быстрыми технологиями передачи данных.
На этом историю можно закончить - Ethernet принял вполне современные очертания. Развитие технологии на этом, конечно, не остановилось.
Использованная литература
1. Андерсон К. Минаси М. Локальные сети. Полное руководство: К.:
ВЕК+, М.: ЭНТРОП, СПб.: КОРОНА принт, 1999. – 624 с.
2. Косарев В.П. Ерёмин Л.В. Компьютерные системы и сети. - М.:
Финансы и статистика, 1999. – 464 с.
3. Н. Олифер, В. Олифер. Базовые технологии локальных сетей
4. Э.А. Якубайтис, «Информатика-электроника-сети». М., «Финансы и статистика», 1989
5. Материалы сайта www.chitforum.ru
6. Материалы сайта docs.gets.ru
7. Материалы сайта faqs.org.ru
-----------------------
Страницы: 1, 2
