Введение

Локальные вычислительные сети повсеместно расширяются и становятся инфор­мационной основой предприятий. Но их быстрый рост неизбежно порождает многие проблемы, попыт­ки устранения которых ведут к пересмотру традици­онных взглядов на компьютерные сети.

Изменения в информационной политике и программном обеспечении требуют от се­тевого оборудования нового уровня производитель­ности, адаптируемости, гибкости и надежности. Со­временные сетевые решения должны сочетать высокую производительность, возможность поддержки трафика мультимедиа и простоту администрирова­ния сетей.

Коммутируемые сети обещают продлить жизнь се­тей, «возведенных» вчера, и подготовить архитектур­ные решения дня завтрашнего. Современные сетевые протоколы и архитектуры, такие как коммутация па­кетов и асинхронный режим доставки (АТМ - asynchronous transfer mode), способны обеспечить масштабируемую про­изводительность сетей, гибкую схему подключений и являются основой сетевых технологий следующе­го столетия.

Вместе с сетями изменились и компьютеры. Теперь среднестатистический компьютер располагает мощ­ным графическим интерфейсом и вполне может об­рабатывать «живое» видео в реальном масштабе вре­мени. Для презентаций, разработки изделий (с помо­щью CAD/ÑÀÌ-ïðèëîæåíèé) или обработки рентге­новских снимков все чаще используются компьюте­ры, работающие в сети. Но графические изображения содержат мегабайты данных, требуя для загрузки значительного времени и, следовательно, «затормаживая» работу пользователя. Вообще говоря, просмотр графических страниц уже лежит за пределами возможностей тра­диционных сетевых технологий. Однако еще более тяжелым испытанием для сети могут стать мультимедийные приложения. Видео, например, требует высо­чайшей пропускной способности сети, ведь кадры (уже сами по себе значительные по объему) должны поступать на экран через строго определенные про­межутки времени, обеспечивая тем самым «плавность» воспроизведения.

Нельзя оставить без внимания и тенденции к бо­лее распределенной организации взаимодействия между вычислительными системами. Если ранее 80% сетевого трафика приходилось на взаимодействие типа «клиент/сервер» в рамках одной локальной сети, то теперь все чаще, пользователь в поисках необходимой ему информации вслед за ссылками перескакивает с одного сервера на другой, при этом сетевая архи­тектура должна обеспечить пользователю равноцен­ный доступ к ресурсам. Также большую загрузку сети создает растущее количество приложений, в основу которых положена идеология «каждый с каждым» (peer-to-peer), - видеоконференции, «общий рабо­чий стол» и т.д.

Локальные сети

Локальная вычислительная сеть - это группа расположенных в пределах некоторой территории компьютеров, которые совместно используют программные и аппаратные ресурсы.

Сетевая архитектура соответствует реализации физического и канального уровня модели ЭМВОС. Она определяет кабельную систему, кодирование сигналов, скорость передачи структуру кадров топологию и метод доступа. Каждой архитектуре соответствуют свои компоненты - кабели разъемы интерфейсные карты кабельные центры и т. д.

Первое поколение архитектур обеспечивало низкие и средние скорости передачи: LocalTalk - 230 кбит/с, ARCnet - 2,5 Мбит/с, Ethernet - 10 Мбит/с и TokenRing - 16 Мбит/с. Исходно они были ориентированы на электрический кабель.

Второе поколение - FDDI (100 Мбит/с), ATM (25 и от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с), Fast Ethernet (100 Мбит/с) в основном ориентировано на оптоволоконный кабель.

Ethernet

22 мая 1973 года Роберт Метклаф, сотрудник Научно-исследовательского центра фирмы Xerox в Пало-Альто, написал докладную записку с изложением принципов, которые легли в основу нового типа ЛВС. В данном документе впервые встречается слово ethernet. Вскоре IBM, Xerox и DEC взялись реализовать новую сеть на своих мини-ЭВМ, а в сентябре 1980 года они выпустили стандарт на эту сеть, которую сейчас называют Ethernet версии 1. Вторая версия Ethernet увидела свет в ноябре 1982 года. Обе версии используются до сих пор, причем между ними существуют различия и по интерфейсу, и по уровням сигналов (состояние незанятости линии в версии 1 определяется по уровню 0,7 В, а в версии 2 - по уровню 0 В). При проектировании новых и расширении старых ЛВС следует знать, что сетевые адаптеры для Ethernet различных версий несовместимы между собой.

Название Ethernet первоначально использовалось для сетей, реализованных в соответствии со стандартом версии 1, и лишь впоследствии распространилось на другие его версии. В стандарте версии 1 определены: физическая среда (толстый коаксиальный кабель), метод управления доступом (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)) и скорость передачи (10 Мбит/с). Кроме того, стандартом версии 1 регламентируется размер (от 75 до 1526 байтов), содержимое Ethernet-пакета и метод кодирования данных (манчестерский код).

Вскоре после появления Ethernet в одном из комитетов Института инженеров по электротехнике и радиоэлектроники (IEEE) началось обсуждение вопроса о разработке международного неофициального стандарта на локальные сети. Получившийся стандарт, а именно IEEE 802.3, настолько близок к Ethernet версии 2 что его часто называют стандартом Ethernet, несмотря на некоторые различия между ними.

Различия между форматами кадров в IEEE 302.3 и Ethernet

Рассмотрим формат кадра 802.3. Преамбула состоит из 56 битов. Это последовательность чередующихся единиц и нулей, предназначенная для синхрони­зации приемного тракта. Начальный разделитель кадра (10101011) обозначает начало информационной части кадра. Адрес получателя и адрес отправителя берутся из кадра LLC-óðîâíÿ, в поле длины кадра указывается число октетов (байтов) кадра, содержащегося в поле данных (от 46 до 1500 октетов). Если число октетов данных меньше минимального значения, то поле данных дополняется необходимым числом октетов, образующих так называемое поле заполнения. И, наконец, завершает кадр поле контрольной суммы, содержащее информацию, необходимую для контроля ошибок.

Основное различие между кадром, отвечающим стандарту 802.3, и традиционным Ethernet-êàäðîì заключается в том, что в последнем отсутствует двухбайтовое поле длины, в котором здесь нет необходимости, так как длина является фиксированной. Вместо него в Ethernet-êàäðå имеется двухбайтовое поле, используемое для указания типа протокола более высокого уровня (это может быть, например, протокол TCP/IP), который используется для поля данных. Совместное использование трансиверов Ethernet и 802.3 (устройств, которые осуществляют фактическую передачу данных с сетевых интерфейсных плат в физическую среду) приводит к ошибкам, потому что узлы как 802.3, так и Ethernet неправильно интерпретируют сообщения, предназначенные для устройств другого типа. Разводка выводов у трансиверов Ethernet и 802.3 также разная. Игнорирование этого различия часто приводит к перегрузке узлов 802.3 при обработке широковещательных Ethernet-ñîîáùåíèé. Это следует учитывать при расширении существующих сетей Ethernet или IEEE 802.3.