Rețele de calculatoare de la A la Z: tehnologie Ethernet și switch-uri. Ethernet - ce este, cine a inventat-o ​​și cum funcționează Transmiterea datelor prin ethernet

În această carte, ne vom uita la rețelele locale create folosind cea mai populară și răspândită tehnologie în zilele noastre - Ethernet. Această tehnologie a apărut în anii 70 ai secolului XX, când Bill Metcalf, inginer de cercetare de la Massachusetts Institute of Technology, care a colaborat și cu centrul de cercetare Xerox din Palo Alto, și-a pregătit teza de doctorat despre metodele de organizare a comunicațiilor computerizate. În curând, împreună cu specialiști de la Intel și DEC (Digital Equipment Corporation), Xerox a dezvoltat un standard comercial bazat pe această teză, care s-a numit Ethernet. Puțin mai târziu, în 1980, standardul Ethernet a stat la baza unei specificații universale pentru rețelele locale construite pe principiul accesului multiplu, al detectării frecvenței purtătoare și al detectării automate a erorilor (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection, CSMA/CD); Această specificație, dezvoltată de Institutul de Ingineri Electrici și Electronici (IEEE), se numește IEEE 802.3. Deoarece standardele IEEE 802.3 și Ethernet sunt extrem de apropiate nu numai în ideologia lor, ci și în ceea ce privește compatibilitatea tehnică, în literatura modernă ele sunt denumite în mod tradițional prin termenul general - Ethernet. Mai departe vom adera și la această tradiție.
Este evident că tehnologia Ethernet își impune propriile restricții nu numai asupra arhitecturii rețelei locale, ci și asupra caracteristicilor sale tehnice. În plus, astfel de restricții au mai multe niveluri logice unice: pe de o parte, ele determină metoda de conectare
computere către o rețea, pe de altă parte, subliniază diferențele dintre diferitele tipuri de rețele în funcție de echipamentul utilizat, tipul de cablu sau viteza de transfer de date. Vom vorbi despre asta mai târziu în acest capitol.

În cadrul standardului Ethernet, se obișnuiește să se distingă mai multe tipuri de construcție a unui sistem de calcul distribuit, pe baza structurii sale topologice. De fapt, putem spune că topologia unei rețele locale este o configurație a conexiunilor prin cablu între calculatoare, realizate după un anumit principiu unificat. Orice topologie de rețea specifică este selectată, în primul rând, pe baza echipamentului utilizat, care, de regulă, acceptă o anumită opțiune strict definită pentru organizarea conexiunilor la rețea; în al doilea rând, pe baza cerințelor existente pentru mobilitate, scalabilitate și putere de calcul a întregului sistem în ansamblu. Într-o serie de situații, este posibilă organizarea mai multor subrețele, construite folosind diferite topologii și conectate ulterior într-o singură rețea. În special, în raport cu standardul Ethernet, este posibil să se organizeze rețele locale cu o topologie „magistrală comună” sau „stea”.

Topologie comună de magistrală

Tehnologia de construire a unei rețele locale bazată pe topologia „magistrală comună” implică conectarea secvențială a computerelor într-un lanț ca un „lanț în margaretă” folosind conectori speciali în formă de T (conectori T) conectați la portul corespunzător al adaptorului de rețea al fiecăruia. nod de rețea. Un cablu coaxial cu o lățime de bandă de 10 Mbit/s este utilizat ca linie fizică de transmisie a datelor. Capetele „lanțului”, adică ramurile conectorilor în formă de T la care nu este furnizat un cablu pentru conectarea la computerele învecinate, sunt limitate de capace metalice speciale care creează rezistența necesară la sarcină în rețea - se numesc prize. sau terminatoare (Fig. 3.1).

Orez. 3.1. Configurarea unei rețele locale cu o topologie „magistrală comună”.

Trebuie remarcat faptul că rețelele locale cândva foarte populare cu o topologie „autobuz comună” își pierd acum din ce în ce mai mult poziția. Motivul scăderii lor în popularitate este destul de evident. În ciuda aparentei simplități de instalare și instalare - și pentru a construi o astfel de rețea, sunt necesare doar abilități minime în manipularea cleștilor sau a unui fier de lipit - și mobilitate relativă în ceea ce privește schimbarea configurației întregului sistem (la urma urmei, pentru a se deplasa). un computer de rețea din loc în loc, trebuie doar să deșurubați și să strângeți conectorul corespunzător), astfel de rețele au multe dezavantaje evidente. Și cel mai semnificativ dintre ele este fiabilitatea extrem de scăzută. Este suficient să pierdeți contactul într-unul dintre terminatori sau numeroși conectori T, ceea ce în practică se întâmplă destul de des și un întreg segment al rețelei locale eșuează. Într-o astfel de situație, toate computerele din rețea continuă să funcționeze destul de stabil, dar brusc încetează să se „vadă” unul pe celălalt, drept urmare administratorul de sistem trebuie să treacă succesiv prin întreaga rețea, verificând contactul în conectori, ceea ce uneori durează. mult timp. Acesta este motivul pentru care topologia „magistrală comună” este ideală pentru a crea o mică rețea de domiciliu punct la punct, adică pentru conectarea a două computere, dar în cazul unei structuri de rețea mai complexe și mai extinse, ar trebui să luați în considerare utilizarea unei alte rețele. configurație.

