Fast Ethernet -tekniikka, sen ominaisuudet, fyysinen kerros, rakennussäännöt. Ethernet- ja Fast Ethernet -laitteet Nopean ethernet-paikallisverkon kehittäminen

Nykyään on lähes mahdotonta löytää kannettavaa tietokonetta tai emolevyä myynnissä ilman integroitua verkkokorttia tai jopa kahta. Kaikissa niissä on sama liitin - RJ45 (tarkemmin 8P8C), mutta ohjaimen nopeus voi vaihdella suuruusluokkaa. Halvoissa malleissa se on 100 megabittiä sekunnissa (Fast Ethernet), kalliimmissa 1000 (Gigabit Ethernet).

Jos tietokoneessasi ei ole sisäänrakennettua LAN-ohjainta, se on todennäköisesti jo "vanha mies", joka perustuu prosessoriin, kuten Intel Pentium 4 tai AMD Athlon XP, sekä niiden "esi-isät". Tällaiset "dinosaurukset" voivat "ystävystyä" langallisen verkon kanssa vain asentamalla erillisen verkkokortin PCI-liittimellä, koska PCI Express -väylää ei vielä ollut olemassa heidän syntymähetkellään. Mutta myös PCI-väylälle (33 MHz) valmistetaan "verkkokortteja", jotka tukevat uusinta Gigabit Ethernet -standardia, vaikka sen suorituskyky ei välttämättä riitä vapauttamaan täysin gigabit-ohjaimen nopeuspotentiaalia.

Mutta vaikka sinulla olisi 100 megabitin integroitu verkkokortti, niiden, jotka aikovat "päivittää" 1000 megabittiin, on ostettava erillinen sovitin. Paras vaihtoehto olisi ostaa PCI Express -ohjain, joka varmistaa verkon suurimman nopeuden, jos tietysti vastaava liitin on tietokoneessa. Totta, monet pitävät parempana PCI-korttia, koska ne ovat paljon halvempia (hinta alkaa kirjaimellisesti 200 ruplasta).

Mitä etuja Fast Ethernetistä Gigabit Ethernetiin siirtyminen tuo käytännössä? Kuinka erilainen on verkkokorttien PCI-versioiden ja PCI Expressin todellinen tiedonsiirtonopeus? Riittääkö tavallisen kiintolevyn nopeus gigabitin kanavan lataamiseen? Löydät vastaukset näihin kysymyksiin tästä materiaalista.

Testin osallistujat

Testaukseen valittiin kolme halvinta erillistä verkkokorttia (PCI - Fast Ethernet, PCI - Gigabit Ethernet, PCI Express - Gigabit Ethernet), koska niille on eniten kysyntää.

100 megabitin verkko-PCI-korttia edustaa Acorp L-100S -malli (hinta alkaa 110 ruplasta), joka käyttää Realtek RTL8139D -piirisarjaa, joka on halvoista korteista suosituin.

1000 megabitin verkko-PCI-korttia edustaa Acorp L-1000S -malli (hinta alkaa 210 ruplasta), joka perustuu Realtek RTL8169SC -siruun. Tämä on ainoa kortti, jonka piirisarjassa on jäähdytyselementti - muut testin osallistujat eivät vaadi lisäjäähdytystä.

1000 megabitin verkko PCI Express -korttia edustaa TP-LINK TG-3468 -malli (hinta alkaa 340 ruplasta). Eikä se ollut poikkeus - se perustuu RTL8168B-piirisarjaan, jota myös Realtek valmistaa.

Verkkokortin ulkonäkö

Näiden perheiden piirisarjat (RTL8139, RTL816X) näkyvät paitsi erillisissä verkkokorteissa, myös integroituina moniin emolevyihin.

Kaikkien kolmen säätimen ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa:

Näytä taulukko

PCI-väylän kaistanleveyden (1066 Mbit/s) pitäisi teoriassa riittää "boostoida" gigabitin verkkokortit täyteen nopeuteen, mutta käytännössä se ei ehkä silti riitä. Tosiasia on, että tämä "kanava" on kaikkien PCI-laitteiden yhteinen; lisäksi se välittää palvelutietoja itse väylän huollosta. Katsotaan vahvistaako tämä oletus todellisilla nopeusmittauksilla.

Toinen vivahde: ​​suurimmalla osalla nykyaikaisista kiintolevyistä keskimääräinen lukunopeus on enintään 100 megatavua sekunnissa ja usein jopa vähemmän. Näin ollen he eivät pysty lataamaan täysin verkkokortin gigabitin kanavaa, jonka nopeus on 125 megatavua sekunnissa (1000: 8 = 125). On kaksi tapaa kiertää tämä rajoitus. Ensimmäinen on yhdistää pari tällaista kiintolevyä RAID-ryhmäksi (RAID 0, raidoitus), ja nopeus voi melkein kaksinkertaistua. Toinen on käyttää SSD-asemia, joiden nopeusparametrit ovat huomattavasti korkeammat kuin kiintolevyjen.

Testaus

Palvelimena käytettiin tietokonetta, jossa on seuraava kokoonpano:

• prosessori: AMD Phenom II X4 955 3200 MHz (neliydin);
• emolevy: ASRock A770DE AM2+ (AMD 770 -piirisarja + AMD SB700);
• RAM: Hynix DDR2 4 x 2048 Gt PC2 8500 1066 MHz (kaksikanavatila);
• näytönohjain: AMD Radeon HD 4890 1024 Mt DDR5 PCI Express 2.0;
• verkkokortti: Realtek RTL8111DL 1000 Mbit/s (integroitu emolevyyn);
• käyttöjärjestelmä: Microsoft Windows 7 Home Premium SP1 (64-bittinen versio).

Asiakkaana, johon testatut verkkokortit asennettiin, käytettiin tietokonetta, jossa oli seuraava kokoonpano:

• prosessori: AMD Athlon 7850 2800 MHz (kaksiytiminen);
• emolevy: MSI K9A2GM V2 (MS-7302, AMD RS780 + AMD SB700 piirisarja);
• RAM: Hynix DDR2 2 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (kaksikanavatila);
• näytönohjain: AMD Radeon HD 3100 256 MB (integroitu piirisarjaan);
• kiintolevy: Seagate 7200.10 160 GB SATA2;
• käyttöjärjestelmä: Microsoft Windows XP Home SP3 (32-bittinen versio).

Testaus suoritettiin kahdessa tilassa: lukeminen ja kirjoittaminen verkkoyhteyden kautta kiintolevyiltä (tämän pitäisi osoittaa, että ne voivat olla pullonkaula) sekä nopeita SSD-asemia simuloivien tietokoneiden RAM-muistissa olevilta RAM-levyiltä. Verkkokortit yhdistettiin suoraan kolmen metrin välijohdolla (kahdeksanjohtiminen kierretty parikaapeli, kategoria 5e).

Tiedonsiirtonopeus (kiintolevy - kovalevy, Mbit/s)

Todellinen tiedonsiirtonopeus 100 megabitin Acorp L-100S -verkkokortin kautta jäi vain teoreettisesta maksimista. Mutta molemmat gigabit-kortit, vaikka ne ylittivät ensimmäisen noin kuusi kertaa, eivät pystyneet näyttämään suurinta mahdollista nopeutta. On selkeästi nähtävissä, että nopeutta rajoittaa Seagate 7200.10 -kiintolevyjen suorituskyky, joka suoraan tietokoneella testattuna on keskimäärin 79 megatavua sekunnissa (632 Mbit/s).

Tässä tapauksessa PCI-väylän (Acorp L-1000S) ja PCI Expressin (TP-LINK) verkkokorttien välillä ei ole perustavanlaatuista eroa nopeudessa, jälkimmäisen pieni etu selittyy mittausvirheellä. Molemmat ohjaimet toimivat noin kuudellakymmenellä prosentilla kapasiteetistaan.

Tiedonsiirtonopeus (RAM-levy - RAM-levy, Mbit/s)

Acorp L-100S osoitti odotetusti samaa hidasta nopeutta kopioitaessa tietoja nopeilta RAM-levyiltä. Tämä on ymmärrettävää - Fast Ethernet -standardi ei ole vastannut nykyaikaista todellisuutta pitkään aikaan. Verrattuna "kiintolevyltä kiintolevylle" -testaustilaan, Acorp L-1000S gigabit PCI -kortti paransi suorituskykyä merkittävästi - etu oli noin 36 prosenttia. TP-LINK TG-3468 -verkkokortti osoitti vieläkin vaikuttavampaa etumatkaa - kasvua oli noin 55 prosenttia.

Tässä näkyi PCI Express -väylän suurempi kaistanleveys - se ylitti Acorp L-1000S:n 14 prosentilla, mikä ei enää johdu virheestä. Voittaja jäi hieman teoreettisesta maksimista, mutta nopeus 916 megabittiä sekunnissa (114,5 Mb/s) näyttää silti vaikuttavalta - tämä tarkoittaa, että joudut odottamaan lähes suuruusluokkaa vähemmän kopioinnin valmistumista (verrattuna Nopea Ethernet). Esimerkiksi 25 Gt:n tiedoston (tyypillinen hyvälaatuinen HD-ripaus) kopiointi tietokoneelta tietokoneelle kestää alle neljä minuuttia, ja edellisen sukupolven sovittimella se kestää yli puoli tuntia.

