Способы организации и передачи данных в сети интернет

Министерство образования  и науки РФ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

__________________________________________________________________

 

Факультет - Автоматики и вычислительной техники

Кафедра - Оптимизации систем управления

Специальность - Прикладная информатика (в экономике)

 

 

  • СПОСОБЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СЕТИ ETHERNET

    (Тема  курсовой работы)

     

     

     

    курсовая работа

     

     

    Выполнил студент гр. 8592                                    Л.С. Ковина

     

    Принял доцент кафедры  КСУП, к.т.н.                                  В. П. Коцубинский

     

     

     

    Томск 2011 
    Министерство образования и науки РФ

    Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

    «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

    __________________________________________________________________

     

     

     

    ЗАДАНИЕ

    по выполнению курсовой работы

     

    Вариант 23

    Выдано студентке Ковиной  Любови Сергеевне, группы  8592

    1. Тема задания: Способы организации и передачи данных в сети Ethernet.
    2. Основная задача работы: изучить и закрепить знания об организации и передачи данных в сети Ethernet.
    3. Содержание пояснительной записки (перечень, подлежащих разработке вопросов):
      • Введение в структуру сети Ethernet
      • Способы организации сети Ethernet(топология, спецификация, оборудование)
      • Передача данных в сети Ethernet
    1. Дата выдачи задания 15.04.11
    1. Срок сдачи студентом законченной работы 1.06.11

     

     

    Руководитель:

    В. П.Коцубинский

    (подпись, дата)

     

    Задание приняла к исполнению:

    Л.С.Ковина

    (подпись,дата)

     

     

    Оглавление

    Введение ………………………………………………………………………………… стр. 4 
    Принятые сокращения ............................................................................................... стр.5 
    Глоссарий ……………………………………………………………..………………. стр.6

    1.  Определение локальных сетей

      1. Общие понятия ЛВС ………………………………………...……………………. стр. 8
      2. Место и роль ЛВС ………………………………………………………...………. стр. 9

    1. Сеть Ethernet – создание, развитие, модификации и стандарты

      1. История создания сети Ethernet ………………………………………………... стр.11
      2. Эволюция сети Ethernet. Стандарты ………..…………………………….……. стр.12
      3. Самая распространенная технология сетей Ethernet - 10 Base T …...…………стр.14
      4. Технология Fast Ethernet и его стандарты ………..……………………...……. стр.15
      5. Технология Gigabit Ethernet и его стандарты ………..…………………..……. стр.16
      6. Коммутируемый Ethernet ………..………………………………………..……. стр.18

    1. Организация сети Ethernet

      1. Топология сети Ethernet  ………..…………………………………………...…. стр.19
      2. Спецификация физических сред  ………..………………………………...……. стр.21

    1. Передача данных в сети Ethernet

      1. Основные принципы передачи данных ……………………....…………………. стр.23
      2. Форматы кадров ………..………………………………………………...………. стр.24
      3. Определение типа кадра ………..……………………………………………..…. стр.25
      4. Процедура передачи кадра ………..………………………………………..……. стр.26
      5. Мас – адрес ………..…………………………………………………...…………. стр.27

    1. Методы доступа в сети Ethernet. Метод CSMA/CD

      1. Метод доступа CSMA/CD  - общие сведения ………..…………………….…. стр. 28
      2. Возникновение коллизий и методы борьбы с ними………..…………………. стр. 29

    1. Схемы и оборудование сетей Ethernet

      1. Стандарт 10 Base T ………..…………………………………………………..….стр. 30
      2. Стандарт 10 Base FL………..……………………………………………………. стр.32

    Заключение  ………..……………………………………………………….…………. стр.33

    Список использованных источников ………..……………………………….. стр.35

    Введение

    Локальные сети в последнее  время из модного дополнения к  компьютерам превратились в обязательную принадлежность любой компании, имеющей  больше одного компьютера. Больше нет необходимости скакать с флэшкой по офису, чтобы распечатать документ или отчет.