Topologie în stea

O alternativă la topologia „magistrală comună” în rețelele Ethernet este configurația LAN stea (Figura 3.2).

Orez. 3.2. Configurare LAN cu topologie în stea

În acest caz, computerele sunt conectate între ele nu în serie, ci în paralel, adică fiecare dintre nodurile rețelei este conectat de unul singur.
o bucată de sârmă la portul corespunzător al unui anumit dispozitiv numit hub, sau hub (din engleză hub - centru). Ca linie de transmisie a datelor este utilizat un cablu special neecranat, care asigură o conexiune la viteze de până la 10 Mbit/s. Folosind pereche răsucită, este, de asemenea, posibilă organizarea unei rețele de două computere punct la punct, iar mașinile pot fi conectate direct între ele, fără a folosi un hub, ci procedura de instalare a contactelor în cablul de alimentare. conectori în acest caz este oarecum diferit de standard.
Avantajele topologiei „stea” în comparație cu „magistrala comună” sunt fiabilitatea mai mare și toleranța la erori a rețelei locale, este mult mai puțin probabil să apară congestionarea în ea, iar echipamentul final funcționează prin cabluri în pereche răsucite de un ordin de mărime. Mai repede. Mai mult, dacă unul dintre nodurile rețelei eșuează, restul sistemului continuă să funcționeze stabil: o defecțiune completă a unei astfel de rețele locale are loc numai atunci când hub-ul se defectează. Desigur, organizarea unui sistem de rețea bazat pe o topologie în stea necesită costuri financiare semnificativ mai mari, dar acestea sunt pe deplin justificate când vine vorba de necesitatea asigurării unei comunicații fiabile între calculatoarele care operează în rețea.

Clasele de rețele Ethernet

Înainte de a trece la o examinare directă a principiilor organizării unei rețele locale, este necesar să spunem câteva cuvinte despre clasele de tehnologie în care sunt împărțite rețelele standard Ethernet. Aceste clase diferă în principal în ceea ce privește capacitatea liniei, tipul de cablu utilizat, topologia și alte caracteristici. Fiecare dintre clasele de rețele Ethernet are propria sa denumire, care reflectă caracteristicile sale tehnice, o astfel de denumire arată ca XBase/BroadY, unde X este capacitatea rețelei, denumirea Base sau Broad indică metoda de transmitere a semnalului - bandă de bază sau bandă largă și in sfarsit, numarul Y afiseaza lungimea maxima a unui segment de retea in sute de metri, sau indica tipul de cablu folosit intr-un astfel de sistem, care impune restrictii la distanta maxima posibila intre doua noduri de retea, in functie de caracteristicile tehnice proprii. De exemplu, o rețea de clasă 10Base2 are un debit de 10 Mbit/s, utilizează metoda de transmitere a datelor în bandă de bază și permite o lungime maximă a segmentului de 200 m. În continuare, vom analiza mai multe clase de rețele Ethernet existente și vom vorbi despre caracteristicile acestora și capabilități.

Clasa 10Base5 (Ethernet gros)

Clasa 10Base5, numită uneori și „Ethernet gros”, este unul dintre cele mai vechi standarde LAN. Astăzi este deja foarte greu să găsești echipamente de acest tip la vânzare și cu atât mai dificil să găsești o rețea funcțională care să funcționeze cu acest tip de dispozitiv.
Rețelele 10Base5 au folosit o topologie de magistrală comună și au fost create pe baza unui cablu coaxial cu o impedanță caracteristică de 50 Ohmi și o lățime de bandă de 10 Mbit/s. Magistrala comună de rețea locală a fost limitată pe ambele părți de terminatoare, dar pe lângă conectorii T, astfel de sisteme foloseau dispozitive speciale care au primit denumirea comună „emițător-receptoare”, care provenea din combinarea conceptelor engleze transmițător și receptor. De fapt, transceiver-urile erau receptori și transmițători de date între calculatoarele care operau în rețea și rețeaua însăși (Fig. 3.3). Pe lângă funcțiile receptorului-transmițător real de informații, transceiver-urile au asigurat izolarea electrică fiabilă a calculatoarelor care funcționează în rețea și au servit, de asemenea, ca dispozitiv care a redus nivelul de interferență electrostatică străină. Lungimea maximă a unui cablu coaxial întins între transceiver și adaptorul de rețea de calculator (cablu transceiver) în astfel de rețele poate ajunge la 25 m, lungimea maximă a unui segment de rețea (secțiunea rețelei între două terminatoare) este de 500 m, iar distanța minimă între punctele de conectare este de 2,5 m În total, nu pot funcționa mai mult de 100 de computere într-un segment de rețea 10Base5, iar numărul de segmente de rețea care lucrează împreună nu trebuie să depășească cinci.