Testaus on osoittanut, että Gigabit Ethernet -verkkokorteilla on valtava etu (jopa kymmenkertainen) Fast Ethernet -ohjaimiin verrattuna. Jos tietokoneissasi on vain kiintolevyjä, joita ei ole yhdistetty raitataulukkoon (RAID 0), PCI- ja PCI Express -korttien nopeudessa ei ole perustavanlaatuista eroa. Muuten, samoin kuin käytettäessä korkean suorituskyvyn SSD-asemia, kannattaa suosia PCI Express -liitännällä varustettuja kortteja, jotka tarjoavat suurimman mahdollisen tiedonsiirtonopeuden.

Tietenkin tulee huomioida, että verkon ”polulla” olevien muiden laitteiden (kytkin, reititin...) tulee tukea Gigabit Ethernet -standardia ja kierretyn parin (patch cord) luokan tulee olla vähintään 5e. Muuten todellinen nopeus jää 100 megabittiin sekunnissa. Muuten, taaksepäin yhteensopivuus Fast Ethernet -standardin kanssa säilyy: voit liittää esimerkiksi kannettavan tietokoneen, jossa on 100 megabitin verkkokortti, gigabitin verkkoon, tämä ei vaikuta verkon muiden tietokoneiden nopeuteen.

ComputerPress-testauslaboratorio testasi Fast Ethernet -verkkokortteja PCI-väylään, joka on tarkoitettu käytettäväksi 10/100 Mbit/s työasemissa. Valittiin tällä hetkellä yleisimmät 10/100 Mbit/s läpijuoksuiset kortit, koska ensinnäkin niitä voidaan käyttää Ethernet-, Fast Ethernet- ja sekaverkoissa, ja toiseksi lupaava Gigabit Ethernet -tekniikka (kaistanleveys jopa 1000 Mbit /s) käytetään edelleen yleisimmin tehokkaiden palvelimien yhdistämiseen verkkoytimen verkkolaitteisiin. On äärimmäisen tärkeää, minkälaatuisia passiivisia verkkolaitteita (kaapeleita, pistorasioita jne.) verkossa käytetään. Tiedetään hyvin, että jos Ethernet-verkkoihin riittää luokan 3 kierretty parikaapeli, niin Fast Ethernetille vaaditaan jo luokka 5. Signaalin sironta ja huono kohinansieto voivat vähentää merkittävästi verkon suorituskykyä.

Testauksen tarkoituksena oli määrittää ennen kaikkea tehollinen suorituskykyindeksi (Performance/Efficiency Index Ratio - jäljempänä P/E-indeksi) ja vasta sitten - suorituskyvyn absoluuttinen arvo. P/E-indeksi lasketaan verkkokortin suorituskyvyn suhteeksi Mbit/s prosessorin kuormitukseen prosentteina. Tämä indeksi on alan standardi verkkosovittimen suorituskyvyn mittaamiseksi. Se otettiin käyttöön verkkokorttien suorittimen resurssien käytön huomioon ottamiseksi. Tosiasia on, että jotkut verkkosovittimen valmistajat yrittävät saavuttaa maksimaalisen suorituskyvyn käyttämällä useampaa tietokoneen prosessorijaksoa verkkotoimintojen suorittamiseen. Vähimmäisprosessorikuormitus ja suhteellisen korkea suorituskyky ovat välttämättömiä kriittisten liiketoiminta-, multimedia- ja reaaliaikaisten sovellusten ajamiseen.

Testasimme kortteja, joita tällä hetkellä käytetään useimmin yritys- ja paikallisverkkojen työasemissa:

1. D-Link DFE-538TX
2. SMC EtherPower II 10/100 9432TX/MP
3. 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM
4. Compex RL 100ATX
5. Intel EtherExpress PRO/100+ -hallinta
6. CNet PRO-120
7. NetGear FA 310TX
8. Allied Telesyn AT 2500TX
9. Surecom EP-320X-R

Testattujen verkkosovittimien pääominaisuudet on esitetty taulukossa. 1 . Selitämme joitakin taulukossa käytettyjä termejä. Automaattinen yhteysnopeuden tunnistus tarkoittaa, että sovitin itse määrittää suurimman mahdollisen käyttönopeuden. Lisäksi, jos automaattista nopeudentunnistusta tuetaan, lisämäärityksiä ei tarvita siirryttäessä Ethernetistä Fast Ethernetiin ja takaisin. Järjestelmänvalvojan ei siis tarvitse määrittää sovitinta uudelleen ja ladata ohjaimia uudelleen.

Bus Master -tilan tuki mahdollistaa tietojen siirtämisen suoraan verkkokortin ja tietokoneen muistin välillä. Tämä vapauttaa keskusprosessorin muiden toimintojen suorittamiseen. Tästä omaisuudesta on tullut de facto standardi. Ei ihme, että kaikki tunnetut verkkokortit tukevat Bus Master -tilaa.

Etäkäynnistys (Wake on LAN) mahdollistaa tietokoneen käynnistämisen verkon kautta. Toisin sanoen on mahdollista huoltaa tietokonetta työajan ulkopuolella. Tätä tarkoitusta varten emolevyssä ja verkkosovittimessa käytetään kolminapaisia ​​liittimiä, jotka on kytketty erityisellä kaapelilla (sisältyy pakkaukseen). Lisäksi tarvitaan erityinen ohjausohjelmisto. Wake on LAN -teknologian on kehittänyt Intel-IBM-liittouma.

Full duplex -tilassa voit lähettää tietoja samanaikaisesti molempiin suuntiin, half duplex - vain yhteen suuntaan. Näin ollen suurin mahdollinen läpäisynopeus full duplex -tilassa on 200 Mbit/s.

DMI (Desktop Management Interface) mahdollistaa tiedon hankkimisen PC:n kokoonpanosta ja resursseista verkonhallintaohjelmiston avulla.

WfM (Wired for Management) -määrityksen tuki varmistaa verkkosovittimen vuorovaikutuksen verkonhallinta- ja hallintaohjelmiston kanssa.

Tietokoneen käyttöjärjestelmän etäkäynnistystä varten verkon kautta verkkosovittimet on varustettu erityisellä BootROM-muistilla. Tämä mahdollistaa levyttömien työasemien tehokkaan käytön verkossa. Useimmissa testatuissa korteissa oli vain BootROM-paikka; Itse BootROM-siru on yleensä tilattava erikseen.

ACPI (Advanced Configuration Power Interface) -tuki auttaa vähentämään virrankulutusta. ACPI on uusi tekniikka, joka tukee virranhallintajärjestelmää. Se perustuu sekä laitteiston että ohjelmiston käyttöön. Periaatteessa Wake on LAN on osa ACPI:tä.

Omien suorituskyvyn parantamistyökalujen avulla voit lisätä verkkokorttisi tehokkuutta. Tunnetuimmat niistä ovat 3Comin Parallel Tasking II ja Intelin Adaptive Technology. Nämä tuotteet ovat yleensä patentoituja.

Lähes kaikki sovittimet tarjoavat tuen tärkeimmille käyttöjärjestelmille. Pääkäyttöjärjestelmiä ovat: Windows, Windows NT, NetWare, Linux, SCO UNIX, LAN Manager ja muut.

Palvelutuen tasoa arvioidaan dokumentaation saatavuuden, ajureineen levykkeen ja ajureiden uusimpien versioiden lataamisen perusteella yrityksen verkkosivuilta. Myös pakkauksella on tärkeä rooli. Tästä näkökulmasta parhaita ovat mielestämme verkkosovittimet D-Link, Allied Telesyn ja Surecom. Mutta kaiken kaikkiaan tuen taso osoittautui tyydyttäväksi kaikille korteille.

Tavallisesti takuu kattaa verkkolaitteen koko käyttöiän (elinikäinen takuu). Joskus se on rajoitettu 1-3 vuoteen.

Testausmenetelmä

Kaikissa testeissä käytettiin verkkokorttiohjainten uusimpia versioita, jotka ladattiin vastaavien valmistajien Internet-palvelimista. Jos verkkokortin ohjain salli asetukset ja optimoinnin, käytettiin oletusasetuksia (lukuun ottamatta Intel-verkkosovitinta). Huomaa, että 3Comin ja Intelin korteilla ja vastaavilla ohjaimilla on monipuolisimmat lisäominaisuudet ja -toiminnot.

Suorituskykymittaukset suoritettiin Novellin Perform3-apuohjelmalla. Apuohjelman toimintaperiaate on, että pieni tiedosto kopioidaan työasemalta palvelimen jaetulle verkkoasemalle, jonka jälkeen se jää palvelimen tiedostovälimuistiin ja luetaan sieltä monta kertaa tietyn ajan kuluessa. Tämä mahdollistaa muistin, verkon ja muistin yhteentoimivuuden ja eliminoi levytoimintoihin liittyvän latenssin vaikutuksen. Apuparametreja ovat tiedoston alkuperäinen koko, lopullinen tiedostokoko, koonmuutosvaihe ja testausaika. Novell Perform3 -apuohjelma näyttää suorituskykyarvot erikokoisilla tiedostoilla, keskimääräisellä ja maksimiteholla (kt/s). Seuraavia parametreja käytettiin apuohjelman määrittämiseen:

• Tiedoston alkuperäinen koko - 4095 tavua
• Lopullinen tiedostokoko - 65 535 tavua
• Tiedoston lisäysvaihe - 8192 tavua

Kunkin tiedoston testausajaksi asetettiin kaksikymmentä sekuntia.