    Можно с уверенностью сказать, что компьютерные сети прочно вошли  в нашу в жизнь  и являются таким  же повседневным явлением в нашей  жизни, как транспорт, мобильная  связь, реклама на TV…

    Компьютерные сети сегодня  – это неотъемлемая часть жизни  современного человека. С помощью  сети у нас есть возможность общаться с друзьями и близкими нам людьми, которые находятся в разных городах  и частях света. При помощи компьютерных сетей мы можем передавать разнообразную  информацию другим людям, не выходя из дома или рабочего офиса. Многие современные  компании налаживают и поддерживают партнерские отношения с другими  организациями, находят новых клиентов, совершают дистанционно банковские транзакции и т.д.

     

     Сегодня мало кто  из нас может себе вообразить, что, скажем, менее полувека назад  люди и не представляли, что  такое в принципе вообще возможно. Начало развитию компьютерных сетей было положено в 60-е годы, когда к мощным компьютерам стали подключать несколько удаленных абонентских терминальных устройств, расположенных как в одном здании, так и на больших расстояниях. Здесь для соединения использовались либо местные коаксиальные линии, либо телефонная сеть и модемы. С появлением мини ЭВМ и персональных компьютеров в 70-е – 80-е годы их стали объединять для совместной работы. Тогда появилась и утвердилась такая технология   локальных сетей как Ethernet.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Принятые сокращения

    СПД

    Сеть передачи данных

    ЛВС

    Локальная вычислительная сеть

    ЭВМ

    Электронная вычислительная машина

    ЭМВОС

    Эталонная модель взаимодействия открытых систем

    ВОЛС

    Волоконно-оптические линии связи


     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Глоссарий

    Для того чтобы начать исследование, необходимо ознакомиться с основными определениями и терминами:

    Сеть  передачи данных – выделенная или наложенная система телекоммуникаций, которая через узлы маршрутизации (коммутации) и сеть доступа позволяет абонентам обмениваться различной информацией, представленной в цифровой форме в виде последовательного набора фрагментов сообщения (пакетов). Другое определение сети является более узким и направлено только на вычислительные способности распределенных систем.

    Компьютерная  сеть – система распределенной обработки информации, состоящая из территориально разнесенных компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью средств связи.

    Сеть  доступа – набор технических и программных средств (мультиплексоры, модемы, линии связи, протоколы и др.), обеспечивающих абонентам выход в СПД.

    Узел  коммутации или сетевой узел – элемент сети, где происходит перераспределение потоков данных по различным направлениям. При этом не конкретизируется на базе каких протоколов и аппаратных средств (хаб, коммутатор, маршрутизатор и т.п.) это реализуется.

    Маршрутизатор (узел маршрутизации) – router узел, управляющий пересылкой данных по сети с использованием системы адресов третьего сетевого уровня семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).

    Протокол – набор правил для одной из коммутационных функций. Например PPP-Point to Point Protocol – протокол для организации канала передачи данных в режиме «точка-точка», а IP- Internet Protocol – набор правил для маршрутизации данных.

    Стек  протоколов – набор организованных по уровням ЭМВОС протоколов, которые, работая совместно, позволяют прикладным процессам обмениваться данными. Например, стеком протоколов являются PPP, IP, TСP.

    Пакет или элемент данных протокола – передающийся по сети форматированный элемент данных, который включает в себя полезную и служебную информацию.

    Хост – компьютер, который выполняет как приложения, так и сетевые функции и является конечной точкой сетевой коммутации. Как персональные компьютеры, так и мини ЭВМ и большие ЭВМ попадают под определение хоста.

    IPG (Interpacket Gap) – минимальное расстояние между пакетами. Для Ethernet – это 9,6 мкс.

    BT (Bit Time) – время передачи одного бита (100 нс для Ethernet).

    PDV (Path Delay Value) – удвоенное значение времени прохождения сигнала между двумя узлами.

    Окно  коллизий – максимальное значение PDV для данного сегмента сети.

    Slot time (время канала) – максимально допустимое окно коллизий для сегмента (512BT). 
    Asynchronous Transfer Mode (ATM) - Тип коммутационной технологии, при котором по сети передаются небольшие ячейки фиксированного размера.