Orez. 3.3. Configurare LAN 10Base5

Clasa 10Baza 2

Rețelele locale aparținând clasei 10Base2, care este uneori numită și Thin Ethernet, sunt „moștenitorii” direcți ai rețelelor 10Base5. Ca și în cazul precedent, pentru conectarea calculatoarelor, se folosește un cablu coaxial ecranat subțire cu o impedanță caracteristică de 50 Ohmi, echipat cu conectori în T și terminatoare, totuși, în această configurație, conectorii în T sunt conectați direct la placa de rețea. conector, fără utilizarea unor dispozitive intermediare (Fig. .3.1). În consecință, o astfel de rețea are o configurație standard „magistrală comună”. Lungimea maximă a unui segment de rețea 10Base2 poate ajunge la 185 m, în timp ce distanța minimă dintre punctele de conectare este de 0,5 m. Cel mai mare număr de computere conectate la un segment al unei astfel de rețele nu trebuie să depășească 30, numărul maxim admis de segmente de rețea. 5. Lățimea de bandă a acestei rețele, după cum reiese din desemnarea clasei sale, este de 10 Mbit/s.

Clasa 10BaseT (Ethernet Twisted Pair)

Una dintre cele mai comune clase de rețele LAN Ethernet astăzi sunt rețelele 10BaseT. La fel ca standardul 10Base2, astfel de rețele oferă transmisie de date la o viteză de 10 Mbit/s, dar folosesc o topologie „stea” în arhitectura lor și sunt construite folosind un cablu special numit pereche răsucită sau „pereche răsucită” (Fig. 3.2). ). De fapt, o pereche răsucită este un fir cu opt fire în care doar două perechi de conductori sunt folosite pentru a schimba informații prin rețea: unul pentru recepția unui semnal și unul pentru transmitere. Un dispozitiv special numit hub sau concentrator este folosit ca o legătură centrală în structura în formă de stea a unei rețele locale 10BaseT. Pentru a construi un sistem de calcul distribuit format din mai multe segmente de rețea, este posibil să conectați mai multe hub-uri sub formă de cascadă sau să conectați o rețea locală de altă clasă printr-un hub la o rețea 10BaseT (Fig. 3.4), totuși, ar trebui să se țină cont de faptul că numărul total de puncte de conectare într-un astfel de sistem nu trebuie să depășească 1024.
Distanța maximă admisă între nodurile unei rețele 10BaseT este de 100 m, dar putem spune că această valoare este luată mai degrabă din practica construirii unor astfel de rețele, deoarece standardul 10BaseT prevede o altă limitare: atenuarea semnalului dintre receptor și sursa nu trebuie să depășească un prag de 11,5 decibeli. Această clasă de rețele locale, împreună cu 10Base2, va fi discutată în detaliu în continuare în paginile acestei cărți.

Orez. 3.4. Exemplu de implementare a unei rețele locale Ethernet cu mai multe segmente

Class10BaseF (fibră optică)

Clasa 10BaseF (o altă denumire este Fibră optică) include de obicei rețele de calculatoare distribuite, ale căror segmente sunt conectate printr-un cablu de fibră optică, a cărui lungime poate ajunge la 2 km. Evident, datorită costului lor ridicat, astfel de rețele sunt utilizate în principal în sectorul corporativ al pieței și sunt accesibile pentru întreprinderi destul de mari care au fondurile necesare pentru a organiza un astfel de sistem.
Rețeaua 10BaseF are o topologie în stea, care, totuși, este oarecum diferită de arhitectura adoptată pentru rețelele 10BaseT (Fig. 3.5).

Orez. 3.5. Configurare LAN 10BaseF

Calculatoarele de pe fiecare segment al unei astfel de rețele sunt conectate la un hub, care, la rândul său, este conectat la un transceiver extern al rețelei 10BaseF printr-un cablu de comunicare special conectat la conectorul AUI (Attachment Unit Interface) cu 15 pini. Sarcina transceiver-ului este de a, după ce a primit un semnal electric de la segmentul său de rețea, să-l transforme într-unul optic și să-l transmită la un cablu de fibră optică. Un receptor de semnal optic este un dispozitiv similar care îl transformă într-o secvență de impulsuri electrice trimise către un segment de rețea de la distanță.
Avantajele liniilor de comunicații optice față de cele tradiționale sunt incontestabile. În primul rând, fibra dielectrică folosită în cablurile de fibră optică ca ghiduri de undă are proprietăți fizice unice datorită cărora atenuarea semnalului într-o astfel de linie este extrem de scăzută: este de ordinul a 0,2 dB pe kilometru la o lungime de undă de 1,55 microni, ceea ce poate permite transmiterea de informații pe distanțe de până la 100 km fără utilizarea de amplificatoare și repetoare suplimentare. În plus, în liniile de comunicație optică frecvența semnalului purtător ajunge la 1014 Hz, ceea ce înseamnă că viteza de transmisie a datelor de-a lungul unei astfel de linii poate fi de 1012 biți pe secundă. Dacă luăm în considerare faptul că mai multe unde luminoase se pot propaga simultan în direcții diferite într-un cablu de fibră optică, atunci această viteză poate fi crescută semnificativ prin organizarea schimbului de date bidirecțional între punctele terminale ale cablului de fibră optică. O altă modalitate de a dubla capacitatea unei legături de comunicație optică este de a transmite simultan mai multe unde cu polarizări diferite de-a lungul fibrei optice. De fapt, putem spune că astăzi viteza maximă posibilă de transmitere a informațiilor pe linii optice nu a fost încă atinsă, deoarece restricțiile destul de stricte privind „viteza” unor astfel de rețele sunt impuse de echipamentele finale. Este, de asemenea, „responsabil” pentru costul relativ ridicat al întregului sistem în ansamblu, deoarece ghidajul de lumină cu cuarț dielectric în sine este mult mai ieftin decât firul tradițional de cupru. În concluzie, putem aminti faptul că, datorită legilor fizice naturale, o linie optică nu este absolut susceptibilă la interferențe electromagnetice și, de asemenea, are o resursă de durabilitate semnificativ mai mare decât o linie realizată dintr-un conductor metalic standard.

