- •1.1. От централизованных систем - к вычислительным сетям
- •1.1. От централизованных систем - к вычислительным сетям
- •1.1.1. Эволюция вычислительных систем
- •1.1.2. Вычислительные сети - частный случай распределенных систем
- •1.1. От централизованных систем - к вычислительным сетям
- •1.1. От централизованных систем - к вычислительным сетям
- •1.1.3. Основные программные и аппаратные компоненты сети
- •1.1.4. Что дает предприятию использование сетей
- •1.2. Основные проблемы построения сетей
- •1.2.1. Связь компьютера с периферийными устройствами
- •1.2. Основные проблемы построения сетей
- •1.2.2. Простейший случай взаимодействия двух компьютеров
- •1.2. Основные проблемы построения сетей
- •1.2.3. Проблемы физической передачи данных по линиям связи
- •1.2.4. Проблемы объединения нескольких компьютеров
- •1.2. Основные проблемы построения сетей
- •1.2.5. Структуризация как средство построения больших сетей
- •1.2.6. Сетевые службы
- •1.3. Понятие «открытая система» и проблемы стандартизации
- •1.3. Понятие «открытая система» и проблемы стандартизации
- •1.3.1. Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов
- •1.3.2. Модель osi
- •1.3. Понятие «открытая система» и проблемы стандартизации
- •1.3.3. Уровни модели osi
- •1.3.4. Понятие «открытая система»
- •1.3. Понятие «открытая система» и проблемы стандартизации
- •1.3.6. Стандартные стеки коммуникационных протоколов
- •1.4. Локальные и глобальные сети
- •1.4. Локальные и глобальные сети
- •1.4.1. Особенности локальных, глобальных и городских сетей
- •1.4.2. Отличия локальных сетей от глобальных
- •1.4.3. Тенденция к сближению локальных и глобальных сетей
- •1.5. Сети отделов, кампусов и корпораций
- •1.5. Сети отделов, кампусов и корпораций
- •1.5.1. Сети отделов
- •1.5.2. Сети кампусов
- •1.5.3. Корпоративные сети
- •1.6. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям
- •1.6. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям
- •1.6.1. Производительность
- •1.6.2. Надежность и безопасность
- •1.6.3. Расширяемость и масштабируемость
- •1.6.4. Прозрачность
- •1.6.5. Поддержка разных видов трафика
- •1.6.6. Управляемость
- •1.6.7. Совместимость
- •2.1. Протоколы и стандарты локальных сетей
- •2.1. Протоколы и стандарты локальных сетей
- •2.1.1. Общая характеристика протоколов локальных сетей
- •2.1.2. Структура стандартов ieee 802.X
- •2.2. Протокол llc уровня управления логическим каналом (802.2)
- •2.2. Протокол llc уровня управления логическим каналом (802.2)
- •2.2.1. Три типа процедур уровня llc
- •2.2.2. Структура кадров llc. Процедура с восстановлением кадров llc2
- •2.3. Технология Ethernet (802.3)
- •2.3. Технология Ethernet (802.3)
- •2.3..1. Метод доступа csma/cd
- •2.3.2. Максимальная производительность сети Ethernet
- •2.3.3. Форматы кадров технологии Ethernet
- •2.3. Технология Ethernet (802.3)
- •2.3. Технология Ethernet (802.3)
- •2.3.4. Спецификации физической среды Ethernet
- •2.3.5. Методика расчета конфигурации сети Ethernet
- •2.4. Технология Token Ring (802.5)
- •2.4. Технология Token Ring (802.5)
- •2.4.1. Основные характеристики технологии
- •2.4.2. Маркерный метод доступа к разделяемой среде
- •2.4.3. Форматы кадров Token Ring
- •2.4.4. Физический уровень технологии Token Ring
- •2.6. Fast Ethernet и 100vg - AnyLan как развитие технологии Ethernet
- •2.6. Fast Ethernet и 100vg - AnyLan как развитие технологии Ethernet
- •2.6.1. Физический уровень технологии Fast Ethernet
- •2.6.2. Правила построения сегментов Fast Ethernet при использовании повторителей
- •2.6.3. Особенности технологии 100vg-AnyLan
- •2.7. Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet
- •2.7. Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet
- •2.7.1. Общая характеристика стандарта
- •2.7.2. Средства обеспечения диаметра сети в 200 м на разделяемой среде
- •2.7.3. Спецификации физической среды стандарта 802.3z
- •2.7.4. Gigabit Ethernet на витой паре категории 5
- •3.1. Структурированная кабельная система
- •3.1. Структурированная кабельная система
- •3.1.1. Иерархия в кабельной системе
- •3.1.2. Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем
- •3.1.3. Выбор типа кабеля для вертикальных подсистем
- •3.1.4. Выбор типа кабеля для подсистемы кампуса
- •3.1. Структурированная кабельная система
- •3.1. Структурированная кабельная система
- •3.1.1. Иерархия в кабельной системе
- •3.1.2. Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем
- •3.1.3. Выбор типа кабеля для вертикальных подсистем
- •3.1.4. Выбор типа кабеля для подсистемы кампуса
- •3.3. Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов
- •3.3. Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов
- •3.3.1. Причины логической структуризации локальных сетей
- •3.3.2. Принципы работы мостов
- •3.3. Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов
- •3.3. Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов
- •3.3.3. Коммутаторы локальных сетей
- •3.3.4. Полнодуплексные протоколы локальных сетей
- •3.3.5. Управления потоком кадров при полудуплексной работе
- •3.4. Техническая реализация и дополнительные функции коммутаторов
- •3.4. Техническая реализация и дополнительные функции коммутаторов
- •3.4.1. Особенности технической реализации коммутаторов
- •3.4.2. Характеристики, влияющие на производительность коммутаторов
- •3.4. Техническая реализация и дополнительные функции коммутаторов
- •3.4. Техническая реализация и дополнительные функции коммутаторов
- •3.4.3. Дополнительные функции коммутаторов
- •3.4.4. Виртуальные локальные сети
- •3.4.5. Типовые схемы применения коммутаторов в локальных сетях
- •4.1. Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
- •4.1. Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
- •4.1.1. Ограничения мостов и коммутаторов
- •4.1.2. Понятие internetworking
- •4.1.3. Принципы маршрутизации
- •4.1. Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
- •4.1. Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
- •4.1.4. Протоколы маршрутизации
- •4.1.5. Функции маршрутизатора
- •4.1.6. Реализация межсетевого взаимодействия средствами tcp/ip
- •4.2. Адресация в ip-сетях
- •4.2. Адресация в ip-сетях
- •4.2.1. Типы адресов стека tcp/ip
- •4.2.2. Классы ip-адресов
- •4.2.3. Особые ip-адреса
- •4.2.4. Использование масок в ip-адресации
- •4.2.5. Порядок распределения ip-адресов
- •4.2. Адресация в ip-сетях
- •4.2. Адресация в ip-сетях
- •4.2.6. Автоматизация процесса назначения ip-адресов
- •4.2.7. Отображение ip-адресов на локальные адреса
- •4.2.8. Отображение доменных имен на ip-адреса
- •4.3. Протокол ip
- •4.3. Протокол ip
- •4.3.1. Основные функции протокола ip
- •4.3.2. Структура ip-пакета
- •4.3.3. Таблицы маршрутизации в ip-сетях
- •4.3. Протокол ip
- •4.3. Протокол ip
- •4.3.4. Маршрутизация без использования масок
- •4.3.5. Маршрутизация с использованием масок
- •4.3.6. Фрагментация ip-пакетов
- •4.3.7. Протокол надежной доставки tcp-сообщений
- •4.4. Протоколы маршрутизации в ip-сетях
- •4.4. Протоколы маршрутизации в ip-сетях
- •4.4.1. Внутренние и внешние протоколы маршрутизации Internet
- •4.4.2. Дистанционно-векторный протокол rip
- •4.4.3. Протокол «состояния связей» ospf
- •4.5. Средства построения составных сетей стека Novell
- •4.5. Средства построения составных сетей стека Novell
- •4.5.1. Общая характеристика протокола ipx
- •4.5.2. Формат пакета протокола ipx