    Bridge - мост. Мосты обеспечивают фильтрацию пакетов между ЛВС на основе простых правил и позволяют разделить сеть на несколько сегментов или связать вместе несколько сетей.

    Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) - Метод доступа, определенный в спецификации 802.3 для сетей Ethernet. Используя CSMA/CD, каждая станция может получить доступ к среде передачи (кабелю).

    Collision - коллизия, конфликт. Попытка двух или нескольких станций одновременно начать передачу данных. В сетях Ethernet коллизии являются нормальным явлением и для их разрешения используется метод CSMA/CD, позволяющий быстро восстановить работоспособность сети после возникновения коллизии.  
    IEEE 802.3 - Спецификация Ethernet, подготовленная IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). 802.3 содержит правила организации и конфигурирования ЛВС Ethernet, описывает типы используемых кабелей и способы взаимодействия элементов сети.  
    Intelligent Hub - интеллектуальный концентратор. Интеллект концентраторов состоит в том, что они могут выполнять операции мониторинга и управления сетью.  
    Local Area Network (LAN, ЛВС) - Сеть, объединяющая компьютеры и другие устройства для объединения ресурсов и совместного использования данных.  
    Manageable Hub - управляемый концентратор. Еще одно название для интеллектуальных хабов. Каждый порт управляемого концентратора можно независимо конфигурировать, включать или выключать, а также организовать его мониторинг.  
    Modular hub - модульный концентратор. В основе модульного хаба лежит шасси, в которое помещаются специальные платы или модули. Каждый из модулей функционирует подобно автономному концентратору, а модули взаимодействуют друг с другом через шину шасси. Высокоскоростная внутренняя шина модульного концентратора обеспечивает возможность эффективного обмена между модулями.  
    Network Interface Card (NIC, сетевой адаптер) - Специальное устройство (плата), обеспечивающее возможность подключения компьютера к сети. Адаптер устанавливается в слот расширения компьютера или подключается к одному из внешних портов (PCMCIA, LPT).  
    Packet - пакет. В сети с разделяемой средой пакеты используются для передачи информации от одной станции к другой. Кроме передаваемых между станциями данных пакет содержит информацию об адресах получателя и отправителя пакета.  
    Router - маршрутизатор. Маршрутизатор представляет собой устройство, способное передавать пакеты между сетями на основе определенных правил. Для принятия решения о передаче пакета маршрутизаторы используют информацию сетевого уровня.  
    Shared Media - разделяемая среда. При использовании технологии с разделяемой средой все станции подключаются к одной передающей среде (кабелю). Доступ станций к общей среде регулируется специальными протоколами (например, CSMA/CD).  
    Stackable hub - стековый хаб. Стековые хабы действуют как автономные устройства с единственным отличием: они позволяют организовать стек - группу концентраторов - работающих как одно логическое устройство. С точки зрения сети стек концентраторов является одним хабом.  
    Stand-alone hub - автономный хаб. Устройство с несколькими (обычно от 4 до 32) портами, способное функционировать независимо. Обычно автономные концентраторы поддерживают тот или иной способ наращивания числа портов (соединение через порт 10BASE-5 или 10BASE-2, каскадирование).  
    10BASE-T - Спецификация Ethernet для организации сети на базе кабеля UTP ("витая пара").  
    Token Ring - Одна из ведущих современных сетевых технологий. Спецификации Token Ring определены в стандарте IEEE 802.5. Подобно Ethernet, протоколы Token Ring обеспечивают функционирование физического и канального уровней модели OSI. В сетях Token Ring поддерживается скорость 4 или 16 Мбит/сек.  
    Unshielded twisted pair (UTP) - Кабель на основе скрученных пар.

     

     

    1. Определение локальных сетей 

      1. . Общие понятия ЛВС

    Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это коммуникационная система, поддерживающая в пределах здания или  группы зданий один или несколько  высокоскоростных каналов передачи цифровой информации, подключенных к  устройствам (ЭВМ) кратковременно .