Clasele 100BaseT, 100BaseTX, 100BaseT4 și 100BaseFX

Clasa 100BaseT LAN, numită și Fast Ethernet, este o clasă relativ nouă de rețele LAN: a fost creată în 1992 de un grup de dezvoltatori
numită Fast Ethernet Alliance (FEA). De fapt, Fast Ethernet este „succesorul” rețelelor 10BaseT, dar, spre deosebire de acestea, poate transmite date la viteze de până la 100 Mbit/s. „Ca și rețelele 10BaseT, rețelele locale Fast Ethernet au o topologie în stea și pot fi asamblate folosind diverse tipuri de cablu, dintre care cel mai frecvent utilizat este aceeași pereche răsucită notorie. În 1995, acest standard a fost aprobat de către Institut - prin radio și inginerii electronici (Institutul de Ingineri Electrici și Electronici, IEEE) și a intrat în specificația IEEE 802.3 (această extensie a specificației a fost desemnată IEEE 802.3u), dobândind astfel statutul oficial.
Deoarece clasa de rețea 100BaseT este un descendent direct al clasei OBaseT, astfel de sisteme folosesc prototipuri standard de transmisie de date Ethernet, precum și software-ul de aplicație standard conceput pentru administrarea unei rețele locale, ceea ce simplifică foarte mult trecerea de la un tip de rețea la altul. Este de așteptat ca în viitorul nu prea îndepărtat această tehnologie să înlocuiască majoritatea standardelor „moștenite” existente în prezent, deoarece unul dintre obiectivele principale în dezvoltarea acestei specificații a fost menținerea compatibilității noii varietăți de rețele locale cu diverse tipuri de cablu utilizate în rețelele vechi, >Au fost create mai multe modificări ale standardului Fast Ethernet. Tehnologia 0BaseTX implică utilizarea unui cablu standard de clasa a cincea, cu perechi răsucite, care folosește doar patru dintre cei opt conductori: doi pentru primirea datelor și doi pentru transmitere. Astfel, se asigură schimbul bidirecțional de informații și, în plus, există o posibilă oportunitate de creștere în continuare a productivității întregului sistem de calcul distribuit. Rețelele 100BaseT4 folosesc și cabluri cu perechi răsucite, dar toate cele opt fire ale conductorului sunt implicate: o pereche funcționează doar pentru recepția de date, o pereche doar transmite, iar celelalte două asigură schimbul de informații bidirecțional. Deoarece tehnologia 100BaseT4 presupune împărțirea tuturor datelor anodizate pe rețea în trei canale logice independente (recepție, transmisie, recepție-transmisie), frecvența semnalului este redusă proporțional și permite instalarea unor astfel de rețele folosind o calitate inferioară și, prin urmare, mai ieftine. cablu 3 sau 4 categorii, în sfârșit, ultimul standard din familia Fast Ethernet se numește 100BaseFX. Este proiectat să funcționeze cu linii de comunicație cu fibră optică.
Lungimea maximă a unui segment în rețelele 100BaseT (cu excepția subclasei 100BaseFX) nu depășește 100 m adaptoarele de rețea și hub-urile care acceptă acest standard sunt utilizate ca echipamente finale; Există și adaptoare de rețea universale 10BaseT/100BaseT. Principiul funcționării lor este că rețelele locale din aceste două clase folosesc aceleași linii cu același tip de conectori, iar sarcina de a recunoaște automat debitul fiecărei rețele specifice (10 Mbit/s sau 100 Mbit/s) îi este atribuită. protocolul stratului de legătură, care face parte din software-ul adaptorului însuși. Algoritmul de operare al unui astfel de dispozitiv poate fi ilustrat cu un exemplu simplu. Când porniți un computer echipat cu un adaptor de rețea 10BaseT/100BaseT, acesta din urmă emite un semnal către rețea informând alte dispozitive din rețea că este capabil să suporte rate de transfer de date de până la 100 Mbps. Dacă echipamentul de rețea locală (de exemplu, hub-ul la care este conectat acest computer) oferă o viteză de conectare similară, generează un semnal de răspuns, după care adaptorul continuă să funcționeze în modul 100BaseT. Dacă nu se primește niciun răspuns, placa de rețea trece automat în modul de transfer de date la o viteză de 10 Mbit/s, adică trece la funcționarea în standardul 10BaseT.
În ciuda tuturor avantajelor specificației 100BaseT, astfel de rețele, în comparație cu implementările Ethernet mai vechi, nu sunt lipsite de o serie de dezavantaje pe care le-au moștenit de la progenitorul lor, standardul 10BaseT. În primul rând, în momentele de vârf de sarcină, adică în cazul unei situații în care mai mult de 50% din toate nodurile accesează în același timp resursele rețelei, se formează o „congestie”, binecunoscută utilizatorilor 10BaseT. linie - cu alte cuvinte, rețeaua începe să „încetinească” vizibil. Și în al doilea rând, dacă un sistem de calcul distribuit folosește o tehnologie combinată (o parte a rețelei funcționează cu standardul 10BaseT, cealaltă cu standardul 100BaseT), viteze mari de conectare vor fi posibile doar într-o secțiune care acceptă un throughput de 100 Mbit/ s. Prin urmare, chiar dacă computerul dumneavoastră este echipat cu un adaptor de rețea 100BaseT, atunci când accesați o gazdă la distanță echipată cu o placă de rețea 10BaseT, viteza conexiunii nu va depăși 10 Mbps.

