Ethernet, TokengRing, fddi желілік технологиялары
Ethernet желілік технологиясы
Желiлiк технологиялар - бұл желi жұмысына қолайлы стандарттар, топологиялар немесе хаттамалар комбинациясы.
60 - жылдардың соңында Гавай университетi ALONA деп аталатын ауқымды есептеуiш желiсiн ойлап шығарды. Ауқымды есептеуiш желiсi жергiлiктi есептеуiш желiсiне қарағанда үлкен кеңiстiктi қамтиды. Университет үлкен территорияда орналасқандықтан, оның өзiнiң қарамағындағы барлық компьютерлердi желiге бiрiктiрудi шештi. Жасалған желiнiң ең негiзгi мiнездемесi CSMA/CD әдiсi болды. Осы желi қазiргi кездегi Ethernet желiлерiнiң негiзi болды. 1972 жылы Роберт Меткалф және Дэвид Боггс (Xerox фирмасының Пало Альто зерттеу орталығы) топсымды жүйенi немесе сигналдар жiберу схемасын, ал 1975 жылы ең бiрiншi Ethernet өнiмiн құрастырып шығарды. Ethernet-тiң алғашқы көзқарасы 2,94 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс iстейтiн жүйе болды және 1 км ұзындықтағы топсым көмегiмен 100-ден астам компьютердi бiрiктiрдi. Xerox фирмасы желiсiнiң үлкен жетiстiкке жеткенi соншалықты Xerox, Ihter Corporotion компаниялары 10 мбит/с жылдамдықпен тасымалданатын стандартын ойлап шығарды. Қазiр оны тасымалдау ортасын компьютер мен мәлiметтердi өңдеу жүйесiнiң бiрiгiп пайдалану әдiсiн сипаттайтын спецификация ретiнде қарастырады.
8-сурет. Ethernet жілісіндегі мәліметтерді берудің бөліну арналары
ETHERNET технологиясы
Бүгінгі таңда Ethernet архитектурасымен құрылған жергілікті желілер кең тараған. Бұл технологияда ортаға көптік рұқсат және коллизия анықтау тәсілі бар.Осы тәсілге қысқаша тоқталайық.
Мәлімет жіберу ортасы – бұл ақпарат алмасатын сымдар, яғни топсымдар. Бұл сымдар ретінде коаксиальды топсымь, өрілген сымдар немесе орама жұп(витая пара) не талшықты топсым(оптоволокно) болуы мүмкін. Ethernet желісінің әрбір түйінінің өзіндік желілік адаптері болады, ал желілік адаптердің өзіндік МАС-адресі деп аталатын адресі болады(MEDIA ACCESS CONTROL-ақпарат жіберу ортасының рұқсатын басқару).
МАС-адрес дегеніміз не?
Желіде идентификациялау үшін әрбір Ethernet желілік құрылғысына берілген 16-лық сериялық қайталанбайтын (уникалды) нөмер. Желілік құрылғылар үшін бұл адрес жасалу кезінде орнатылады.
Әрбір желілік картаның өзіндік МАС-адресі болады, соның көмегімен ол желілік топсымнан өзіне арналған пакеттерді алады. Егер МАС-адрес дара(жалғыз) болмаса, онда екі станцияны ажырату қиынға түседі. Желідегі құрылғылар желілік трафикті бақылап, бұл буманы(пакет) кодтау немесе кодтамау қажеттілігін анықтау үшін әрбір бумадан өзінің МАС-адресін іздестіреді. МАС-адрестің ұзындығы 6 байт және 16-лық сандармен әдетте 12:34:56:78:90:АВ түрінде жазылады.Әрбір Ethernet құрылғыларын шығарушы өзіне арналған МАС-адрестің белгілі бір диапозоны қолданылады, алғашқы 3 байт шығарушыны анықтайды.
Басқа түйінге ақпарат жібергелі тұрған адаптер түйіні ортаны «тыңдап», ағымдағы жиіліктін жоқтығын күтіп (бұл-ортада ақпарат алмасу тоқтады дегенде білдіреді), желіге мәлімет кадрын береді. Ақпарат тасымалдау аяқталған соң ағымдағы жиілік жойылады, ал қалған түйіндер кадр дұрыс жеткендігін тексереді. Жауап дұрыс болған жағдайда олардың әрқайсысы өзінің адресін кадр алушының адресімен тексереді. Егер олар сәйкес келсе, онда кадр жоғарғы дәрежелі хаттамаларға өңделуге жіберіледі. Кері жағдайда олар кейін қайтарылады.
Егер бірнеше құрылғылар ағымдағы сигналдың жойылуын күтіп, мәлімет жіберуді бір уақытта жүзеге асырса, онда коллизия деп аталатын жағдайға ұшырайды. Коллизия дегеніміз бірнеше сигналдың соқтығысуы, осының нәтижесінде мәліметтер бүлінеді. Ақпарат жіберуші түйіндер коллизияны анықтап, ақпарат тасымалдауды тоқтатады.
Ethernet 10 base 5
Алғашқы Ethernet 10 base 5 стандарты ақпарат тасымалдау ортасы ретінде 50 Ом толқынды қарсылығы бар жуан коаксиальды топсымды қолданылады. Сондықтан оны жуан Ethernet деп те атайды. Бұл желінің топологиясы - жеке түйіндер қосылатын орталық шина (әрбір қосылатын нүктелердің ара қашықтығы 2,5м). Топсым міндетті түрде терминалданады, екі жағына 50 Омдық терминаторлар орнатылады.
9-сурет. Коаксиалды топсым
Әрбір адаптерді желіге қосуды қамтамассыз ететін активті құрылғы трансивер болып табылады. Ол адаптарден келетін сигналды күшейтеді, сонымен қатар оған коллизияны анықтайтын және тоқтаусыз мәлімет алмасу кезінде адаптерді сөндіретін қондырғы орнатылған. Желіге бірнеше компьютерді қосуға мүмкіндік беретін көппортты трансиверлер бар.
Адаптер мен трансивер арасындағы топсымның максимальды ұзындығы 50м, ал желі сегментінің ұзындығы 500м-ден аспау керек. Желіні кеңейту қажеттілігі туған кезде топсым сегментін саны 4-тен аспайтын қайталауыштармен (repeaters) жалғауға болады.
Қайталауыш дегеніміз не?
Қайталуыш - желідегі сигналды қабылдауды қамтамассыз ететін және амплитудалы-жиілікті сипаттамалары жақсартылған жаңа сигналды тудыратын құрылғы. Жаңа «құрылған» сигнал репитердің басқа порттарында қайталанады, нәтижесінде бір желінің әр түрлі сегменттері мәлімет алмаса алады. Сонымен қатар қайталауыштар «тілдесуді» бақылау функциясын (тоқтаусыз мәлімет алмасу кезінде адаптерді сөндіру) орындайды, бірақ бұл жеке адаптерге емес, желідегі барлық сегментерге байланысты.
10 base 5 негізінен ғимарат ішіндегі негізі магистральдің сегменті ретінде қолданылады және де талшықты топсымға қарағанда анағұрлым арзан болып саналады. Бұны оның ұзындығынан (500 м-ге дейін), жалғанатын құрылғының санынан (100-ге дейін) және ақаулардан қорғауынан білуге болады. Желілік интерфейске(желілік адаптер) сыртқы трансивер (МАU) мен AUI-топсым сияқты қосалқы құрылғылардың қажет болуы - көптеген желілерде 10 base 5 жүйесі қымбат технология ретінде танылған.
Ethernet 10 base 2
10 base 5 нұсқасының жеңілдетілген түрі-10 base 2. Мәлімет тасымалдау ортасы ретінде толқынды қарсылығы 50 Ом болатын жұқа коаксиальді топсым қолданылады. Көбіне бұл стандарт қалың Ethernet-ке ұқсас: топсымның ұштары терминалданған шиналық топология, шинаның бұтақталуы мүмкін емес және т.б. Айырмашылығы мынада: трансиверлер желілік картаға орнатылған, олардан сыртқа BNC-тетік шығарылған. Топсымның өзіне адптерлер Т тәрізді коннектор арқылы жалғанған.
Бұл стандарт үшін топсым сегментінің максимальды ұзындығы 185м, жалғану нүктелерінің ара қашықтығы 0,5м, 10 base 5 технологиясы тәрізді қайталауыштарды пайдалануға болады.
10 base 2 кемшілігі бұл - топсымның үзілуі немесе кез келген нашар контакт кезінде, сонымен қатар желіде 30 құрылғы жалғаған сәтте немесе топсым ұзындығы 185м-ден асқан жағдайда желінің жұмыс істемеуі болып табылады.
Ethernet 10 base Т
Қазірде коаксиалды топсым негізіндегі желі сирек кездеседі және де нарықтан ығыстырыла бастады. Қазір анағурлым жаңа технологиялар қолданулыда. Солардың ішінеде өрілген сым негізіндегі Ethernet. Мәлімет тасымалдау ортасы ретінде өзара өрілген бірнеше жұпты сымдар қолданылады.(Көбіне екеу-тасымалдау және қабылдау). Аталған желілер ортасында қонцентратор немесе хаб орналасатын «жұлдыз» топологиясын пайдаланады. Хабтың орнында қайталуыш немесе коммутатор (свитч) бола алады.
Хаб дегеніміз не?
10-сурет. Хаб
Хаб - жұлдыз топологиялы желідегі сымдарының қосылу жері, сонымен қатар концентратор сөзінің синонимі.
Коммутатор анағұрлым интеллектуалды жұмыс істейді: кадрлардың бастауының жолынан алушының МАС-адресі анықталып, сигнал тек хабтың керек шығу нүктесіне жіберіледі. 10 base Т желісінде свичті қолдану кезінде мәліметтерді тасымалдау бір уақытта екі жақ бағытта жүргізіледі. Бұл уақытты мәлімет тасымалдау ортасы коммутаторланған болады.
Коммутатор дегеніміз не?
11-сурет. Коммутатор
Коммутатор – бұл хаб пен роутердің жиынтығы. Егер кәдімгі хаб пакетті бір порттан шыққан пакетті қалған порттарға тасымалдаса, коммутатор пакетті алушы қосылған портқа жеткізеді. Коммутатор өзінің жадысында МАС-адрестің кестесін, яғни «кім қайда тұрады» құрып, соған сәйкес пакетттерді тасымалдайды. Ол үшін коммутатор өзінің процессоры,жадысы және өзіндік операциялық жүйесімен қамтылған.
Коммутаторға басқа да анықтама беруге болады: коммутатор – бұл желіге қосылған әрбір компьютерге қанша ақпарат керек екендігін бақылайтын және мәліметтер ағымын сәйкесінше тарататын концентратордың дамыған түрі. Осыған байланысты әр компьютер оптимальді режимде жұмыс істейді.
Өрілген жұп негізіндегі Ethernet - тің ең алғашқы стандарты 10 base Т (T-Twisted pair-өрілген жұп) болып табылады. Мұндай желінің мәлімет тарату жылдамдығы 10Мбит/с құрайды. 10 base Т хабтары кейбір жағдайларда өрілген жұп негізіндегі желінің сегменттерімен топсымды Ethernet -ті қосуға арналған тетіктері бар.
12-сурет. Өрілген жұп немес орама жұп
10 base Т желілері бір сигментте 1024 түйін қамти алды, олардың санын өсіру қайталуыштарды қосу арқылы жүзеге асады. Осы кезде ережені есте сақтаған жөн: желінің кез келген 2 түйінінің арасында қайталауыштың саны 4-тен аспау керек.
Анағұрлым қолайлы стандарт болып жылдам ETHERNET(fast ethernet) немесе 100 base ТХ табылады. Негізінен 10 base Т желісіне ұқсас:мәлімет тасымалдау ортасына рұқсаты, кадрлар форматы, дәл ортада (центрінде) орналасқан концентрат немесе коммутаторы бар жұлдыз тәрізді топологиясы бар.
Тасымалданатын кадрлардың уақытша сипаттамасы 10 есе қысқарады. Бірнеше сегменттерден тұратын желінің аумақтық диаметрі 205м-ден аспау керек.
Fast Ethernet желісі үшін құрылғылар 10 base Т желісіне қарағанда анағұрлым қымбат. Келесі 1000 base (Gigabit ETHERNET) стандарты өте үлкен корпаротивті желі үшін жасалады. Атынын білініп тұрғандай оның мүмкіндігі 1000Мбит/с. Бұлардың топологиялық центрі қайталауыштар емес, коммутаторлар болып табылады.
Ethernet cпецификациясы OSI моделiнiң физикалық және каналдық деңгейлерiнiң функциясын орындайды.
Негiзгi мiнездемелері
Ethernet - қазiргi кездегi ең әйгiлi, жүйелi архитектура. Ол 10 мбит/с жылдамдықпен тасымалдауды шоқсым топологиясын және CSMA/CD әдiсiн қолданады.
Ethernet (топсым) ортасы компьютерден қорек алады, яғни баяу болады. Терминаторды дұрыс қоспағаннан немесе физикалық зақымнан жұмысын тоқтатады. Ethernet желiсiнiң төмендегiдей мiнездемесi бар:
1-кесте
Дәстүрлі топология |
Сызықты шоқсым |
Аралас топология |
Жұлдызды-шоқсым |
Қол жеткiзу тәсiлi |
CSMA/CD |
Топсымдық жүйе |
Жуан және жұқа 10 коаксиалды топсым, UTP. |
Деректердi тасымалдау жылдамдығы |
10 немесе 100 Мбит/с |
Тасымалдау типi |
Модульденбеген |
Спецификациясы |
IEEE802.3
|
Кадр форматы
Ethernet мәлiметтердi пакеттерге (кадр) бөледi, олардың форматтары басқа желiлерде қолданылатын форматтардан өзгеше болады. Кадр – 1 бүтiн болып берiлетiн хабарлар блогы болып табылады. Ethernet кадрының ұзындығы 64-1518 байт болуы мүмкiн, бiрақ Ethernet кадрының құрылымы ең аз дегенде 18 байт пайдаланады, сондықтан Ethernet-тегi мәлiметтер блогының өлшемi 46-дан 1500 байтқа дейiн. Әр кадрдың құрамында басқарушы ақпарат болады және оның басқа кадрлармен ортақ ұйымы болады.
Бақылау сұрақтары
1. Ethernet неше Мбит/с өлшеммен жұмыс істейтін желі болды?
2. Қазіргі кезде Ethernet неше Мбит/с өлшеммен жұмыс істейді?
3. Ethernet технологиясы OSI моделiнiң қай функциясын орындайды?
4. Жасалған желiнiң ең негiзгi мiнездемесi қандай әдіс болды?
5. Ethernet kадрының ұзындығы неше?
6. Ethernet kадрының мәліметтер блогының өлшемі?