- •4.5.3. Маршрутизация протокола ipx
- •4.6. Основные характеристики маршрутизаторов и концентраторов
- •4.6. Основные характеристики маршрутизаторов и концентраторов
- •4.6.1. Маршрутизаторы
- •4.6.2. Корпоративные модульные концентраторы
- •4.6.3. Стирание граней между коммутаторами и маршрутизаторами
- •5.1. Основные понятия и определения
- •5.1. Основные понятия и определения
- •5.1.1. Обобщенная структура и функции глобальной сети
- •5.1.2. Типы глобальных сетей
- •5.2. Глобальные связи на основе выделенных линий
- •5.2. Глобальные связи на основе выделенных линий
- •5.2.1. Аналоговые выделенные линии
- •5.2.2. Цифровые выделенные линии
- •5.2.3. Протоколы канального уровня для выделенных линий
- •5.2.4. Использование выделенных линий для построения корпоративной сети
- •5.3. Глобальные связи на основе сетей с коммутацией каналов
- •5.3. Глобальные связи на основе сетей с коммутацией каналов
- •5.3.1. Аналоговые телефонные сети
- •5.3.2. Служба коммутируемых цифровых каналов Switched 56
- •5.3.3. Isdn - сети с интегральными услугами
- •5.4. Компьютерные глобальные сети с коммутацией пакетов
- •5.4. Компьютерные глобальные сети с коммутацией пакетов
- •5.4.1. Принцип коммутации пакетов с использованием техники виртуальных каналов
- •5.4.2. Сети х.25
- •5.4.3. Сети Frame Relay
- •5.4.4. Технология атм
- •5.5. Удаленный доступ
- •5.5. Удаленный доступ
- •5.5.1. Основные схемы глобальных связей при удаленном доступе
- •5.5.2. Доступ компьютер - сеть
- •5.5.3. Удаленный доступ через промежуточную сеть
- •6.1. Функции и архитектура систем управления сетями
- •6.1. Функции и архитектура систем управления сетями
- •6.1.1. Функциональные группы задач управления
- •6.1.2. Многоуровневое представление задач управления
- •6.1.3. Архитектуры систем управления сетями
- •6.2. Стандарты систем управления
- •6.2. Стандарты систем управления
- •6.2.1. Стандартизуемые элементы системы управления
- •6.2.2. Стандарты систем управления на основе протокола snmp
- •6.3. Мониторинг и анализ локальных сетей
- •6.3. Мониторинг и анализ локальных сетей
- •6.3.1. Классификация средств мониторинга и анализа
- •6.3.2. Анализаторы протоколов
- •6.3.3. Сетевые анализаторы
- •6.3.4. Кабельные сканеры и тестеры
- •6.3. Мониторинг и анализ локальных сетей
- •6.3. Мониторинг и анализ локальных сетей
- •6.3.5. Многофункциональные портативные приборы мониторинга
- •6.3.6. Мониторинг локальных сетей на основе коммутаторов
2.7. Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet
2.7.1. Общая характеристика стандарта
2.7.2. Средства обеспечения диаметра сети в 200 м на разделяемой среде
2.7.3. Спецификации физической среды стандарта 802.3z
2.7.4. Gigabit Ethernet на витой паре категории 5
Выводы
2.7. Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet
2.7.1. Общая характеристика стандарта
Достаточно быстро после появления на рынке продуктов Fast Ethernet сетевые интеграторы и администраторы почувствовали определенные ограничения при построении корпоративных сетей. Во многих случаях серверы, подключенные по 100-мегабитному каналу, перегружали магистрали сетей, работающие также на скорости 100 Мбит/с - магистрали FDDI и Fast Ethernet. Ощущалась потребность в следующем уровне иерархии скоростей. В 1995 году более высокий уровень скорости могли предоставить только коммутаторы АТМ, а при отсутствии в то время удобных средств миграции этой технологии в локальные сети (хотя спецификация LAN Emulation - LANE была принята в начале 1995 года, практическая ее реализация была впереди) внедрять их в локальную сеть почти никто не решался. Кроме того, технология АТМ отличалась очень высоким уровнем стоимости.