Kussakin kokeessa käytettiin paria identtisiä verkkokortteja, joista toinen oli käynnissä palvelimella ja toinen työasemalla. Tämä näyttää olevan ristiriidassa yleisen käytännön kanssa, koska palvelimet käyttävät yleensä erikoistuneita verkkosovittimia, joissa on useita lisäominaisuuksia. Mutta juuri näin - samat verkkokortit on asennettu sekä palvelimelle että työasemille - testausta tekevät kaikki maailman tunnetut testilaboratoriot (KeyLabs, Tolly Group jne.). Tulokset ovat hieman pienempiä, mutta kokeilu osoittautuu puhtaaksi, koska vain analysoidut verkkokortit toimivat kaikissa tietokoneissa.

Compaq DeskPro EN -asiakasasetukset:

• Pentium II 450 MHz prosessori
• välimuisti 512 kt
• RAM 128 MB
• kovalevy 10GB
• käyttöjärjestelmä Microsoft Windows NT Server 4.0 c 6 a SP
• TCP/IP-protokolla.

Compaq DeskPro EP -palvelinkokoonpano:

• Celeron-prosessori 400 MHz
• RAM 64 MB
• kovalevy 4,3GB
• käyttöjärjestelmä Microsoft Windows NT Workstation 4.0 c c 6 a SP
• TCP/IP-protokolla.

Testaus suoritettiin olosuhteissa, joissa tietokoneet oli kytketty suoraan UTP Category 5 -ristikaapelilla Näiden testien aikana kortit toimivat 100Base-TX Full Duplex -tilassa. Tässä tilassa läpäisy on hieman suurempi johtuen siitä, että osa palvelutiedoista (esimerkiksi vastaanoton vahvistus) lähetetään samanaikaisesti hyödyllisen tiedon kanssa, jonka määrä on arvioitu. Näissä olosuhteissa oli mahdollista tallentaa melko korkeita suoritusarvoja; esimerkiksi 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM -sovittimen keskinopeus on 79,23 Mbps.

Suorittimen kuormitus mitattiin palvelimella Windows NT Performance Monitor -apuohjelmalla; tiedot kirjattiin lokitiedostoon. Perform3-apuohjelma ajettiin asiakaskoneessa, jotta se ei vaikuttanut palvelimen prosessorin kuormitukseen. Palvelintietokoneen prosessori oli Intel Celeron, jonka suorituskyky on huomattavasti pienempi kuin Pentium II- ja III -prosessorien suorituskyky. Intel Celeronia käytettiin tarkoituksella: tosiasia on, että koska prosessorin kuormitus määritetään melko suurella absoluuttisella virheellä, suurten absoluuttisten arvojen suhteellinen virhe on pienempi.

Jokaisen testin jälkeen Perform3-apuohjelma sijoittaa työnsä tulokset tekstitiedostoon seuraavan muotoisena tietojoukon muodossa:

65535 tavua. 10 491,49 kt/s. 10 491,49 kt/s. 57343 tavua. 10844,03 kbps. 10844,03 KBps. 49151 tavua. 10737,95 kbps. 10737,95 KB/s. 40959 tavua. 10603,04 kbps. 10603.04 Kbps. 32767 tavua. 10 497,73 kbps. 10 497,73 kt/s. 24575 tavua. 10 220,29 kbps. 10 220,29 KB/s. 16383 tavua. 9573,00 kbps. 9573,00 KBps. 8191 tavua. 8195,50 kbps. 8195,50 KBps. Enimmäisnopeus 10844,03 kbps. 10145,38 Keskimääräinen kilobittiä.

Se näyttää tiedostokoon, vastaavan suorituskyvyn valitulle asiakkaalle ja kaikille asiakkaille (tässä tapauksessa on vain yksi asiakas) sekä koko testin suurimman ja keskimääräisen suorituskyvyn. Jokaiselle testille saadut keskiarvot muutettiin KB/s:sta Mbit/s:ksi kaavalla:
(KB x 8)/1024,
ja P/E-indeksin arvo laskettiin suoritustehon ja prosessorin kuormituksen suhteena prosentteina. Tämän jälkeen P/E-indeksin keskiarvo laskettiin kolmen mittauksen tulosten perusteella.

Seuraava ongelma ilmeni käytettäessä Perform3-apuohjelmaa Windows NT Workstationissa: verkkoasemalle kirjoittamisen lisäksi tiedosto kirjoitettiin myös paikalliseen tiedostovälimuistiin, josta se luettiin myöhemmin erittäin nopeasti. Tulokset olivat vaikuttavia, mutta epärealistisia, koska verkon yli ei ollut tiedonsiirtoa sellaisenaan. Jotta sovellukset voisivat käsitellä jaettuja verkkoasemia tavallisina paikallisina asemina, käyttöjärjestelmä käyttää erityistä verkkokomponenttia - uudelleenohjausta, joka uudelleenohjaa I/O-pyynnöt verkon yli. Normaaleissa käyttöolosuhteissa uudelleenohjaus käyttää Windows NT:n välimuistialgoritmia kirjoittaessaan tiedostoa jaetulle verkkoasemalle. Tästä syystä palvelimelle kirjoitettaessa kirjoitetaan myös asiakaskoneen paikalliseen tiedostovälimuistiin. Ja testauksen suorittamiseksi on välttämätöntä, että välimuisti suoritetaan vain palvelimella. Sen varmistamiseksi, ettei asiakastietokoneessa ollut välimuistia, parametrien arvoja muutettiin Windows NT -rekisterissä, mikä mahdollisti uudelleenohjauksen suorittaman välimuistin poistamisen käytöstä. Näin se tehtiin:

1. Polku rekisteriin:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Rdr\Parameters

   Parametrin nimi:

   UseWriteBehind mahdollistaa kirjoitettavien tiedostojen taaksekirjoitusoptimoinnin

   Tyyppi: REG_DWORD

   Arvo: 0 (oletus: 1)

2. Polku rekisteriin:

   HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Lanmanworkstation\parameters

   Parametrin nimi:

   UtilizeNTCaching määrittää, käyttääkö uudelleenohjaus Windows NT:n välimuistin hallintaa tiedostojen sisällön välimuistiin tallentamiseen.

   Tyyppi: REG_DWORD Arvo: 0 (oletus: 1)

Intel EtherExpress PRO/100+ Management Network Adapter

Tämän kortin suorituskyvyn ja prosessorin käyttöasteen havaittiin olevan lähes samat kuin 3Comissa. Tämän kortin asetusikkunat näkyvät alla.

Tälle kortille asennettu uusi Intel 82559 -ohjain tarjoaa erittäin korkean suorituskyvyn, erityisesti Fast Ethernet -verkoissa.

Teknologiaa, jota Intel käyttää Intel EtherExpress PRO/100+ -kortissaan, kutsutaan Adaptive Technologyksi. Menetelmän ydin on muuttaa automaattisesti Ethernet-pakettien välisiä aikavälejä verkon kuormituksesta riippuen. Verkon ruuhkautumisen kasvaessa yksittäisten Ethernet-pakettien välinen etäisyys kasvaa dynaamisesti, mikä vähentää törmäysten määrää ja lisää suorituskykyä. Kun verkon kuormitus on vähäistä, kun törmäysten todennäköisyys on pieni, pakettien väliset aikavälit lyhenevät, mikä myös lisää suorituskykyä. Tämän menetelmän suurimmat edut tulisi nähdä suurissa törmäys-Ethernet-segmenteissä, toisin sanoen tapauksissa, joissa verkon topologiaa hallitsevat keskittimet eikä kytkimet.

Intelin uusi teknologia, nimeltään Priority Packet, mahdollistaa verkkokortin läpi kulkevan liikenteen rajoittamisen yksittäisten pakettien prioriteettien mukaan. Tämä mahdollistaa tiedonsiirtonopeuksien lisäämisen kriittisissä sovelluksissa.

Tukee VLAN-verkkoja (IEEE 802.1Q -standardi).

Kortilla on vain kaksi ilmaisinta - työ/yhteys, nopeus 100.

www.intel.com

Verkkosovitin SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX/MP

Tämän kortin arkkitehtuuri käyttää kahta lupaavaa tekniikkaa: SMC SimulTasking ja Programmable InterPacket Gap. Ensimmäinen tekniikka on samanlainen kuin 3Com Parallel Tasking -tekniikka. Vertaamalla näiden kahden valmistajan korttien testituloksia voimme tehdä johtopäätöksen näiden tekniikoiden toteutuksen tehokkuudesta. Huomaa myös, että tämä verkkokortti osoitti kolmannen tuloksen sekä suorituskyvyn että P/E-indeksin suhteen, ennen kaikkia kortteja paitsi 3Comia ja Inteliä.

Kortissa on neljä LED-merkkivaloa: nopeus 100, lähetys, yhteys, duplex.

Yhtiön pääsivuston osoite on: www.smc.com

Vakioverkoista yleisin on Ethernet-verkko. Se ilmestyi ensimmäisen kerran vuonna 1972 (kehittämä kuuluisa yritys Xerox). Verkko osoittautui varsin onnistuneeksi, ja sen seurauksena vuonna 1980 sitä tukivat sellaiset suuret yritykset kuin DEC ja Intel (näiden yritysten yhdistystä kutsuttiin DIXiksi niiden nimien ensimmäisten kirjainten jälkeen). Heidän ponnistelunsa ansiosta Ethernet-verkosta tuli kansainvälinen standardi vuonna 1985, ja sen hyväksyivät suurimmat kansainväliset standardointijärjestöt: IEEE Committee 802 (Institute of Electrical and Electronic Engineers) ja ECMA (European Computer Manufacturers Association).