Class1000BaseT (Gigabit Ethernet)

Cu cât puterea de calcul a computerelor personale moderne crește mai repede, cu atât devine mai mare volumul statistic mediu al fișierelor procesate cu ajutorul acestora. În consecință, este nevoie de o creștere proporțională a capacității liniilor de comunicație. Drept urmare, acest lucru a accelerat semnificativ procesul de evoluție a tehnologiilor de rețea: înainte ca standardul 100BaseT să fi prins în sfârșit rădăcini, acesta a fost înlocuit cu o nouă clasă de rețele locale care permit transmiterea informațiilor la viteze de până la un gigabit pe secundă. Aceste rețele sunt desemnate 1000BaseT și, alternativ, denumite Gigabit Ethernet.
Arhitectura de rețea 1000BaseT folosește o topologie în stea, folosind un cablu cu perechi răsucite Categoria 5 de înaltă calitate, care utilizează toate cele opt fire, fiecare dintre cele patru perechi de fire fiind folosită atât pentru recepția, cât și pentru transmiterea informațiilor. În comparație cu tehnologia 100BaseT, frecvența purtătorului în rețelele 1000BaseT este dublată, rezultând o creștere de zece ori a capacității liniei de comunicație. La trecerea de la standardul 10BaseT sau 100BaseT la 1 OOOBaseT, se impun cerințe speciale privind calitatea instalării prizelor și conectorilor de rețea: dacă rețeaua este așezată în deplină conformitate cu standardele existente, cel mai probabil va putea furniza datele necesare. viteza de transfer, dar dacă instalarea a fost efectuată cu abateri Datorită cerințelor specificației Ethernet, zgomotul generat în conexiuni nu va permite atingerea performanței de proiectare. Ca și în cazul claselor anterioare de rețele XBaseT, lungimea unui singur segment Gigabit Ethernet nu trebuie să depășească 100 m.
Standardul 1000BaseT a fost aprobat oficial de Institutul de Ingineri Electrici și Electronici (IEEE) în 1999 și este inclus în specificația IEEE 802.3. În prezent, echipamentele pentru acest tip de rețea sunt produse de mai mulți producători independenți de hardware de computer.

Comutați dispozitivele în rețelele 10BaseT

Concomitent cu dezvoltarea de noi tehnologii de transfer de date cu viteză mai mare, producătorii de echipamente informatice s-au confruntat încă cu provocarea de a găsi modalități de a crește performanța rețelelor locale Ethernet de stil vechi, minimizând în același timp atât costurile financiare ale achiziționării de noi dispozitive, cât și costurile tehnologice ale modernizării rețelei deja existente. Deoarece clasa 10Base2 a fost considerată în unanimitate „pe moarte” de către toți dezvoltatorii, experții s-au concentrat pe tehnologia 10BaseT. Și s-a găsit curând o soluție potrivită.
După cum știți, standardul Ethernet implică utilizarea unui algoritm de transmitere a informațiilor de difuzare. Aceasta înseamnă că antetul oricărui bloc de date trimis prin rețea conține informații
despre destinatarul final al acestui bloc și software-ul fiecărui computer din rețeaua locală, care primește un astfel de pachet, își analizează de fiecare dată conținutul, încercând să „descopere” dacă merită să transferați datele la protocoale de nivel superior (dacă blocul de informații primit este destinat acestui computer special) sau retransmiterea acestuia în rețea (dacă blocul de date este trimis către o altă mașină). Numai acest lucru încetinește semnificativ întreaga rețea locală. Și dacă ținem cont de faptul că dispozitivele utilizate ca modul central al rețelelor locale cu topologie „stea” - concentratoare sau hub-uri - asigură transmisie de date în serie și nu în paralel, atunci descoperim o altă „vergătură slabă” care nu numai că reduce viteza întregului sistem, dar provoacă adesea „congestie” în cazurile în care, de exemplu, mai multe fluxuri de date sunt trimise simultan către același nod de la diferite computere de trimitere. Dacă atribuim sarcina de sortare inițială a pachetelor către hub, atunci această problemă ar putea fi parțial rezolvată. Ceea ce s-a făcut. Așa s-a născut un dispozitiv, numit mai târziu comutator, sau comutator. Switch înlocuiește complet un hub 10BaseT în structura rețelei locale, iar aceste două dispozitive arată aproape identice, dar principiul de funcționare al comutatorului are o serie de diferențe semnificative. Principala diferență este că software-ul încorporat în comutator este capabil să analizeze în mod independent conținutul blocurilor de date trimise prin rețea și să ofere transfer direct de informații între oricare dintre porturile sale, indiferent de toate celelalte porturi ale dispozitivului. Să ilustrăm această situație cu un exemplu simplu (Figura 3.6). Să presupunem că avem un comutator echipat cu 16 porturi. Calculatorul A este conectat la portul 1, care transmite o anumită secvență de date către computerul C, conectat la portul 16. Spre deosebire de hub, după ce a primit acest pachet de date, comutatorul nu îl transmite prin toate porturile pe care le are la dispoziție în speranța că mai devreme sau mai târziu va ajunge la destinatar, ci după analizarea informațiilor conținute în pachet, o transmite direct. spre portul 16. În același timp, un bloc de informații din alt segment al rețelei locale 10BaseT, conectat la dispozitiv prin intermediul propriului hub, ajunge la portul 9 al switch-ului. Deoarece acest bloc este adresat computerului B, este trimis imediat la portul 3, la care este conectat. Trebuie înțeles că comutatorul efectuează aceste două operații simultan și independent unul de celălalt. Evident, cu 16 porturi, putem trimite simultan 8 pachete de date prin switch, deoarece porturile sunt folosite în perechi. Astfel, debitul total al acestui dispozitiv va fi de 8 x 10 = 80 Mbit/s,
ceea ce va accelera semnificativ rețeaua, în timp ce fiecare conexiune individuală va menține valoarea standard de 10 Mbit/s. Cu alte cuvinte, atunci când folosim un comutator, reducem timpul necesar pachetelor pentru a călători prin sistemul de rețea fără a crește viteza reală a conexiunii.

Orez. 3.6. Principiul de funcționare al dispozitivului de comutare

Repetoare (repetoare)

S-a menționat deja mai devreme că în rețelele locale de orice clasă există restricții stricte privind lungimea secțiunii de rețea dintre două puncte de conectare. Aceste restricții sunt asociate, în primul rând, cu coeficientul de atenuare a semnalului în linia de transmisie a datelor, care nu trebuie să depășească o anumită valoare de prag: în caz contrar, recepția fiabilă a informațiilor va deveni imposibilă. Cei mai mari câștigători în acest caz sunt rețelele construite folosind linii de fibră optică. Deoarece coeficientul de atenuare în acest mediu este foarte scăzut, cablul de fibră optică poate fi așezat pe distanțe lungi fără pierderea calității comunicației. În același timp, metoda menționată de combinare a segmentelor LAN la distanță într-un singur sistem este destul de costisitoare. Ce trebuie făcut dacă o întreprindere operează o rețea locală standard cu o lățime de bandă de 10 Mbit/s, ale cărei secțiuni individuale, de exemplu, rețeaua de contabilitate și de depozit, sunt situate la o distanță considerabilă una de cealaltă, iar conducerea companiei are o trebuie să le conectăm împreună? Aici ne vin în ajutor dispozitive speciale numite repetoare sau repetoare.
Repetoarele sunt echipate cu cel puțin două, și uneori mai multe, porturi de rețea cu una dintre interfețele standard și sunt conectate direct la rețeaua locală la distanța maximă admisă de cel mai apropiat punct de conectare (pentru rețelele din clasa 10BaseT este de 100 m). . După ce a primit un semnal de la unul dintre porturile sale, repetorul îl regenerează pentru a elimina orice pierderi și distorsiuni apărute în timpul transmisiei sale, apoi retransmite semnalul rezultat către toate celelalte porturi. Astfel, atunci când semnalul trece prin repetor, acesta este amplificat și curățat de interferențe străine. În unele cazuri, repetorul îndeplinește și funcția de separare a semnalelor transmise: dacă sosirea datelor cu erori este detectată în mod constant pe unul dintre porturi, aceasta înseamnă că a avut loc un accident în segmentul de rețea conectat prin acest port, iar repetorul încetează să mai primească semnale de la acest port pentru a nu transmite erori către toate celelalte segmente de rețea, adică nu le difuzați în întreaga rețea.
În același timp, atunci când se folosesc repetoare în practică, intră în vigoare reguli destul de stricte care reglementează numărul și locația acestora în rețeaua locală. Principalul dezavantaj al repetoarelor este că atunci când semnalele trec prin acest dispozitiv, există o întârziere vizibilă în trimiterea datelor. Protocoale de nivel de legătură Ethernet care utilizează standardul CSMA/CD monitorizează eșecurile în timpul transmiterii informațiilor și, dacă a fost detectată o coliziune, transmisia se repetă după o perioadă de timp aleatorie. Dacă numărul de repetoare din zona dintre două calculatoare din rețeaua locală depășește o anumită valoare, întârzierile dintre momentul trimiterii și momentul primirii datelor vor deveni atât de mari încât protocolul pur și simplu nu va putea controla corectitudinea transferul de date, iar schimbul de informații între aceste computere va deveni imposibil. De aici a venit regula, care este denumită în mod obișnuit „regula 5-4-3”. Se formulează după cum urmează: de-a lungul căii semnalului în rețeaua Ethernet nu trebuie să existe mai mult de 5 segmente și mai mult de 4 repetoare și doar 3 dintre ele pot fi conectate la dispozitivele terminale (Fig. 3.7, a).
În general, în rețeaua locală pot fi prezente mai mult de 4 repetoare, regula reglementează doar numărul de repetoare între doi
orice puncte de conectare. În unele cazuri, repetoarele sunt instalate în perechi și conectate între ele prin cablu, în acest caz, nu pot exista mai mult de două astfel de perechi între două computere din rețea (Fig. 3.7, b).