Поэтому логичным выглядел следующий шаг, сделанный IEEE, - через 5 месяцев после окончательного принятия стандарта Fast Ethernet в июне 1995 года исследовательской группе по изучению высокоскоростных технологий IEEE было предписано заняться рассмотрением возможности выработки стандарта Ethernet с еще более высокой битовой скоростью.
Летом 1996 года было объявлено о создании группы 802.3z для разработки протокола, максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000 Мбит/с. Как и в случае Fast Ethernet, сообщение было воспринято сторонниками Ethernet с большим энтузиазмом.
Основной причиной энтузиазма была перспектива такого же плавного перевода магистралей сетей на. Gigabit Ethernet, подобно тому, как были переведены на Fast Ethernet перегруженные сегменты Ethernet, расположенные на нижних уровнях иерархии сети. К тому же опыт передачи данных на гигабитных скоростях уже имелся, как в территориальных сетях (технология SDH), так и в локальных - технология Fibre Channel, которая используется в основном для подключения высокоскоростной периферии к большим компьютерам и передает данные по волоконно-оптическому кабелю со скоростью, близкой к гигабитной, посредством избыточного кода 8В/10В.
В образованный для согласования усилий в этой области Gigabit Ethernet Alliance с самого начала вошли такие флагманы отрасли, как Bay Networks, Cisco Systems и 3Com. За год своего существования количество участников Gigabit Ethernet Alliance существенно выросло и насчитывает сейчас более 100. В качестве первого варианта физического уровня был принят уровень технологии Fiber Channel, с ее кодом 8В/10В (как и в случае Fast Ethernet, когда для ускорения работ был принят отработанный физический уровень FDDI).
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.ЗаЬ, который уже рассмотрел несколько вариантов проекта этого стандарта, причем с июля 1998 года проект приобрел достаточно стабильный характер. Окончательное принятие стандарта 802.3ab ожидается в сентябре 1999 года.
Не дожидаясь принятия стандарта, некоторые компании выпустили первое оборудование Gigabit Ethernet на оптоволоконном кабеле уже к лету 1997 года.
Основная идея разработчиков стандарта Gigabit Ethernet состоит в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мбит/с.
Так как при разработке новой технологии естественно ожидать некоторых технических новинок, идущих в общем русле развития сетевых технологий, то важно отметить, что Gigabit Ethernet, так же как и его менее скоростные собратья, на уровне протокола не будет поддерживать:
качество обслуживания;
избыточные связи;
тестирование работоспособности узлов и оборудования (в последнем случае - за исключением тестирования связи порт - порт, как это делается для Ethernet l0Base-T и l0Base-F и Fast Ethernet).
Все три названных свойства считаются весьма перспективными и полезными в современных сетях, а особенно в сетях ближайшего будущего. Почему же авторы Gigabit Ethernet отказываются от них?
По поводу качества обслуживания коротко можно ответить так: «сила есть - ума не надо». Если магистраль сети будет работать со скоростью в 20 000 раз превышающей среднюю скорость сетевой активности клиентского компьютера и в 100 раз превышающей среднюю сетевую активность сервера с сетевым адаптером 100 Мбит/с, то о задержках пакетах на магистрали во многих случаях можно не заботиться вообще. При небольшом коэффициенте загрузки магистрали 1000 Мбит/с очереди в коммутаторах Gigabit Ethernet будут небольшими, а время буферизации и коммутации на такой скорости составляет единицы и даже доли микросекунд.
Ну а если все же магистраль загрузится на достаточную величину, то приоритет чувствительному к задержкам или требовательному к средней скорости трафику можно предоставить с помощью техники приоритетов в коммутаторах - соответствующие стандарты для коммутаторов уже приняты (они будут рассматриваться в следующей главе). Зато можно будет пользоваться весьма простой (почти как Ethernet) технологией, принципы работы которой известны практически всем сетевым специалистам.
Главная идея разработчиков технологии Gigabit Ethernet состоит в том, что существует и будет существовать весьма много сетей, в которых высокая скорость магистрали и возможность назначения пакетам приоритетов в коммутаторах будут вполне достаточны для обеспечения качества транспортного обслуживания всех клиентов сети. И только в тех редких случаях, когда и магистраль достаточно загружена, и требования к качеству обслуживания очень жесткие, нужно применять технологию АТМ, которая действительно за счет высокой технической сложности дает гарантии качества обслуживания для всех основных видов трафика.
Избыточные связи и тестирование оборудования не будут поддерживаться технологией Gigabit Ethernet из-за того, что с этими задачами хорошо справляются протоколы более высоких уровней, например Spanning Tree, протоколы маршрутизации и т. п. Поэтому разработчики технологии решили, что нижний уровень просто должен быстро передавать данные, а более сложные и более редко встречающиеся задачи (например, приоритезация трафика) должны передаваться верхним уровням.
Что же общего имеется в технологии Gigabit Ethernet по сравнению с технологиями Ethernet и Fast Ethernet?
Сохраняются все форматы кадров Ethernet.
По-прежнему будут существовать полудуплексная версия протокола, поддерживающая метод доступа CSMA/CD, и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами. По поводу сохранения полудуплексной версии протокола сомнения были еще у разработчиков Fast Ethernet, так как сложно заставить работать алгоритм CSMA/CD на высоких скоростях. Однако метод доступа остался неизменным в технологии Fast Ethernet, и его решили оставить в новой технологии Gigabit Ethernet. Сохранение недорогого решения для разделяемых сред позволит применить Gigabit Ethernet в небольших рабочих группах, имеющих быстрые серверы и рабочие станции.
Поддерживаются все основные виды кабелей, используемых в Ethernet и Fast Ethernet: волоконно-оптический, витая пара категории 5, коаксиал.
Тем не менее разработчикам технологии Gigabit Ethernet для сохранения приведенных выше свойств пришлось внести изменения не только в физический уровень, как это было в случае Fast Ethernet, но и в уровень MAC.
Перед разработчиками стандарта Gigabit Ethernet стояло несколько трудно разрешимых проблем. Одной из них была задача обеспечения приемлемого диаметра сети для полудуплексного, режима работы. В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия Gigabit Ethernet для разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25 метров при сохранении размера кадров и всех параметров метода CSMA/CD неизменными. Так как существует большое количество применений, когда нужно повысить диаметр сети хотя бы до 200 метров, необходимо было каким-то образом решить эту задачу за счет минимальных изменений в технологии Fast Ethernet.
Другой сложнейшей задачей было достижение битовой скорости 1000 Мбит/с на основных типах кабелей. Даже для оптоволокна достижение такой скорости представляет некоторые проблемы, так как технология Fibre Channel, физический уровень которой был взят за основу для оптоволоконной версии Gigabit Ethernet, обеспечивает скорость передачи данных всего в 800 Мбит/с (битовая скорость на линии равна в этом случае примерно 1000 Мбит/с, но при методе кодирования 8В/10В полезная битовая скорость на 25 % меньше скорости импульсов на линии).
И наконец, самая сложная задача - поддержка кабеля на витой паре. Такая задача на первый взгляд кажется неразрешимой - ведь даже для 100-мегабитных протоколов пришлось использовать достаточно сложные методы кодирования, чтобы уложить спектр сигнала в полосу пропускания кабеля. Однако успехи специалистов по кодированию, проявившиеся в последнее время в новых стандартах модемов, показали, что задача имеет шансы на решение. Чтобы не тормозить принятие основной версии стандарта Gigabit Ethernet, использующего оптоволокно и коак-сиал, был создан отдельный комитет 802.3ab, который занимается разработкой стандарта Gigabit Ethernet на витой паре категории 5.
Все эти задачи были успешно решены.