     

    ЛВС появились в связи  с развитием элементной базы РЭА, а также благодаря усовершенствованиям  архитектуры и технологии производства ЭВМ. На некотором этапе закон  Гроша (производительность ЭВМ равна  квадрату его стоимости), который  был

    справедлив для первых суперкомпьютеров, перестал действовать.

     

    Другими словами суперкомпьютеры  перестали удовлетворять пользователей, как по скорости обработки информации, так и по удобству обращения с  ними. Появилась необходимость осуществления  взаимодействия ЭВМ: разделение вычислительных и информационных ресурсов. Первые разработки в области ЛВС появились  в начале 70-х годов, а пик их развития пришелся на середину/конец 80-х. Новое дыхание технике ЛВС  придали технологии коммутации (начало 90-х) и более высокоскоростные версии

    ЛВС (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).

     

    В настоящее время ЛВС  применяются для объединения ЭВМ в различных масштабах: от рабочих групп, до сетей предприятия и кампусных сетей. Таким образом, локальные сети позволяют строить масштабируемые сети в узком смысле этого слова. Локальные сети обеспечивают взаимодействие ЭВМ, что необходимо для работы распределенных приложений обеспечения электронного документооборота, исследовательских сетей с параллельными вычислениями, групп разработчиков и т.д.

     

    При разработке ЛВС предполагалось, что наиболее важным аспектом этих сетей будет стоимость аппаратуры и линий связи, поэтому в качестве среды взаимодействия многих станций  используется некий общий разделяемый  ресурс, который используется всеми  станциями совместно в режиме разделения времени (TDMA). Данные требования привели к использованию следующих  типов топологий:

    • Шина (bus)

    • Кольцо (ring)

    • Звезда (star)

    По методу доступа, различают сети с:

    • Случайным (стохастическим) доступом (Ethernet)

    • Пропорциональным (маркерным) доступом (Token Ring)

     

    Метод доступа к среде  обуславливает характеристики того или иного типа ЛВС: нагрузочная  способность, прогнозируемость задержек и т.д.

     
            Функционирование происходит на двух нижних уровнях модели ЭМВОС (рис 1.3.1): физическом и канальном. Спецификации на ЛВС определяют разделение канального уровня на два подуровня:

    • Управления логическим звеном канала данных (Logical Link Control) – LLC. Функции соединения и контроля потока пакетов. Аналог HDLC.

    • Управления доступа к среде (Media Access Control) – MAC. Функция доступа к каналу и арбитража (CSMA/CD).

     

    Протоколы ЛВС имеют механизмы  взаимодействия с протоколами верхних  уровней (сетевого). Практически все  распространенные семейства протоколов сетевого и более верхних уровней  осуществляют поддержку ЛВС.

     

    Спецификации физического  уровня для ЛВС разнообразны и  включают в себя практически все  известные физические среды: от простого телефонного кабеля до оптоволокна, включая коаксиал и радиоканалы, что позволяет передавать данные с высокими скоростями.

    Рис 1.3.1 – Структура уровней спецификации ЛВС

     

    Адресация в ЛВС подразумевает  использование типичных для сетевых  окружений адресов (MAC):

    • Индивидуальный адрес (unicast) – обеспечивает однозначную идентификацию  каждого устройства на канальном  уровне

    • Групповой адрес (multicast) – обеспечивает доставку кадра некоторой  группе хостов, взаимодействующих с  разделяемой средой

    • Широковещательный (broadcast) – обеспечивает доставку кадра всем станциям в данной ЛВС

     

    Отличительными признаками ЛВС являются:

    • Высокая скорость передачи (10 – 1000 Мбит/с)

    • Низкий уровень ошибок (P ≤ 10−7−10−8)

    • Быстродействующий механизм управления обменом

    • Ограниченное число компьютеров, подключенных к сети

     

     

    1.2.  Место и роль локальных сетей  

    Передача информации между  компьютерами существует, наверное, с  самого возникновения вычислительной техники. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, специализировать каждый компьютер на выполнение какой-то одной  функции, совместно использовать ресурсы  и решать множество других проблем. Способов и средств обмена информацией существует множество – от простейшего переноса файлов с помощью USB-накопителя до всемирной компьютерной сети Internet, способной связать все компьютеры мира. Огромное место в этой иерархии отводится локальным сетям.