Odată cu apariția Ethernet, a început să fie folosit ca conexiune de rețea principală. Să aruncăm o privire mai atentă asupra utilizării Ethernet-ului în industrie.

Ce este Ethernet?

Rețeaua locală Ethernet (rețea locală (LAN)) este cea principală pentru comunicarea între computerele, routerele și imprimantele noastre. A jucat un rol important în lumea industrială, devenind standardul stabilit pentru conectivitatea IoT.

Potrivit Cisco, în 2003, Ethernet a reprezentat aproximativ 85% din toate conexiunile LAN din lume. Ethernet industrial diferă de Ethernet comercial prin faptul că aplică standarde Ethernet pentru a gestiona și opera rețelele industriale.

Apariția Ethernet-ului

ALOHAnet a fost prima rețea de date fără fir care a conectat mai multe sisteme de computere separate în cadrul Universității din Hawaii. Oamenii de știință au încercat să obțină noduri independente de transmisie a datelor pe un canal radio pentru a comunica între ei pe baza tehnologiei peer-to-peer fără interferențe. Soluția ALOHAnet a fost Collision Detection Multiple Access (CSMA/CD). Această idee l-a inspirat pe Bob Metcalfe de la Xerox să continue cercetări în acest domeniu.

În primele zile ale Ethernetului, existau două configurații cele mai comune: 10Base2 și 10Base5. Rata de transfer de date pentru ambele configurații a fost de 10 Mbps folosind cablu coaxial.

Lungimea maximă de rulare permisă pentru 10Base2 a fost de 185 de picioare utilizând cablu coaxial RG58, cunoscut și sub numele de „Ethernet subțire”. 10Base 5 a oferit distante de comunicare mai mari. Cu toate acestea, conexiunea necesita un cablu coaxial gros, care era greu și greu de gestionat.

Având în vedere acest lucru, noile tehnologii precum 10Base-FL au evoluat continuu, permițând rețelelor să utilizeze medii de fibră optică și să extindă distanțele de transmisie a datelor până la 2.000 de picioare. 10Base-T a devenit o opțiune populară datorită ușurinței sale de instalare și a utilizării unui cablu ieftin CAT3 (UTP) torsadat neecranat. Distanța dintre computere nu trebuie să depășească 100 de metri și fiecare aparat trebuie să aibă un conector RJ-45 standard. În anii 1990 au devenit disponibile echipamente Ethernet cu viteze de transmisie de până la 100 Mbit.

Standardul de computer de astăzi presupune că dispozitivul trebuie să aibă un adaptor de rețea care implementează 100Base-TX. Cablurile UTP de categoria 5e (CAT5) sunt, de asemenea, standard și au aceleași lungimi folosite pentru rețelele 10base-T cu lungimi de până la 100 de picioare sau mai puțin. Rețelele care utilizau anterior cabluri coaxiale sunt acum modernizate la fibră optică special pentru comunicațiile punct la punct. 100Base-FX folosește două fibre optice pentru legături full-duplex punct la punct care ajung la 2.000 de picioare. Conexiunile Gigabit Ethernet sau 1000 Mbit sunt disponibile folosind perechi răsucite și medii de fibră optică.

Stratul de legătură Ethernet

Ethernet definește straturi fizice și legături de date în funcție de scopul rețelei. IEEE 802.3 a devenit principalul standard de rețea. Stratul fizic definește semnalele electrice, metoda de transmitere a datelor, mediile, tipurile de conector și topologia rețelei. Fibră optică sau cablul cu pereche răsucită poate fi folosit pentru transmiterea datelor. Există patru tipuri diferite de transfer de date cu viteze diferite:

Stratul de legătură de date definește metoda de acces la mediu. Comunicarea semi-duplex este cuplată în topologii magistrală sau stea: 10/100Base-T, 10Base2, 10Base 5 și altele. Ei folosesc accesul multiplu prin sniffing de transportator cu detectare a coliziunilor (CSMA/CD). Acest lucru permite mai multor noduri (calculatoare) să aibă acces egal la rețea. Toate nodurile dintr-o rețea Ethernet monitorizează în mod constant transferul de informații.

Nodurile așteaptă un răspuns din partea rețelei înainte de a transmite date. Când încep să transmită date în același timp, semnalele se suprapun, ceea ce poate deteriora originalele. Când un nod detectează că un alt dispozitiv încearcă și el să trimită date, detectează o coliziune și oprește trimiterea de date. O încercare de reluare a transmisiei se face după un anumit interval. Această metodă de transfer de date vă permite să adăugați sau să eliminați pur și simplu noduri din rețea.

Odată conectat, nodul începe să primească și să transmită informații prin rețea. Cu toate acestea, acest lucru poate duce, în cele din urmă, la un debit redus și la creșterea coliziunilor. Acest lucru face Ethernet o rețea probabilistică. Pe rețelele Ethernet full-duplex punct la punct, cum ar fi 10Base-FL sau 100Base-FX, coliziunile nu reprezintă o problemă. Acest lucru se datorează faptului că există doar două noduri cu capacitatea de a transmite și primi date separat. Acest lucru permite transmiterea și recepția simultană a informațiilor, ceea ce dublează viteza de transmisie.

