Огляд технологій, які застосовуються для побудови локальних мереж

Розміщення наскрізного посилання

Різні реалізації - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet - забезпечують пропускну здатність відповідно 10, 100 та 1000 Мбіт/с.

	Ethernet	Fast Ethernet	Gigabit Ethernet
Номінальна швидкість передачі інформації, Мбіт/с	10	100	1000
Середовище передачі	Віта пара, коаксіал, оптоволокно	Віта пара, оптоволокно	Віта пара, оптоволокно
Варіанти реалізації	10 Base2, 10 BaseT, 10 Base5, 1 Base5, 10 Broad36	100 Base-TX, 100 Base-FX, 100 Base-T4	1000Base-X 1000Base-LX 1000Base-SX 1000Base-CX 1000Base-T
Топологія	Шина, зірка	Зірка	Зірка

Основний недолік мереж Ethernet обумовлений методом доступу до середовища передачі: за наявності в мережі великої кількості станцій, що одночасно передають, зростає кількість колізій, а пропускна здатність мережі падає. В екстремальних випадках швидкість передачі мережі може впасти до нуля. Але навіть у мережі, де середнє навантаження не перевищує максимально допустиму рекомендовану (30-40% загальної смуги пропускання), швидкість передачі становить 70-80% від номінальної. Певною мірою цей недолік може бути усунений застосуванням комутаторів замість концентраторів (hub). При цьому трафік між портами, підключеними до передавального та приймаючого мережних адаптерів, ізолюється від інших портів та адаптерів.

Дуже суттєвою перевагою різних варіантів Ethernet є зворотна сумісність, яка дозволяє використовувати їхразом у мережі, часом навіть змінюючи існуючу кабельну систему.

Ця технологія настільки поширена і різноманітна, що заслуговує на окремий огляд.

У 1970 році ця технологія була розроблена компанією IBM, а потім стала основою стандарту IEEE 802.5. Token Ring є мережею із передачею маркера. Кабельна топологія - зірка або кільце, але логічно дані завжди передаються послідовно від станції до станції по кільцю. При цьому способі організації передачі інформації через мережу циркулює невеликий блок даних - маркер. Кожна станція приймає маркер і може утримувати його протягом певного часу. Якщо станції не потрібно передавати інформацію, вона просто передає маркер наступної станції. Якщо станція починає передачу, вона модифікує маркер, який перетворюється на послідовність "початок блоку даних", після якого слідує власне інформація. На час проходження даних маркер у мережі відсутня, таким чином інші станції не мають можливості передачі та колізії неможливі в принципі. При проходженні станції призначення інформація приймається, але продовжує передаватися, доки досягне станції-відправника, де видаляється остаточно. Для обробки можливих помилок, внаслідок яких маркер може бути втрачений, у мережі є станція з особливими повноваженнями, яка може видаляти інформацію, відправник якої не може видалити її самостійно, а також відновлювати маркер. Оскільки для Token Ring завжди можна заздалегідь розрахувати максимальну затримку доступу до середовища передачі інформації, вона може застосовуватися в різних автоматизованих системах управління, що проводять обробку інформації та управління процесами в реальному часі. Для збереженняпрацездатності мережі у разі несправностей передбачені спеціальні алгоритми, дозволяють у деяких випадках ізолювати несправні ділянки шляхом автоматичної реконфігурації. Швидкість передачі, описана в IEEE 802.5, становить 4 Мбіт/с, проте існує також реалізація 16 Мбіт/с, розроблена внаслідок розвитку технології Token Ring.

Attached Resourse Computing Network (ARCnet) - мережева архітектура, розроблена компанією Datapoint в середині 70-х років (напевно, настав час уточнювати - XX століття :-).

Як стандарт IEEE ARCnet прийнятий не був, але частково відповідає IEEE 802.4. Мережа з передачі маркера. Топологія – зірка чи шина. Як середовище передачі ARCnet може використовувати коаксіальний кабель, кручена пара і оптоволоконний кабель. На місцевому ґрунті, природно, були популярні варіанти на коаксіалі та кручений парі. Закріпити свої позиції цьому недорогому стандарту завадила мала швидкодія - всього 2,5 Мбіт/с. На початку 90-х Datapoint розробила ARCNETPLUS, зі швидкістю передачі до 20 Мбіт/с, зворотно сумісний з ARCnet. Але час було втрачено – надто повільний ARCnet на той час мало де вижив, а в спину новому ARCNETPLUS вже дихав Fast Ethernet. Але є місце для застосування ARCnet і у сучасній мережі. Допустима довжина коаксіального кабелю при топології "зірка" - 610 м. Чим не варіант для з'єднання локальних мереж у двох будівлях, що стоять поруч? Що називається – "дешевше не буває". Проблеми дві - знайти старовинні мережеві адаптери та "прикрутити" старі драйвери до сучасної операційної системи :-).

Висока надійність, пропускна здатність та допустимі відстані, з одного боку, та висока вартість обладнання, з іншого, обмежують сферу застосування FDDI з'єднанням фрагментів локальних мереж,побудованих за дешевшими технологіями.