    Чаще всего термин «локальные сети» (LAN, Local Area Network) понимают буквально, то есть, под локальными понимаются такие сети, которые имеют небольшие размеры, соединяют близко расположенные компьютеры – это обывательское мнение. Достаточно посмотреть на характеристики некоторых локальных сетей, чтобы понять, что такое определение не точно.

    Некоторые авторы определяют локальную сеть как «систему для  соединения компьютеров». Компьютеры, связанные локальной сетью, объединяются, по сути, в один виртуальный компьютер, ресурсы которого доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам входящим непосредственно в каждый компьютер. Также ключевыми отличиями локальной сети от любой другой являются высокая скорость обмена, низкий уровень ошибок при передаче данных, большая интенсивность обмена (трафик).

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1. Сеть Ethernet – создание, развитие, модификации и стандарты

      1. История создания сети Ethernet

    Ethernet (эзернет, англ. Ethernet [ˈiːθərˌnɛt] от англ. ether [ˈiːθər]— эфир)  
    пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.


    Прообразом Ethernet стала экспериментальная  передачи данных Гавайского университета ALOHA, реализованная в конце 60-х  – начале 70-х годов как средство беспроводного взаимодействия ЭВМ. В дальнейшем, принципы, заложенные в ALOHA, нашли применение в сети Ethernet. Ether (англ.) – среда, эфир, хотя речь шла о кабельных сетях, т.е. таких, где используются физические линии связи.

     

    Технология Ethernet была разработана  вместе со многими первыми проектами  корпорации Xerox PARC. В начале 70-х Роберт Меткалф (Bob Metcalfe) и Дэвид Боггс (David Boggs) из исследовательского центра фирмы Xerox в Пало-Альто (Калифорния) – PARC реализовали сеть, соединяющую компьютеры и принтеры центра на скорости 2.94 Mb/s (такая скорость была выбрана потому, что компьютеры центра имели частоту синхронизации 2.89 МГц). Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet. При рождении сеть получила имя Ethernet, базировалась на толстом коаксиальном кабеле и обеспечивала скорость передачи данных 2,94 Мбит/с. В декабре того же года Меткалф опубликовал докторскую работу "Packet Communication" ("Пакетная связь"), а в июле 1976 г. Меткалф и Боггс выпустили совместный труд "Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks" ("Ethernet: распределенная пакетная коммутация для локальных компьютерных сетей"). Таким образом, была создана теоретическая база для дальнейшего развития технологии.

     

    Ethernet – это самый распространенный  на сегодняшний день стандарт  локальных сетей. Общее количество  сетей, работающих по протоколу  Ethernet в настоящее время, оценивается  в 5 миллионов, а количество  компьютеров с установленными  сетевыми адаптерами Ethernet – в  50 миллионов, и это число постоянно  растет. Когда говорят Ethernet, то  под этим обычно понимают любой  из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet –  это сетевой  стандарт, основанный  на экспериментальной сети Ethernet Network. Но законное право на технологию Меткалф получил через лишь несколько лет после создания сети.

     

     В 1976 году 5 июля Меткалф и Боггс опубликовали статью «Локальная распределенная технология с коммутацией пакетов» в материалах ACM (Association for Computing Machinery), a 13 декабря 1977 получили патент США за номером 4,063,220, за изобретение «Многоточечной системы передачи данных с обнаружением столкновений». 