Standardi on nimeltään IEEE 802.3 (lue englanniksi kahdeksan ohella kaksi pistettä kolme). Se määrittelee moninkertaisen pääsyn monoväylätyyppiselle kanavalle törmäyksenilmaisulla ja lähetyksen ohjauksella, eli jo mainitulla CSMA/CD-pääsymenetelmällä. Myös jotkin muut verkot täyttivät tämän standardin, koska niiden yksityiskohtaisuus on alhainen. Tämän seurauksena IEEE 802.3 -verkot olivat usein yhteensopimattomia toistensa kanssa sekä suunnittelultaan että sähköisiltä ominaisuuksiltaan. Viime aikoina IEEE 802.3 -standardia on kuitenkin pidetty Ethernet-verkon standardina.

Alkuperäisen IEEE 802.3 -standardin pääominaisuudet:

• topologia – väylä;
• siirtoväline – koaksiaalikaapeli;
• siirtonopeus – 10 Mbit/s;
• verkon enimmäispituus – 5 km;
• tilaajien enimmäismäärä – enintään 1024;
• verkon segmentin pituus - jopa 500 m;
• tilaajien määrä yhdellä segmentillä - jopa 100;
• pääsytapa – CSMA/CD;
• Kapeakaistainen lähetys, eli ilman modulaatiota (monokanava).

Tarkkaan ottaen IEEE 802.3- ja Ethernet-standardien välillä on pieniä eroja, mutta ne jätetään yleensä huomiotta.

Ethernet-verkko on tällä hetkellä maailman suosituin (yli 90 % markkinoista), ja oletettavasti se pysyy sellaisena myös tulevina vuosina. Tätä helpotti suuresti se, että alusta alkaen verkon ominaisuudet, parametrit ja protokollat ​​olivat avoimia, minkä seurauksena valtava määrä valmistajia ympäri maailmaa alkoi valmistaa Ethernet-laitteita, jotka olivat täysin yhteensopivia keskenään. .

Klassisessa Ethernet-verkossa käytettiin kahden tyyppistä 50 ohmin koaksiaalikaapelia (paksu ja ohut). Kuitenkin viime aikoina (90-luvun alusta lähtien) laajimmin käytetty Ethernet-versio on se, joka käyttää kierrettyjä pareja lähetysvälineenä. Standardi on määritelty myös valokaapeliverkoissa käytettäväksi. Alkuperäiseen IEEE 802.3 -standardiin on tehty lisäyksiä näiden muutosten huomioon ottamiseksi. Vuonna 1995 ilmestyi lisästandardi Ethernetin nopeammalle versiolle, joka toimii 100 Mbit/s nopeudella (ns. Fast Ethernet, IEEE 802.3u -standardi), käyttäen siirtovälineenä kierrettyä paria tai valokuitukaapelia. Vuonna 1997 ilmestyi myös versio, jonka nopeus on 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet, IEEE 802.3z -standardi).

Vakioväylätopologian lisäksi käytetään yhä enemmän passiivista tähti- ja passiivipuutopologioita. Tämä tarkoittaa toistimien ja toistinkeskittimien käyttöä, jotka yhdistävät verkon eri osia (segmenttejä). Tämän seurauksena erityyppisille segmenteille voidaan muodostaa puumainen rakenne (kuva 7.1).

Riisi. 7.1. Klassinen Ethernet-verkkotopologia

Segmentti (osa verkkoa) voi olla klassinen väylä tai yksi tilaaja. Koaksiaalikaapelia käytetään väyläsegmenteissä ja kierrettyä parikaapelia ja valokuitukaapelia passiivisissa tähtipinnoissa (yksittäisten tietokoneiden liittämiseen keskittimeen). Päävaatimus tuloksena olevalle topologialle on, että se ei saa sisältää suljettuja polkuja (silmukoita). Itse asiassa käy ilmi, että kaikki tilaajat on kytketty fyysiseen väylään, koska signaali jokaisesta heistä etenee kaikkiin suuntiin kerralla eikä palaa takaisin (kuten renkaassa).

Koko verkon kaapelin maksimipituus (maksimi signaalipolku) voi teoriassa olla 6,5 ​​kilometriä, mutta käytännössä se ei ylitä 3,5 kilometriä.

Fast Ethernet -verkossa ei ole fyysistä väylätopologiaa, käytetään vain passiivista tähtiä tai passiivista puuta. Lisäksi Fast Ethernetillä on paljon tiukemmat vaatimukset verkon enimmäispituudelle. Loppujen lopuksi lähetysnopeuden 10-kertaisen kasvun ja pakettimuodon säilyttämisen myötä sen vähimmäispituus tulee kymmenen kertaa lyhyemmäksi. Siten verkon läpi kulkevan kaksoissignaalin lähetysajan sallittu arvo pienenee 10 kertaa (5,12 μs vs. 51,2 μs Ethernetissä).

Normaalia Manchester-koodia käytetään tiedon siirtämiseen Ethernet-verkossa.

Ethernet-verkkoon pääsy tapahtuu satunnaisella CSMA/CD-menetelmällä, mikä varmistaa tilaajien tasa-arvon. Verkko käyttää vaihtelevan pituisia paketteja, joilla on kuvan 1 mukainen rakenne. 7.2. (luvut osoittavat tavujen määrän)

Riisi. 7.2. Ethernet-pakettirakenne

Ethernet-kehyksen (eli paketin ilman johdantoa) pituuden on oltava vähintään 512 bitin välein tai 51,2 μs (tämä on verkon maksimi kaksoissiirtoaika). Yksilö-, ryhmä- ja lähetysosoitteet tarjotaan.

Ethernet-paketti sisältää seuraavat kentät:

• Johdanto koostuu 8 tavusta, joista ensimmäiset seitsemän ovat koodia 10101010 ja viimeinen tavu on koodi 10101011. IEEE 802.3 -standardissa kahdeksas tavu on nimeltään Start of Frame Delimiter (SFD) ja muodostaa erillisen kentän paketille.
• Vastaanottajan (vastaanottimen) ja lähettäjän (lähettimen) osoitteet sisältävät kumpikin 6 tavua ja ne on rakennettu luennon 4 Osoitepaketit-osiossa kuvatun standardin mukaisesti. Tilaajalaitteet käsittelevät nämä osoitekentät.
• Ohjauskenttä (L/P – pituus/tyyppi) sisältää tietoa tietokentän pituudesta. Se voi myös määrittää käytetyn protokollan tyypin. On yleisesti hyväksyttyä, että jos tämän kentän arvo on enintään 1500, se ilmaisee tietokentän pituuden. Jos sen arvo on suurempi kuin 1500, se määrittää kehystyypin. Ohjauskenttä käsitellään ohjelmistolla.
• Tietokentän tulee sisältää 46-1500 tavua tietoa. Jos paketin tulee sisältää alle 46 tavua dataa, tietokenttä täytetään täytetavuilla. IEEE 802.3 -standardin mukaan pakettirakenteessa on varattu erityinen täytekenttä (pad data), jonka pituus voi olla nolla, kun dataa on tarpeeksi (yli 46 tavua).
• Frame Check Sequence (FCS) -kenttä sisältää paketin 32-bittisen syklisen tarkistussumman (CRC), ja sitä käytetään varmistamaan, että paketti on lähetetty oikein.

Siten kehyksen vähimmäispituus (paketti ilman alustusta) on 64 tavua (512 bittiä). Tämä arvo määrittää suurimman sallitun kaksoisviiveen signaalin etenemiselle verkossa 512 bitin välein (51,2 μs Ethernetille tai 5,12 μs Fast Ethernetille). Standardi olettaa, että alustusosa saattaa pienentyä paketin kulkiessa eri verkkolaitteiden läpi, joten sitä ei oteta huomioon. Kehyksen enimmäispituus on 1518 tavua (12144 bittiä, eli 1214,4 µs Ethernetissä, 121,44 µs Fast Ethernetissä). Tämä on tärkeää verkkolaitteiden puskurimuistin koon valinnassa ja verkon kokonaiskuormituksen arvioinnissa.

Alkuosan muodon valinta ei ole sattumaa. Tosiasia on, että Manchester-koodin vuorottelevien ykkösten ja nollien (101010...10) sekvenssille on ominaista se, että siinä on siirtymiä vain bittivälien keskellä (katso kohta 2.6.3), eli vain tiedon siirtymät. Tietenkin vastaanottimen on helppo virittää (synkronoitua) tällaiseen sekvenssiin, vaikka se jostain syystä lyhenisi useilla biteillä. Alkuosan (11) kaksi viimeistä yksittäistä bittiä eroavat merkittävästi sekvenssistä 101010...10 (siirtymiä esiintyy myös bittivälien rajalla). Siksi jo viritetty vastaanotin voi helposti valita ne ja havaita siten hyödyllisen tiedon alun (kehyksen alun).

10 Mbit/s nopeudella toimivalle Ethernet-verkolle standardi määrittelee neljä päätyyppiä verkkosegmenttejä, jotka keskittyvät erilaisiin tiedonsiirtovälineisiin:

• 10BASE5 (paksu koaksiaalikaapeli);
• 10BASE2 (ohut koaksiaalikaapeli);
• 10BASE-T (kierretty pari);
• 10BASE-FL (kuituoptinen kaapeli).

