Комп’ютерні мережі

У травні 1995 року комітет IEEE прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3u, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3.

Відмінності Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (Рис.2.1). Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній можуть використовуватись три варіанти кабельних систем : оптоволокно, 2-х парна скручена пари категорії 5 і 4-х парна скручена пара категорії 3, причому в порівнянні з варіантами фізичної реалізації Ethernet (а їх нараховується шість), тут відмінності кожного варіанта від інших глибша - міняється і кількість провідників, і методи кодування.  А тому, що фізичні варіанти Fast Ethernet створювалися одночасно, а не еволюційно, як для мереж Ethernet, то існувала можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня, які не змінюються від варіанта до варіанта, а також підрівні, специфічні для кожного варіанту .

 

Основними перевагами технології Fast Ethernet є: - збільшення перепускної здатності сегментів мережі до 100 Мбіт/c; - збереження методу конкурентного (випадкового ) доступу Ethernet; - збереження зіркоподібної топології мереж і підтримка традиційних середовищ передачі даних(скрученої пари й оптоволоконного кабеля). 

Зазначені властивості дозволяють здійснювати поступовий перехід від мереж 10Base-T (найбільш популярного на сьогоднішній день варіанту Ethernet) до швидкісних мереж, які зберігають  спадковість з добре знайомою технологією: Fast Ethernet не вимагає суттєвого перенавчання персоналу і заміни устаткування у всіх вузлах мережі, а також кабельної системи.

Офіційний стандарт 100Base-T (802.3u) встановив три різних специфікації для фізичного рівня (у термінах семирівневої моделі OSI) з підтримкою таких кабельних систем: 100Base-TX для двохпарного кабеля на неекранованій скрученій парі UTP категорії 5, або екранованій скрученій парі STP Type 1; 100Base-T4 для чотирьохпарного кабеля на неекранованій скрученій парі UTP категорії 3, 4 або 5; 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабелю.

 Усі види стандартів Ethernet (у тому числі Fast Ethernet і Gigabit Ethernet) використовують той самий метод розділення середовища передачі даних — метод CSMA/CD.

 Рис. 2.1.  Відмінність технології Fast Ethernet від технології Ethernet 

 

 

Підрівні LLC і MAC у стандарті Fast Ethernet не зазнали змін. Їхні функції такі:

Підрівень LLC забезпечує інтерфейс протоколу Ethernet із протоколами вищих рівнів, наприклад, із IP чи IPX. Кадр LLC, зображений на Рис 2.2, вкладається в кадр MAC і дозволяє за рахунок полів DSAP і SSAP ідентифікувати адреси сервісів призначення й джерела відповідно. Наприклад, при вкладенні в кадр LLC пакету IPX, значення як DSAP, так і SSAP повинні бути рівні Е0. Поле керування кадру LLC дозволяє реалізувати процедури обміну даними трьох типів: 

1. Процедура типу 1 визначає обмін даними без попереднього встановлення з'єднання і без повторної передачі кадрів у випадку виявлення помилкової ситуації, тобто є процедурою датаграмного типу. Поле керування для цього типу процедур має значення 03, що визначає всі кадри як ненумеровані. 
2. Процедура типу 2 визначає режим обміну з установленням з'єднань, нумерацією кадрів, керуванням потоком кадрів і повторною передачею помилкових кадрів. У цьому режимі протокол LLC аналогічний протоколу HDLC. 
3. Процедура типу 3 визначає режим передачі даних без встановлення з'єднання, але з одержанням підтвердження про доставку інформаційного кадру адресату.

 Рис. 2.2  Формат кадру LLC із розширенням SNAP

 

Існує розширення формату кадру LLC, називане SNAP (Subnetwork Access Protocol). У випадку використання розширення SNAP у поля DSAP і SSAP записується значення AA, тип кадру як і раніше дорівнює 03, а для позначення типу протоколу, вкладеного в поле даних, використовуються наступні 4 байти, причому байти ідентифікатора організації (OUI) завжди рівні 00 (за винятком протоколу AppleTalk), а останній байт (TYPE) містить ідентифікатор типу протоколу (наприклад, 0800 для IP).Заголовки LLC чи LLC/SNAP використовуються мостами й комутаторами для трансляції протоколів канального рівня за стандартом IEEE 802.2H.

 

 Підрівень MAC відповідальний за формування кадру Ethernet, одержання доступу до середовища передачі даних і за відправлення за допомогою фізичного рівня кадра по фізичному середовищу вузлу призначення. 

Розділюване середовище Ethernet, незалежно від її фізичної реалізації (коаксіальний кабель, скручена  пара чи оптоволокно з повторювачами), у будь-який момент часу знаходиться в одному із трьох станів: - вільне, зайняте, колізія. Стан зайнятості відповідає нормальній передачі кадра одним із вузлів мережі. Стан колізії виникає при одночасній передачі кадрів більш ніж одним вузлом мережі. 

MAC-підрівень кожного вузла мережі одержує від фізичного рівня інформацію про стан розділюваного середовища. Якщо вона вільна, і в MAC-підрівня є кадр для передачі, то він передає його через фізичний рівень у мережу. Фізичний рівень одночасно з побітною передачею кадру стежить за станом середовища. Якщо за час передачі кадру колізія не виникла, то кадр вважається переданим. Якщо ж за цей час колізія була зафіксована, то передача кадра припиняється, і у мережу видається спеціальна послідовність з 32 біт (jam-послідовність), що повинна допомогти однозначно розпізнати колізію всіма вузлами мережі. 

Після фіксації колізії MAC-підрівень робить випадкову паузу, а потім знову намагається передати даний кадр. Випадковий характер паузи зменшує ймовірність одночасної спроби захоплення передаючого середовища декількома вузлами при наступній спробі. Інтервал, з якого вибирається випадкова величина паузи, зростає з кожною спробою (до 10-ої), так що при великому завантаженні мережі і частому виникненні колізій відбувається гальмування вузлів. Максимальна кількість спроб передачі одного кадру - 16, після чого