     

    Меткалф ушёл из Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com для продвижения

    компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Ему удалось убедить DEC, Intel и Xerox работать совместно и разработать стандарт Ethernet . Впервые этот стандарт был опубликован 30 сентября 1980 года под названием Version 1.0, которую также назвали «Ethernet Blue Book» или «стандарт DIX» (аббревиатура по первым буквам компаний-разработчиков). В спецификации речь шла о толстом «thick» Ethernet (аналог 10Base5),

    функционирующем на скорости 10 Мбит/с и использующем алгоритм CSMA/CD. Первые контроллеры, поддерживающие стандарт DIX появились незадолго  до принятия окончательной версии DIX –Version 2.0, которая появилась в ноябре 1982 году. На основе второй версии стандарта после продолжительных дебатов был принят «проект 802» Института Инженеров по Электротехнике и Радиоэлектронике (IEEE 802.3). Он должен был заполнить нишу между глобальными сетями, низкоскоростными сетями и специализированными сетями компьютерных центров, которые работали на высокой скорости, но очень ограниченном расстоянии. Ethernet/IEEE 802.X хорошо подходит для приложений, где локальные коммуникации должны выдерживать высокие нагрузки при высоких скоростях в пиках.

     

    Таким образом, вскоре соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET завершилось  — они  были похоронены под накатывающимися волнами продукции Ethernet.

     

     

     

      1. Эволюция сети Ethernet. Стандарты

    В 1979 году Digital Equipment Corporation (DEC), Intel и Xerox объединили усилия для разработки спецификации Ethernet. Она увидела свет в сентябре 1980 года под названием Version 1.0, которую также назвали «Ethernet Blue Book» или «стандарт DIX» (аббревиатура по первым буквам компаний-разработчиков). В спецификации речь шла о толстом «thick» Ethernet (аналог 10Base5), функционирующем на скорости 10 Мбит/с и использующем алгоритм CSMA/CD. Первые контроллеры, поддерживающие стандарт

    DIX появились незадолго  до принятия окончательной версии DIX – Version 2.0, которая появилась  в ноябре 1982 году.

     

    В 1983 году IEEE издал первый официальный стандарт на Ethernet, который  был разработан рабочей группой  комитета IEEE 802. Заголовок стандарта  звучал так: «802.3 Метод доступа CSMA/CD и спецификации физического уровня».IEEE переработал оригинальный стандарт, особенно в формате кадра и  структуре уровней (разбив канальный  на MAC и LLC, которые работают независимо друг от друга). Тем не менее, стандарт допускал функционирование параллельно  с DIX даже в пределах одной физической сети. На основе второй версии стандарта после продолжительных дебатов был принят «проект 802» института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE 802.3). Он должен был заполнить нишу между глобальными сетями, низкоскоростными сетями и специализированными сетями компьютерных центров, которые работали на высокой скорости, но очень ограниченном расстоянии. Ethernet/IEEE 802.X хорошо подходит для приложений, где локальные коммуникации должны выдерживать высокие нагрузки при высоких скоростях в пиках.

     

    В 1985 году, рабочая группа IEEE 802.3а определила вторую версию официального стандарта, называемую тонким «thin» Ethernet или 10Base2, который использовал более  дешевый и тонкий коаксиальный кабель, что значительно упрощало монтаж и поддержку сети. Тем не менее, оба этих стандарта использовали шинную топологию, что значительно  усложняло внедрение изменений  в сети.

     

    В 1987 IEEE реализовал два стандарта: Fiber Optic Inter-Repeater Link (FOIRL), который использовал два волоконно-оптических кабеля, что значительно увеличивало максимальную длину между повторителями до 1000м и стандарт IEEE 802.Зе, который описывал 10 Мбит/с Ethernet на витой паре (данный стандарт практически не использовался).

     

    В 1990 году произошел один из главных прорывов в области Ethernet – IEЕЕ реализовал стандарт 802.3i (10Base-T), который описывал 10Мбит/с Ethernet, работающий по обыкновенным неэкранированным витым  кабелям, что позволяло использовать

    существующую кабельную  инфраструктуру. А использование  топологии «звезда» позволяло также  существенно упростить изменения  и дополнения к сети, а также  существенно упрощало поиск неисправностей. В 1993 IEEE 802.3j стандарт для 10Base-F

    расширил возможности FOIRL.

     

    В 1995 году IEEE увеличил производительность Ethernet на порядок, реализовав спецификацию 100 Мбит/с 802.3u или 100Base-T. Данная версия также  имеет название «Fast Ethernet».