Технологія, заснована на принципах FDDI, але із застосуванням як середовище передачі мідної кручений пари, називається CDDI. Хоча вартість побудови мережі CDDI нижча, ніж FDDI, втрачається дуже істотна перевага – великі допустимі відстані.

У технології ATM використовуються невеликі, фіксовані довжини пакети, звані осередками (cells). Розмір осередку - 53 байта (5 байт заголовок + 48 байт дані).

Для забезпечення взаємодії пристроїв ATM використовуються комутатори. При встановленні з'єднання в таблицю комутації заносяться номер порту та ідентифікатор з'єднання, який є у заголовку кожної комірки. Надалі комутатор обробляє комірки, що надходять, ґрунтуючись на ідентифікаторах з'єднання в їх заголовках.

Технологія АТМ відрізняється широкими можливостями масштабування. В рамках застосування АТМ в локальних мережах інтерес представляють варіанти зі швидкістю передачі 25 (кручена пара класу 3 і вище) і 155 Мбіт/с (кручена пара класу 5, оптоволокно), 622 Мбіт/с (оптоволокно). Існуючі стандарти АТМ передбачають швидкості передачі до 2,4 Гбіт/с.

Використання АТМ на практиці, перш за все, привабливе можливістю використовувати одну мережу для всіх необхідних видів трафіку, причому технологія АТМ не обмежується рівнем локальних мереж - ті ж принципи функціонування і у WAN сегментів мереж ATM. Як недолік можна вказати вартість обладнання, значно більшу, ніж у Fast Ethernet, наприклад. Крім того, сама організація мереж АТМ дещо складніша і в ряді випадків потребує суттєвої реорганізації існуючої мережі.

Apple Talk, Local Talk

Apple Talk – стек протоколів, запропонований компанією Apple на початку 80-х років.Спочатку протоколи Apple Talk застосовувалися для роботи з мережевим обладнанням, яке об'єднується назвою Local Talk, до якого належать адаптери Local Talk (вбудовані в комп'ютери Apple), кабелі, модулі з'єднувачів, подовжувачі кабелю. Сегмент Local Talk може поєднувати до 32 вузлів. Топологія мережі – загальна шина або дерево, максимальна довжина – 300 м, швидкість передачі – 230,4 Кбіт/с, середовище передачі – екранована кручена пара. Мала пропускна спроможність Local Talk викликала необхідність розробки адаптерів для мережевих середовищ з більшою пропускною спроможністю - Ether Talk, Token Talk та FDDI Talk для мереж стандарту Ethernet, Token Ring та FDDI відповідно. Теоретично Apple Talk може працювати з будь-яким різновидом реалізації канального рівня. В даний час використовується розширений стек протоколів, відомий під назвою Apple Talk Phase II, в якому розширені можливості маршрутизації, порівняно з початковою реалізацією. Як і більшість інших виробів компанії Apple, живе всередині "яблучного" світу і практично не перетинається зі світом PC.

Думаю, небагатьом буде можливість зустріти цю технологію "живцем". Вона використовується для роботи з обчислювальними системами класу суперкомп'ютерів та "великими" машинами. UltraNet є апаратно-програмний комплекс, здатний забезпечити швидкість обміну інформацією між пристроями, підключеними до нього, до 1 Гбіт/с. Ця технологія використовує топологію "зірка" з концентратором у центральній точці мережі. UltraNet відрізняється досить складною фізичною реалізацією і абсолютно нескромними цінами на обладнання - під стать цінам на суперкомп'ютери. Для ініціалізації та керування мережею UltraNet навіть використовуються комп'ютери класу Intel 386, які підключаються до концентратора. Іншимиелементами мережі UltraNet є мережні процесори та канальні адаптери. Також до складу мережі можуть входити мости та роутери для з'єднання її з мережами, побудованими за іншими технологіями (Ethernet, Token Ring). Як середовище передачі можуть використовуватися коаксіальний кабель та оптоволокно. Хости, що підключаються до UltraNet, можуть бути один від одного на відстані до 30 км. Можливі також з'єднання і великі відстані шляхом підключення через високошвидкісні канали WAN.

Ця технологія розроблена компанією Banyan Virtual Network System (VINES). Як методи доступу до середовища може використовувати загальновідомі - Ethernet, Token Ring (та інші, що застосовуються вже WAN). На вищому рівні Banyan VINES використовують модифіковані протоколи XNS, розроблені корпорацією Xerox наприкінці 1970-початку 1980 років. До речі, XNS послужили основою ще для багатьох реалізацій протоколів, отримали значно більше поширення, ніж саме XNS. Протоколи високого рівня Banyan VINES досить сильно нагадують TCP/IP, але плюс до традиційних рис TCP/IP, мають цілу низку доповнень, покликаних покращити, розширити, і зробити зручнішим усе, що можна зробити таким :-). Крім того, ім'я Banyan VINES носить мережева OC. Складно сказати, чому ця дуже цікава технологія не набула широкого поширення, принаймні на місцевому ґрунті - ймовірно, просто вона не опинилася в потрібний час у потрібному місці.