Segmentin nimi sisältää kolme elementtiä: numero 10 tarkoittaa 10 Mbit/s siirtonopeutta, sana BASE tarkoittaa siirtoa perustaajuuskaistalla (eli moduloimatta suurtaajuista signaalia) ja viimeinen elementti tarkoittaa segmentin sallittu pituus: 5 - 500 metriä, 2 - 200 metriä (tarkemmin sanottuna 185 metriä) tai viestintälinjan tyyppi: T - kierretty pari (englanninkielisestä kierretty pari), F - valokuitukaapeli (päästä englantilainen valokuitu).

Vastaavasti 100 Mbit/s (Fast Ethernet) nopeudella toimivalle Ethernet-verkolle standardi määrittelee kolmen tyyppisiä segmenttejä, jotka eroavat siirtomediatyypeistä:

• 100BASE-T4 (kierretty nelipari);
• 100BASE-TX (kierretty kaksoispari);
• 100BASE-FX (valokuitukaapeli).

Tässä numero 100 tarkoittaa 100 Mbit/s siirtonopeutta, kirjain T tarkoittaa kierrettyä paria ja kirjain F valokuitukaapelia. Tyypit 100BASE-TX ja 100BASE-FX yhdistetään joskus nimellä 100BASE-X, ja 100BASE-T4 ja 100BASE-TX kutsutaan nimellä 100BASE-T.

Ethernet-laitteiden ominaisuuksia sekä CSMA/CD-vaihdon ohjausalgoritmia ja syklisen tarkistussumman (CRC) laskentaalgoritmia käsitellään tarkemmin myöhemmin kurssin erikoisosissa. Tässä on vain huomioitava, että Ethernet-verkko ei erotu ennätysominaisuuksista tai optimaalisista algoritmeista, se on useiden parametrien osalta huonompi kuin muut standardiverkot. Mutta tehokkaan tuen, korkeimman standardoinnin ja valtavan teknisen laitteiston ansiosta Ethernet erottuu muista standardiverkkoista, ja siksi mitä tahansa muuta verkkotekniikkaa verrataan yleensä Ethernetiin.

Ethernet-tekniikan kehitys etenee yhä kauemmas alkuperäisestä standardista. Uusien siirtovälineiden ja kytkimien käyttö mahdollistaa verkon koon merkittävän kasvattamisen. Manchester-koodin poistaminen (Fast Ethernet- ja Gigabit Ethernet -verkoissa) lisää tiedonsiirtonopeuksia ja vähentää kaapelin tarvetta. CSMA/CD-ohjausmenetelmän kieltäminen (täysduplex-vaihtotilassa) mahdollistaa toiminnan tehokkuuden dramaattisen lisäämisen ja verkon pituuden rajoitusten poistamisen. Kuitenkin kaikkia uusia verkkomuotoja kutsutaan myös Ethernet-verkoiksi.

Token-Ring-verkko

IBM ehdotti Token-Ring-verkkoa vuonna 1985 (ensimmäinen versio ilmestyi vuonna 1980). Sen oli tarkoitus verkottaa kaikentyyppisiä IBM:n valmistamia tietokoneita. Jo se tosiasia, että IBM, suurin tietokonelaitteiden valmistaja, tukee sitä, viittaa siihen, että siihen on kiinnitettävä erityistä huomiota. Mutta yhtä tärkeää on, että Token-Ring on tällä hetkellä kansainvälinen standardi IEEE 802.5 (vaikka Token-Ringin ja IEEE 802.5:n välillä on pieniä eroja). Tämä asettaa tämän verkon samalle tilalle Ethernetin kanssa.

Token-Ring kehitettiin luotettavaksi vaihtoehdoksi Ethernetille. Ja vaikka Ethernet korvaa nyt kaikki muut verkot, Token-Ringiä ei voida pitää toivottoman vanhentuneena. Yli 10 miljoonaa tietokonetta ympäri maailmaa on yhdistetty tähän verkkoon.

IBM on tehnyt kaikkensa varmistaakseen verkkonsa mahdollisimman laajan jakelun: yksityiskohtainen dokumentaatio julkaistiin aina sovittimien piirikaavioihin asti. Tämän seurauksena monet yritykset, esimerkiksi 3COM, Novell, Western Digital, Proteon ja muut, alkoivat tuottaa sovittimia. NetBIOS-konsepti on muuten kehitetty erityisesti tätä verkkoa varten, samoin kuin toista verkkoa varten, IBM PC Networkia varten. Jos aiemmin luodussa PC-verkossa NetBIOS-ohjelmat oli tallennettu sovittimen sisäiseen vain lukumuistiin, niin Token-Ring-verkossa käytettiin jo NetBIOSia emuloivaa ohjelmaa. Tämä mahdollisti joustavamman reagoinnin laitteiston ominaisuuksiin ja yhteensopivuuden ylläpitämisen korkeamman tason ohjelmien kanssa.

Token-Ring -verkossa on rengastopologia, vaikka se näyttää ulkoisesti enemmän tähdeltä. Tämä johtuu siitä, että yksittäiset tilaajat (tietokoneet) eivät muodosta yhteyttä verkkoon suoraan, vaan erityisten keskittimien tai monikäyttölaitteiden (MSAU tai MAU - Multistation Access Unit) kautta. Fyysisesti verkko muodostaa tähtirengastopologian (kuva 7.3). Todellisuudessa tilaajat ovat edelleen yhdistyneet renkaaseen, eli jokainen heistä välittää tietoa yhdelle naapuritilaajalle ja vastaanottaa tietoa toiselta.

Riisi. 7.3. Token-Ring-verkon tähtirengastopologia

Keskittimen (MAU) avulla voit keskittää konfigurointiasetukset, irrottaa vialliset tilaajat, valvoa verkon toimintaa jne. (Kuva 7.4). Se ei suorita mitään tietojenkäsittelyä.

Riisi. 7.4 Token-Ring-verkon tilaajien yhdistäminen renkaaksi keskittimen (MAU) avulla

Keskitin käyttää jokaista tilaajaa varten erityistä runkoliitäntäyksikköä (TCU - Trunk Coupling Unit), joka varmistaa tilaajan automaattisen liittymisen renkaaseen, jos se on kytketty keskittimeen ja toimii kunnolla. Jos tilaaja katkaisee yhteyden keskittimeen tai se on viallinen, TCU palauttaa automaattisesti renkaan eheyden ilman tämän tilaajan osallistumista. TCU:n laukaisee tasavirtasignaali (ns. fantomivirta), joka tulee tilaajalta, joka haluaa liittyä renkaaseen. Tilaaja voi myös irrottaa renkaasta ja suorittaa itsetestauksen (kuvassa 7.4 äärioikealla oleva tilaaja). Phantom-virta ei vaikuta informaatiosignaaliin millään tavalla, koska renkaassa olevalla signaalilla ei ole vakiokomponenttia.

Keskitin on rakenteellisesti itsenäinen yksikkö, jonka etupaneelissa on kymmenen liitintä (kuva 7.5).

Riisi. 7.5 Token-Ring Hub (8228 MAU)

Kahdeksan keskusliitintä (1…8) on suunniteltu liittämään tilaajia (tietokoneita) sovitinkaapeleilla tai radiaalikaapeleilla. Kahta ulointa liitintä: tulo RI (Ring In) ja lähtö RO (Ring Out) käytetään liittämiseen muihin keskittimiin erityisillä runkokaapeleilla (Path cable). Konsentraattori on saatavana seinälle asennettavana ja pöytäkoneena.

MAU-keskittimiä on sekä passiivisia että aktiivisia. Aktiivinen keskitin palauttaa tilaajalta tulevan signaalin (eli toimii kuten Ethernet-keskitin). Passiivinen keskitin ei palauta signaalia, se vain yhdistää viestintälinjat.

Keskitin verkossa voi olla ainoa (kuten kuvassa 7.4), tässä tapauksessa vain siihen kytketyt tilaajat ovat suljettuina renkaassa. Ulkoisesti tämä topologia näyttää tähdeltä. Jos verkkoon on liitettävä enemmän kuin kahdeksan tilaajaa, useat keskittimet yhdistetään runkokaapeleilla ja muodostavat tähtirengastopologian.

Kuten todettiin, rengastopologia on erittäin herkkä rengaskaapelin katkeamiselle. Verkon kestävyyden lisäämiseksi Token-Ring tarjoaa ns. rengastaittotilan, jonka avulla voit ohittaa katkaisukohdan.

Normaalitilassa keskittimet on kytketty renkaaksi kahdella rinnakkaisella kaapelilla, mutta tiedot välittyvät vain toisen kautta (kuva 7.6).

Riisi. 7.6. MAU-keskittimien yhdistäminen normaalitilassa

Jos yksittäinen kaapeli katkeaa (katkos), verkko lähettää molempien kaapeleiden kautta ohittaen siten vaurioituneen osan. Samalla hubiin kytkettyjen tilaajien ohitusjärjestys jopa säilyy (kuva 7.7). Totta, renkaan kokonaispituus kasvaa.