     

    В 1997 IEEE 802.Зх стандарт определил  полнодуплексное функционирование «full-duplex», которое обошло ограничения  алгоритма доступа к среде CSMA/CD, позволяя функционировать станциям в режиме «точка-точка» и соответственно разделить потоки приема/передачи, увеличив пропускную способность по сравнению с полудуплексным вариантом  вдвое. Данный тип взаимодействия распространяется на сети со скоростями 10 МБит/с и  выше.

     

    В 1998 году был реализован стандарт на 1ГБит/с или «Gigabit Ethernet»  на ВОЛС, а в 1999 году появился аналогичный  стандарт 802.ЗаЬ или 1000Base-T, который  подразумевал использование витой  пары пятой категории.

     

    На сегодняшний день Ethernet и IEEE 802.3 являются наиболее распространенными  протоколами локальных вычислительных сетей. Сегодня термин Ethernet чаще всего  используется для описания всех ЛВС, работающих по принципу «множественный

    доступ с опросом несущей  и обнаружением конфликтов». Они  соответствуют Ethernet, включая IEЕЕ 802.3. Это  не совсем корректно с точки зрения стандартов, но название «Ethernet» настолько  прочно прижилось, что оно осталось и за официальным стандартом, и  за всеми последующими его модификациями. Поэтому, в дальнейшем под термином «Ethernet» понимается официальный стандарт IEЕЕ 802.3. Структура стандартов выглядит следующим образом:

     

    Рис 2.2.1 - Структура стандартов IEEE

     

    В этой структуре на физическом уровне отражены как устаревшие технологии, основанные на применении коаксиального  кабеля (10 Base 5, 10 Base 2), так и современные, использующие витую пару (10 Base T) и  волоконно-оптические линии (10 Base F).

    Технологии с коаксиальным кабелем использующие топологию  «общей шины» помимо применения дорогого кабеля требуют сложных подключений  отрезков коаксиальных кабелей к  основной коаксиальной шине. Эти подключения  создают неоднородности в линии  и приводят к появлению в ней  отраженных волн, что приводит к  неустойчивой работе ЛВС.

     

     

     

     

    2.3   Самая распространенная  технология сетей Ethernet - 10 Base T

     

    Технология 10 Base T сейчас наиболее распространена. В ее основе лежит  топология «звезда» (рис. 3.8), где  в центре «звезды» размещается многопортовый  повторитель, называемый концентратором или хабом. Назначение концентратора  заключается в регенерации на всех своих портах сигналов, поступающих  от одной из станций. Например, пакет  приходящий от станции А на порт 1 через порты 2, 3, 4 ретранслируется  по всем остальным станциям.

    Рис 2.3.1 – Топология ЛВС с концентратором (хабом)

     

    Основные достоинства  стандарта 10 Base T:

    − дешевый кабель;

    − простота подключения  станций.

    К недостаткам следует  отнести:

    − малая длина сегмента вследствие затухания сигнала в  линии;

    − больший уровень внешних  помех по сравнению с коаксиальным вариантом.

     

    Несмотря на различия в  физической топологии, логической топологией в 10 Base T остается «общая шина» и все  правила CSMA/CD. Технология 10 Base F позволяет  увеличить длину сегмента до 2000м  при использовании многомодового (MM) волоконно-оптического кабеля. Такая среда передачи не чувствительна к электрическим наводкам, обладает высокой помехоустойчивостью.

     

     

     

     

     

      1.  Технология Fast Ethernet и её стандарты

    Классический 10-мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей  на  протяжении около 15 лет. Однако в  начале 1990-х годов начала ощущаться  его недостаточная пропускная способность. Назрела необходимость разработки «нового» Ethernet, то есть технологии, которая  была бы такой же эффективной по соотношению цена/качество при производительности 100 Мбит/с.

     

    Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Вместо подуровня физического  присоединения, как в классическом Ethernet, появились следующие подуровни: подуровень кодирования, подуровень физического  присоединения, подуровень зависимости  физической среды, подуровень автопереговоров  о скорости передачи. Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались абсолютно теми же, и их описывают прежние главы  стандартов 802.3 и 802.2. Более сложная  структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней  используются три варианта кабельных  систем: