Пасивний хаб для крученої пари, Інтернет-журнал «Сірий Вовк»
Мережна карта Ethernet з інтерфейсом "кручена пара" і швидкістю 10 (або 100) мегабіт має 8-контактний роз'єм. З них використовуються лише чотири контакти: перший, другий, третій та шостий. З них парами є контакти 12, і 36.
Інтерфейс побудований так: одна з пар працює в один бік, інша в іншу. Наворочені мережеві карти вміють одночасно передавати та приймати інформацію (full duplex). Однак, у нашому випадку він не використовуватиметься – карта працюватиме у напівдуплексному режимі. При включенні картка "домовляється" з віддаленим пристроєм про те, є full duplex чи ні. У разі хаба вона зрозуміє, що його немає.
Напівдуплексний режим працює інакше: коли карта передає інформацію, сигнал, що прийшов на вхід, дає їй зрозуміти, що якась ще карта вирішила передати інформацію одночасно з нашою. Ця ситуація називається колізією. І тут карта зупиняє передачу, і повторює її через деякий випадковий проміжок часу. Оскільки з великою ймовірністю вони почнуть другу спробу в різний час, то карта, що не встигла, побачить, що почалася передача, і почне приймати інформацію, відклавши передану в свій буфер для наступної спроби.
Оскільки мережа будується з фізичної топології "загальна шина", то інформація, що передається одним комп'ютером, повинна досягти всіх інших. Таким чином, хаб має забезпечити поширення інформації. Але одночасно з цим передається інформація не повинна потрапити на вхід комп'ютера, що передає її, інакше він прийме її за колізію і не зможе нічого передати взагалі.
Отже, ми можемо сформулювати завдання хаба: він повинен поширювати інформацію, що передається, на всі підключені до нього комп'ютери, крім передавального (тобто,щоб не було відлуння). Найпростіший випадок: два комп'ютери. Тут вони просто з'єднуються безпосередньо: 1 та 2 – до 3 та 6 сусіда.
Тепер переходимо до випадків, коли разом з'єднуються три комп'ютери і більше. Необхідно забезпечити, щоб сигнал, що передається, не повертався назад.
Розглянемо резисторний міст, що складається із чотирьох резисторів однакового опору, що утворюють квадрат. Якщо на протилежні вершини цього квадрата подати якийсь сигнал, то різниця потенціалів на двох вершинах, що залишилися, дорівнюватиме нулю. До протилежних вершин підключаємо вихід мережевої комп'ютера, до решти двох (теж протилежних) - вхід. Сетевуха не побачить свого сигналу, тобто. нашої мети досягнуто. Насправді сигнал може бути – він визначається розкидом опорів резисторів. Тому, чим більше комп'ютерів робиться пасивний хаб, тим менше має бути розкид.
Опір цих резисторів теж не "від ліхтаря". Воно має бути цілком певним: підключивши омметр до будь-яких двох протилежних вершин, повинні вийти 100 ом. Це хвилевий опір витої пари, що застосовується в Ethernet. Якщо опір буде відмінним від 100 ом, виникатимуть ефекти відображення сигналу, які зроблять мережу непрацездатною. Практичного сенсу " хаб однією комп'ютер " немає, тому він розглянутий лише ілюстрації принципу.
Тепер розглянемо хаб на N компів. У випадку це така схема, яка з погляду кожного з інтерфейсів (входу і виходу для конкретного комп'ютера) є резистивний міст. Однак, входи решти комп'ютерів підключені таким чином, що при сигнал з комп'ютера 1 на комп'ютери від 2 до N все-таки проходить, хоч і послаблюючись резистивним дільником.
Найпростіший варіант такої схеми – кільце з резисторів(Міст із 4 резисторів - окремий випадок кільця). У разі кільця кількість резисторів дорівнює N*4, а опір кожного резистора відповідно 100/N.
Для трьох комп'ютерів це буде 12 резисторів по 33.3 Ом кожен.
Кільце робиться таким чином, що кожен комп'ютер підключається до вершин квадрата, сторона якого утворюється рівною кількістю резисторів. Для трьох комп'ютерів це означає, що підключення йде в точках, віддалених один від одного на три резистори. До протилежних вершин чіпляється вихід, до протилежних - вхід. Інші комп'ютери чіпляються зі зміщенням на один резистор кожен.
Для більшої кількості комп'ютерів можна так само використовувати кільце, але воно тут не ефективно. Для чотирьох комп'ютерів, наприклад, більш ефективною буде тривимірна фігура з шістнадцятьма вершинами. Уявити її можна як два перетинають один одного куби однакового розміру, вершина кожного з яких ніби стирчить з грані іншого. Для більшої кількості інтерфейсів фігури можуть бути багатовимірними.
Примітка: абсолютно не обов'язково монтувати 4-портовий хаб у вигляді кулі :-) Можна і просто на друкованій платі. Однак як наочний посібник або екзотична прикраса квартири кулястий хаб може стати в нагоді :-)
Кількість інтерфейсів можна збільшувати таким чином теоретично нескінченно. Однак практично виникає наступна проблема: Ethernet-карти розраховані на певний рівень вхідного сигналу, з якого випливає цілком конкретна межа довжини кабелю (стандартом визначається 100 метрів). Конструкція ж із дванадцяти резисторів послаблює сигнал на одну третину, що ідентично послабленню, що вноситься приблизно 0.58*X метрів кабелю. Це означає, що сумарна довжина кабелю між будь-якими двома комп'ютерамигарантована робота мережі повинна становити не більше 100-0.58*X метрів. До речі, слід бути уважним при складанні "кільцевого" хаба - при неправильному підключенні до кільця можлива ситуація, коли все начебто працює, але реальне ослаблення буде вже втричі.
При збільшенні кількості інтерфейсів ослаблення збільшується. Подолати це можна, наприклад, "підкрутивши" в мережевих вихідний рівень або чутливість.
Автор: Денис Сотченко (2:5020/1301.70)
Від себе (Борисенко Андрій aka ICE) хочу додати: мені надійшло кілька листів з повідомленням про те, що цей пристрій не працює. Проблема вирішується просто: потрібно перехрестити пари проводів.