Useiden kaapelivaurioiden sattuessa verkko hajoaa useisiin osiin (segmentteihin), joita ei ole kytketty toisiinsa, mutta jotka pysyvät täysin toimintakunnossa (kuva 7.8). Suurin osa verkosta pysyy kytkettynä entiseen tapaan. Tämä ei tietenkään enää säästä verkkoa kokonaisuutena, mutta mahdollistaa tilaajien oikealla jakautumisella keskittimien kesken säilyttää merkittävän osan vaurioituneen verkon toiminnoista.

Useita keskittimiä voidaan rakenteellisesti yhdistää ryhmään, klusteriin, jonka sisällä tilaajat on myös kytketty renkaaksi. Klusterien avulla voit kasvattaa yhteen keskukseen kytkettyjen tilaajien määrää esimerkiksi 16:een (jos klusteri sisältää kaksi keskitintä).

Riisi. 7.7. Rullaa rengas ylös, jos kaapeli on vaurioitunut

Riisi. 7.8 Renkaan hajoaminen useiden kaapelivaurioiden vuoksi

IBM Token-Ring -verkon siirtoväline oli alun perin kierretty pari, sekä suojaamaton (UTP) että suojattu (STP), mutta sitten koaksiaalikaapelille ja FDDI-standardin valokuitukaapelille ilmestyi laitevaihtoehtoja.

Token-Ring-verkon klassisen version tärkeimmät tekniset ominaisuudet:

• IBM 8228 MAU -tyypin keskittimien enimmäismäärä on 12;
• tilaajien enimmäismäärä verkossa – 96;
• kaapelin enimmäispituus tilaajan ja keskittimen välillä on 45 metriä;
• kaapelin enimmäispituus napojen välillä on 45 metriä;
• kaikki navat yhdistävän kaapelin enimmäispituus on 120 metriä;
• tiedonsiirtonopeus – 4 Mbit/s ja 16 Mbit/s.

Kaikki annetut ominaisuudet viittaavat tapaukseen, jossa käytetään suojaamatonta kierrettyä parikaapelia. Jos käytetään eri siirtovälinettä, verkon suorituskyky voi vaihdella. Esimerkiksi suojattua kierrettyä paria (STP) käytettäessä tilaajamäärä voidaan kasvattaa 260:een (96 sijasta), kaapelin pituutta 100 metriin (45 sijasta), keskittimien lukumäärää voidaan kasvattaa. 33, ja napoja yhdistävän renkaan kokonaispituus voi olla jopa 200 metriä . Valokuitukaapelin avulla voit kasvattaa kaapelin pituutta jopa kahteen kilometriin.

Tietojen siirtämiseksi Token-Ringiin käytetään kaksivaiheista koodia (tarkemmin sanottuna sen versiota, jossa on pakollinen siirtymä bittivälin keskellä). Kuten minkä tahansa tähtitopologian kohdalla, muita sähköisiä päätteitä tai ulkoisia maadoitustoimenpiteitä ei tarvita. Neuvottelu suoritetaan verkkosovittimien ja keskittimien laitteistolla.

Kaapeleiden kytkemiseen Token-Ring käyttää RJ-45-liittimiä (suojaamaton kierretty pari) sekä MIC- ja DB9P-liittimiä. Kaapelissa olevat johdot yhdistävät samannimiset liittimen koskettimet (eli käytetään ns. suoria kaapeleita).

Token-Ring-verkko klassisessa versiossaan on Ethernet-verkkoa huonompi sekä sallitun koon että tilaajamäärän enimmäismäärän suhteen. Siirtonopeuden suhteen Token-Ring on tällä hetkellä saatavilla 100 Mbps (High Speed ​​​​Token-Ring, HSTR) ja 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring) versioina. Token-Ringiä tukevat yritykset (mukaan lukien IBM, Olicom, Madge) eivät aio luopua verkkostaan ​​pitäen sitä Ethernetin arvoisena kilpailijana.

Ethernet-laitteisiin verrattuna Token-Ring-laitteet ovat huomattavasti kalliimpia, koska niissä käytetään monimutkaisempaa keskuksen hallintatapaa, joten Token-Ring-verkko ei ole levinnyt niin laajalle.

Kuitenkin toisin kuin Ethernet, Token-Ring-verkko pystyy käsittelemään korkeaa kuormitusta (yli 30-40 %) paljon paremmin ja tarjoaa taatun käyttöajan. Tämä on tarpeen esimerkiksi teollisuusverkoissa, joissa viive reagoinnissa ulkoiseen tapahtumaan voi johtaa vakaviin onnettomuuksiin.

Token-Ring -verkossa käytetään klassista token access -menetelmää, eli renkaan ympärillä kiertää jatkuvasti token, johon tilaajat voivat liittää datapakettinsa (ks. kuva 7.8). Tämä tarkoittaa tämän verkon niin tärkeää etua kuin ristiriitojen puuttuminen, mutta siinä on myös haittoja, erityisesti tarve valvoa tunnuksen eheyttä ja verkon toiminnan riippuvuutta jokaisesta tilaajasta (jos toimintahäiriö, tilaaja on suljettava kehästä).

Paketin maksimiaika Token-Ringille on 10 ms. Kun tilaajia on enintään 260, koko soittojakso on 260 x 10 ms = 2,6 s. Tänä aikana kaikki 260 tilaajaa voivat lähettää pakettinsa (jos tietysti heillä on lähetettävää). Tänä aikana ilmainen token saavuttaa varmasti jokaisen tilaajan. Tämä sama aikaväli on Token-Ring-käyttöajan yläraja.

Jokaisen verkkotilaajan (sen verkkosovittimen) on suoritettava seuraavat toiminnot:

• lähetysvirheiden tunnistaminen;
• verkon konfiguroinnin ohjaus (verkon palauttaminen, jos häntä edeltävä tilaaja epäonnistuu);
• useiden verkossa käyttöön otettujen aikasuhteiden hallinta.

Suuri määrä toimintoja tietysti monimutkaistaa ja lisää verkkosovittimen laitteiston kustannuksia.

Tokenin eheyden valvomiseksi verkossa käytetään yhtä tilaajista (ns. aktiivista monitoria). Samalla sen laitteet eivät eroa muista, vaan sen ohjelmisto seuraa ajoitussuhteita verkossa ja luo tarvittaessa uuden merkin.

Aktiivinen monitori suorittaa seuraavat toiminnot:

• laukaisee merkin renkaaseen työn alussa ja kun se katoaa;
• säännöllisesti (kerran 7 sekunnissa) raportoi läsnäolostaan ​​erityisellä ohjauspaketilla (AMP - Active Monitor Present);
• poistaa renkaasta paketin, jota ei ole poistanut sen lähettänyt tilaaja;
• valvoo sallittua paketin lähetysaikaa.

Aktiivinen monitori valitaan, kun verkko alustetaan, se voi olla mikä tahansa verkossa oleva tietokone, mutta siitä tulee yleensä ensimmäinen verkkoon liitetty tilaaja. Aktiiviseuraksi tullut tilaaja liittää verkkoon oman puskurin (shift register), joka varmistaa, että token mahtuu renkaaseen myös minimirenkaan pituudella. Tämän puskurin koko on 24 bittiä nopeudella 4 Mbit/s ja 32 bittiä nopeudella 16 Mbit/s.

Jokainen tilaaja seuraa jatkuvasti, kuinka aktiivinen monitori suorittaa tehtävänsä. Jos aktiivinen monitori jostain syystä epäonnistuu, aktivoituu erityinen mekanismi, jonka kautta kaikki muut tilaajat (vara-, varamonitorit) päättävät määrittää uuden aktiivisen monitorin. Tätä varten tilaaja, joka havaitsee aktiivisen monitorin vian, lähettää ohjauspaketin (token request paketin) MAC-osoitteellaan pitkin rengasta. Jokainen seuraava tilaaja vertaa MAC-osoitetta paketista omaansa. Jos sen oma osoite on pienempi, se lähettää paketin edelleen muuttumattomana. Jos se on enemmän, se asettaa MAC-osoitteensa pakettiin. Aktiivinen monitori on tilaaja, jonka MAC-osoitearvo on suurempi kuin muiden (hänen täytyy saada takaisin paketti MAC-osoitteellaan kolme kertaa). Merkki aktiivisen monitorin viasta on se, että se ei suorita yhtä luetelluista toiminnoista.

Token-Ring-verkkotunnus on ohjauspaketti, joka sisältää vain kolme tavua (kuva 7.9): aloituserotintavu (SD - Start Delimiter), kulunvalvontatavu (AC - Access Control) ja loppuerotintavu (ED - End). Erotin). Kaikki nämä kolme tavua ovat myös osa tietopakettia, vaikka niiden toiminnot merkissä ja paketissa ovat hieman erilaiset.

Alku- ja loppuerottimet eivät ole vain nollien ja ykkösten sarja, vaan ne sisältävät erityistyyppisiä signaaleja. Tämä tehtiin sen varmistamiseksi, että erottimia ei voitu sekoittaa muihin pakettien tavuihin.

Riisi. 7.9. Token-Ring Network Token Format

Alkuperäinen SD-erotin sisältää neljä epästandardista bittiväliä (Kuva 7.10). Kaksi niistä, merkitty J:llä, edustaa matalaa signaalitasoa koko bittivälin ajan. Kaksi muuta bittiä, merkitty K:llä, edustavat koko bittivälin korkeaa signaalitasoa. On selvää, että vastaanotin havaitsee helposti sellaiset synkronointivirheet. J- ja K-bitit eivät voi koskaan esiintyä hyötybittien joukossa.

Riisi. 7.10. Etu- (SD) ja lopussa (ED) erottimien muodot

Lopullinen erotin ED sisältää myös neljä erikoisbittiä (kaksi J-bittiä ja kaksi K-bittiä) sekä kaksi yksibittiä. Mutta lisäksi se sisältää myös kaksi tietobittiä, jotka ovat järkeviä vain osana tietopakettia:

• I (Intermediate) -bitti on merkki välipaketista (1 vastaa ketjun ensimmäistä tai välipakettia, 0 ketjun viimeistä tai ainoaa pakettia).
• Bitti E (Error) on merkki havaitusta virheestä (0 vastaa virheiden puuttumista, 1 niiden olemassaoloa).

Kulunvalvontatavu (AC - Access Control) on jaettu neljään kenttään (kuva 7.11): prioriteettikenttä (kolme bittiä), merkkibitti, valvontabitti ja varauskenttä (kolme bittiä).

Riisi. 7.11. Kulunvalvontatavun muoto

Prioriteettibitit (kenttä) antavat tilaajalle mahdollisuuden määrittää prioriteetin paketeilleen tai tokeneilleen (prioriteetti voi olla 0 - 7, jolloin 7 on korkein prioriteetti ja 0 alhaisin). Tilaaja voi liittää pakettinsa tunnukseen vain, jos hänen oma prioriteettinsa (sen pakettien prioriteetti) on sama tai korkeampi kuin tunnuksen prioriteetti.

Token-bitti määrittää, onko paketti liitetty tunnukseen vai ei (ykkönen vastaa vuoromerkkiä ilman pakettia, nolla tokenia, jossa on paketti). Monitoribitti, joka on asetettu arvoon yksi, osoittaa, että aktiivinen monitori lähetti tämän tunnuksen.

Varausbitit (kenttä) antavat tilaajalle mahdollisuuden varata itselleen oikeuden ottaa verkko edelleen haltuunsa eli kääntyä palveluun. Jos tilaajan prioriteetti (hänen pakettien prioriteetti) on suurempi kuin varauskentän nykyinen arvo, hän voi kirjoittaa siihen prioriteettinsa edellisen sijasta. Kehyksen kiertämisen jälkeen kaikkien tilaajien korkein prioriteetti kirjataan varauskenttään. Varauskentän sisältö on samanlainen kuin prioriteettikentän sisältö, mutta ilmaisee tulevan prioriteetin.

Prioriteetti- ja varauskenttien käytön seurauksena verkkoon pääsevät vain ne tilaajat, joilla on korkeimman prioriteetin lähetettävät paketit. Alemman prioriteetin paketteja tarjotaan vain, kun korkeamman prioriteetin paketit on käytetty loppuun.

Token-Ring-tietopaketin (kehyksen) muoto on esitetty kuvassa. 7.12 Tämä paketti sisältää alku- ja loppuerotinten sekä pääsynvalvontatavun lisäksi myös paketinohjaustavun, vastaanottimen ja lähettimen verkko-osoitteet, datan, tarkistussumman ja paketin tilatavun.

Riisi. 7.12 Token-Ring-verkon paketti (kehys) -muoto (kenttien pituudet ilmoitetaan tavuina)

Pakettikenttien (kehys) tarkoitus.

• Etuerotin (SD) osoittaa paketin alun, muoto on sama kuin tokenissa.
• Kulunvalvontatavun (AC) muoto on sama kuin tunnuksessa.
• Paketin ohjaustavu (FC – Frame Control) määrittää paketin (kehyksen) tyypin.
• Paketin lähettäjän ja vastaanottajan kuusitavuisilla MAC-osoitteilla on luvussa 4 kuvattu vakiomuoto.
• Data-kenttä sisältää siirrettävän tiedon (tietopaketissa) tai tiedon vaihdon ohjaamiseksi (ohjauspaketissa).
• Frame Check Sequence (FCS) -kenttä on 32-bittinen pakettisyklinen tarkistussumma (CRC).
• Päättävä erotin (ED), kuten tokenissa, osoittaa paketin lopun. Lisäksi se määrittää, onko tietty paketti väli- vai lopullinen lähetettyjen pakettien järjestyksessä, ja sisältää myös ilmoituksen paketin virheellisyydestä (katso kuva 7.10).
• Paketin tilatavu (FS - Frame Status) kertoo mitä tälle paketille tapahtui: onko se nähty vastaanottajalle (eli onko olemassa vastaanotinta, jolla on annettu osoite) ja kopioitu vastaanottajan muistiin. Sen avulla paketin lähettäjä selvittää, saavuiko paketti määränpäähänsä ja virheettömästi vai pitääkö se lähettää uudelleen.

On huomattava, että yhdessä paketissa suurempi sallittu siirrettävän datan koko Ethernet-verkkoon verrattuna voi olla ratkaiseva tekijä verkon suorituskyvyn lisäämisessä. Teoriassa 16 Mbit/s ja 100 Mbit/s siirtonopeuksilla tietokentän pituus voi olla jopa 18 KB, mikä on tärkeää siirrettäessä suuria tietomääriä. Mutta jopa 4 Mbps:n nopeudella Token-Ring-verkko tarjoaa usein suuremmat todelliset siirtonopeudet kuin Ethernet (10 Mbps) token access -menetelmän ansiosta. Token-Ringin etu on erityisen havaittavissa raskaassa kuormituksessa (yli 30-40%), koska tässä tapauksessa CSMA/CD-menetelmä vaatii paljon aikaa toistuvien konfliktien ratkaisemiseen.

Tilaaja, joka haluaa lähettää paketin, odottaa ilmaisen tunnuksen saapumista ja kaappaa sen. Kaapattu merkki muuttuu tietopaketin kehykseksi. Tämän jälkeen tilaaja lähettää tietopaketin renkaaseen ja odottaa sen paluuta. Sen jälkeen se vapauttaa tunnuksen ja lähettää sen takaisin verkkoon.

Token-Ring-verkossa voidaan lähettää tokenin ja tavallisen paketin lisäksi erityinen ohjauspaketti, joka katkaisee lähetyksen (Abort). Se voidaan lähettää milloin tahansa ja missä tahansa tietovirrassa. Tämä paketti koostuu kahdesta yksitavuisesta kentästä - kuvatun muodon alkuerottimesta (SD) ja lopullisesta (ED) erottimesta.

Mielenkiintoista on, että Token-Ringin nopeampi versio (16 Mbit/s ja enemmän) käyttää niin kutsuttua Early Token Release (ETR) -menetelmää. Se välttää turhan verkon käytön, kun datapaketti on silmukassa takaisin lähettäjään.

ETR-menetelmä tiivistyy siihen, että heti tunnukseen liitetyn paketin lähettämisen jälkeen kuka tahansa tilaaja antaa verkkoon uuden ilmaisen tunnuksen. Muut tilaajat voivat aloittaa pakettien lähettämisen välittömästi edellisen tilaajan paketin päätyttyä odottamatta hänen suorittavan koko verkkorenkaan läpi. Tämän seurauksena verkossa voi olla useita paketteja samanaikaisesti, mutta ilmaisia ​​tokeneja on aina enintään yksi. Tämä putkisto on erityisen tehokas pitkän matkan verkoissa, joissa on merkittävä etenemisviive.

Kun tilaaja muodostaa yhteyden keskittimeen, hän suorittaa itsenäisen itsetestauksen ja kaapelin testauksen (se ei ole vielä mukana renkaassa, koska ei ole haamuvirtasignaalia). Tilaaja lähettää itselleen sarjan paketteja ja tarkistaa niiden kulkemisen oikeellisuuden (hänen tulo on kytketty suoraan hänen lähtöön TCU-lohkolla, kuten kuvassa 7.4). Tämän jälkeen tilaaja ottaa itsensä kehään lähettäen haamuvirtaa. Kytkentähetkellä rengasta pitkin lähetetty paketti voi vaurioitua. Seuraavaksi tilaaja määrittää synkronoinnin ja tarkistaa aktiivisen monitorin läsnäolon verkossa. Jos aktiivista monitoria ei ole, tilaaja aloittaa kilpailun oikeudesta sellaiseksi. Sitten tilaaja tarkistaa oman osoitteensa yksilöllisyyden kehässä ja kerää tietoja muista tilaajista. Sen jälkeen hänestä tulee täysi osallistuja verkkovaihtoon.

Vaihtoprosessin aikana jokainen tilaaja tarkkailee edellisen tilaajan tilaa (renkaassa). Jos se epäilee edellisen tilaajan vikaa, se käynnistää automaattisen soittoäänen palautuksen. Erityinen ohjauspaketti (poiju) käskee edellistä tilaajaa suorittamaan itsetestauksen ja mahdollisesti katkaisemaan yhteyden renkaasta.

Token-Ring-verkko mahdollistaa myös siltojen ja kytkimien käytön. Niitä käytetään jakamaan suuri rengas useisiin rengassegmentteihin, jotka voivat vaihtaa paketteja keskenään. Tämän avulla voit vähentää kunkin segmentin kuormitusta ja lisätä kullekin tilaajalle tarjottavan ajan osuutta.

Tuloksena on mahdollista muodostaa hajautettu rengas, eli useiden rengassegmenttien yhdistäminen yhdeksi suureksi runkorenkaaksi (kuva 7.13) tai tähtirengasrakenne, jossa on keskuskytkin, johon rengassegmentit on kytketty ( kuva 7.14).

Riisi. 7.13. Segmenttien yhdistäminen runkorenkaalla siltojen avulla

Riisi. 7.14. Segmenttien yhdistäminen keskuskytkimellä

Arcnet-verkko (tai ARCnet englanninkielisestä Attached Resource Computer Netistä, yhdistettyjen resurssien tietokoneverkko) on yksi vanhimmista verkoista. Datapoint Corporation kehitti sen vuonna 1977. Tälle verkolle ei ole kansainvälisiä standardeja, vaikka sitä pidetään token access -menetelmän esi-isänä. Standardien puutteesta huolimatta Arcnet-verkko oli viime aikoihin asti (1980 - 1990) suosittu, jopa kilpaili vakavasti Ethernetin kanssa. Suuri joukko yrityksiä (esim. Datapoint, Standard Microsystems, Xircom jne.) valmisti laitteita tämän tyyppisiin verkkoihin. Mutta nyt Arcnet-laitteiden tuotanto on käytännössä lopetettu.

Arcnet-verkon tärkeimpiä etuja Ethernetiin verrattuna ovat rajallinen pääsyaika, korkea tiedonsiirron luotettavuus, diagnoosin helppous ja sovittimien suhteellisen alhaiset kustannukset. Verkon merkittävimpiä haittoja ovat alhainen tiedonsiirtonopeus (2,5 Mbit/s), osoitejärjestelmä ja pakettimuoto.

Tietojen välittämiseen Arcnet-verkossa käytetään melko harvinaista koodia, jossa looginen vastaa kahta pulssia bittivälin aikana ja looginen nolla yhtä pulssia. Ilmeisesti tämä on itseajastettu koodi, joka vaatii jopa enemmän kaapelin kaistanleveyttä kuin jopa Manchester.

Siirtoväline verkossa on koaksiaalikaapeli, jonka ominaisimpedanssi on 93 ohmia, esimerkiksi merkki RG-62A/U. Kierretyllä parilla varustettuja vaihtoehtoja (suojattu ja suojaamaton) ei käytetä laajalti. Myös valokaapelivaihtoehtoja ehdotettiin, mutta ne eivät myöskään pelastaneet Arcnetia.

Topologiana Arcnet-verkko käyttää klassista väylää (Arcnet-BUS) sekä passiivista tähteä (Arcnet-STAR). Tähti käyttää keskittimiä (keskittimiä). On mahdollista yhdistää väylä- ja tähtisegmentit puutopologiaan käyttämällä keskittimiä (kuten Ethernetissä). Päärajoitus on, että topologiassa ei saa olla suljettuja polkuja (silmukoita). Toinen rajoitus: napaketjuun yhdistettyjen segmenttien lukumäärä ei saa ylittää kolmea.

Keskittimiä on kahdenlaisia:

• Aktiiviset keskittimet (palauttavat saapuvien signaalien muodon ja vahvistavat niitä). Porttien määrä on 4 - 64. Aktiiviset keskittimet voidaan kytkeä toisiinsa (kaskadi).
• Passiiviset keskittimet (sekoita vain saapuvat signaalit ilman vahvistusta). Porttien lukumäärä – 4. Passiivisia keskittimiä ei voi yhdistää toisiinsa. Ne voivat linkittää vain aktiivisia keskittimiä ja/tai verkkosovittimia.

Väyläsegmenttejä voidaan liittää vain aktiivisiin keskittimiin.

Verkkosovittimia on myös kahta tyyppiä:

• Korkea impedanssi (Bus), tarkoitettu käytettäväksi väyläsegmenteissä:
• Matala impedanssi (tähti), suunniteltu käytettäväksi passiivisissa tähdissä.

Matalaimpedanssiset sovittimet eroavat korkeaimpedanssisista sovittimista siten, että ne sisältävät yhteensopivat 93 ohmin pääteliittimet. Niitä käytettäessä ulkoista hyväksyntää ei tarvita. Väyläsegmenteissä matalaimpedanssisia sovittimia voidaan käyttää väyläpääteadaptereina. Korkean impedanssin sovittimet vaativat ulkoiset 93 ohmin päättimet. Joillakin verkkosovittimilla on kyky vaihtaa suuren impedanssin tilasta matalan impedanssin tilaan, ja ne voivat toimia sekä väylässä että tähtitilassa.

Arcnet-verkon topologia on siis seuraava (kuva 7.15).

Riisi. 7.15. Arcnet-verkkotopologia on väylätyyppinen (B – sovittimet väylässä työskentelyyn, S – sovittimet tähtikäyttöön)

Arcnet-verkon tärkeimmät tekniset ominaisuudet ovat seuraavat.

• Lähetysväline – koaksiaalikaapeli, kierretty pari.
• Verkon enimmäispituus on 6 kilometriä.
• Kaapelin enimmäispituus tilaajalta passiiviseen keskittimeen on 30 metriä.
• Kaapelin enimmäispituus tilaajalta aktiiviseen keskittimeen on 600 metriä.
• Aktiivisen ja passiivisen keskittimen välinen kaapelin enimmäispituus on 30 metriä.
• Kaapelin enimmäispituus aktiivisten napojen välillä on 600 metriä.
• Verkon tilaajien enimmäismäärä on 255.
• Väyläsegmentin tilaajien enimmäismäärä on 8.
• Väylässä tilaajien välinen vähimmäisetäisyys on 1 metri.
• Linja-autoosuuden enimmäispituus on 300 metriä.
• Tiedonsiirtonopeus – 2,5 Mbit/s.

Monimutkaisia ​​topologioita luotaessa on varmistettava, että signaalin etenemisen viive verkossa tilaajien välillä ei ylitä 30 μs. Suurin signaalin vaimennus kaapelissa 5 MHz taajuudella ei saa ylittää 11 dB.

Arcnet-verkko käyttää token access -menetelmää (oikeuksien siirtomenetelmä), mutta se eroaa jonkin verran Token-Ring-verkosta. Tämä menetelmä on lähinnä IEEE 802.4 -standardin tarjoamaa menetelmää. Tilaajien toimintosarja tällä menetelmällä:

1. Tilaaja, joka haluaa lähettää, odottaa tunnuksen saapumista.

2. Vastaanotettuaan tokenin se lähettää tiedonsiirtopyynnön vastaanottavalle tilaajalle (kysyy onko vastaanottaja valmis vastaanottamaan pakettinsa).

3. Vastaanottaja, saatuaan pyynnön, lähettää vastauksen (vahvistaa valmiutensa).

4. Saatuaan vahvistuksen valmiudesta lähettävä tilaaja lähettää pakettinsa.

5. Vastaanotettuaan paketin vastaanottaja lähettää paketista kuittauksen.

6. Saatuaan vahvistuksen paketin vastaanottamisesta lähetin lopettaa viestintäistunnon. Tämän jälkeen token siirretään seuraavalle tilaajalle verkko-osoitteiden alenevassa järjestyksessä.

Näin ollen tässä tapauksessa paketti lähetetään vain silloin, kun on varmuutta siitä, että vastaanottaja on valmis vastaanottamaan sen. Tämä lisää merkittävästi lähetyksen luotettavuutta.

Aivan kuten Token-Ringissä, konfliktit eliminoituvat täysin Arcnetissä. Kuten mikä tahansa token-verkko, Arcnet kantaa kuorman hyvin ja takaa pitkät pääsyajat verkkoon (toisin kuin Ethernet). Markkerin kokonaisaika ohittaa kaikki tilaajat on 840 ms. Vastaavasti sama aikaväli määrittää verkon pääsyajan ylärajan.

Tokenin tuottaa erityinen tilaaja - verkko-ohjain. Tämä on tilaaja, jolla on pienin (nolla) osoite.

Jos tilaaja ei saa ilmaista merkkiä 840 ms kuluessa, se lähettää pitkän bittijonon verkkoon (vaurioituneen vanhan tunnuksen tuhoamisen varmistamiseksi). Tämän jälkeen suoritetaan verkon valvonta ja (tarvittaessa) uuden ohjaimen nimeäminen.

Arcnet-verkkopaketin koko on 0,5 kt. Tietokentän lisäksi se sisältää 8-bittiset vastaanotin- ja lähetinosoitteet sekä 16-bittisen syklisen tarkistussumman (CRC). Tällainen pieni pakettikoko ei ole kovin kätevä, kun verkon vaihdon intensiteetti on korkea.

Arcnet-verkkosovittimet eroavat muiden verkkojen sovittimista siinä, että ne edellyttävät oman verkko-osoitteen asettamista kytkimien tai jumpperien avulla (yhteensä voi olla 255, koska viimeistä, 256. osoitetta käytetään verkossa lähetystilassa). Jokaisen verkko-osoitteen yksilöllisyyden hallinta on täysin verkon käyttäjillä. Uusien tilaajien yhdistämisestä tulee melko monimutkaista, koska on tarpeen asettaa osoite, jota ei ole vielä käytetty. 8-bittisen osoitemuodon valinta rajoittaa verkon sallitun tilaajamäärän 255:een, mikä ei välttämättä riitä suurille yrityksille.

Tämän seurauksena kaikki tämä johti Arcnet-verkon lähes täydelliseen luopumiseen. Arcnet-verkosta oli 20 Mbit/s siirtonopeuksille suunniteltuja muunnelmia, mutta niitä ei käytetty laajasti.

Luettavia artikkeleita:

Luento 6: Standard Ethernet/Fast Ethernet -verkkosegmentit