Cadrul Ethernet definește formatul de mesaj al datelor transmise prin rețea. Formatul mesajului conține mai multe câmpuri de informații, inclusiv datele de transmis. Un bloc de date este definit ca datele reale care vor fi trimise și pot conține oriunde de la 46 la 1500 de octeți de informații binare. Lungimea blocului de date este determinată și inclusă în mesaj ca un câmp pentru receptor pentru a determina cât de mult din mesaj sunt date.

O adresă MAC este un număr de apelare binar de șase octeți care include informații despre sursă și destinație pentru gazde. O adresă MAC este inclusă în fiecare mesaj și este transmisă prin rețea, iar fiecare nod dintr-o rețea Ethernet are o adresă MAC unică.

Stratul de legătură determină structura cadrului mesajelor primite sau transmise. Switch-urile, nodurile și hub-urile pot fi adăugate sau îndepărtate foarte ușor din rețea, iar această tehnologie facilitează diagnosticarea defecțiunilor. Acești factori au făcut din conexiunile Ethernet noul standard pentru soluțiile de rețea industrială. Funcțiile straturilor OSI indică modul în care vor fi transferate informațiile.

Există șapte straturi în modelul de referință OSI. Straturile inferioare (1-4) se concentrează pe comunicarea datelor, în timp ce 5-7 sunt orientate spre aplicație. Nivelul inferior (1) este cel mai apropiat de mediul fizic, motiv pentru care se numește fizic. Straturile fizice și inferioare de legătură de date sunt implementate în hardware și software, cum ar fi cabluri sau Ethernet (nivelul 2).

Stratul 3 este utilizat pentru adresare și rutare logică. Cea mai comună aplicație este utilizarea protocolului Internet (IP). Stratul 4 este stratul de transport, care asigură că datele sunt transmise fără erori și în ordinea corectă. Utilizează Transmission Control Protocol TCP și User Datagram Protocol (UDP) pentru a transfera date Industrial Ethernet diferă de Ethernet comercial prin faptul că folosește toate straturile inferioare, nu doar 2.

Straturile superioare ale modelului de referință OSI sunt utilizate în scopuri de aplicație și sunt de obicei implementate numai în software. Stratul 5 pentru controlul sesiunii. Este responsabil pentru controlul apelării și sincronizării conectivității sesiunii (adică crearea și gestionarea sesiunilor) între rețele și aplicații.

Stratul 6 este conceput pentru a utiliza reprezentarea datelor. Acest strat reprezintă datele și tipul de codificare și definește simbolurile utilizate. Acest lucru asigură că datele pot fi transferate în rețea și între noduri și că sunt comprimate și codificate. Stratul 7 este destinat utilizării în aplicație. Este folosit de software pentru a pregăti și interpreta date. Acesta este stratul superior, cel mai apropiat de utilizator.

Tipuri de conexiune Ethernet și industrială

Protocolul TCP/IP, folosind Ethernet, permite un nivel crescut de standardizare. Din punct de vedere istoric, aplicațiile de rețea bazate pe procese critice în timp au folosit rețele deterministe. Când utilizați Ethernet industrial, este important să vă amintiți viteza și stabilitatea conexiunii.

Determinismul este capacitatea unei rețele de a comunica în timpul unei perioade de prognoză. Pentru sistemele de control al mișcării, acest lucru este esențial, deoarece transferurile de date către și de la dispozitiv trebuie să aibă loc în mod regulat. Aceste rețele se bazează pe conceptul de transmisie master/slave sau releu.

Utilizarea rețelei Ethernet trebuie controlată la cel mult 10%, altfel va avea performanțe slabe. Segmentarea rețelei folosind routere și comutatoare minimizează traficul nedorit de rețea și reduce consumul acestuia. O altă metodă presupune utilizarea de noi protocoale (straturi superioare) care combină setarea priorităților și sincronizarea mesajelor pentru a optimiza timpul de livrare a informațiilor.

Rezultatul acestor metode a fost trecerea la utilizarea Ethernet pentru controlul industrial la nivel de fabrică și de șantier. Ethernet este din ce în ce mai mult adoptat în mediile industriale datorită costurilor sale reduse de hardware și ușurinței instalării. Utilizarea podurilor și a comutatoarelor de mare viteză crește determinismul rețelei. Ca urmare, vitezele de transfer de date de 1 Gbit, 10 Gbit, 100 Gbit devin din ce în ce mai frecvente.

Tipuri de conexiune Ethernet de bază

Modbus TCP/IP

Primul protocol industrial bazat pe Ethernet, introdus în 1999. Implementat pe baza protocolului Modbus, care a fost dezvoltat de Modicon în 1979.

Avantaje:

• Sunt utilizate straturi Ethernet standard: stratul de transport hardware și TCP/IP;
• Protocol deschis și relativ simplu;

Defecte:

• Nu este un protocol greu în timp real;

Cel mai mare furnizor: Schneider Electric.

Tehnologie de automatizare a fabricii: RTPS

EtherCAT

Open source, bazat pe IEC 61158 și alte standarde similare. Avantaje:

• Protocol industrial rigid în timp real;
• Comunicare eficientă și simplă;

Defecte:

• Numărul total de dispozitive utilizate este limitat;
• Nu este destinat pachetelor standard TCP/IP și EtherCAT;

Cel mai mare furnizor: Beckhoff.

Tehnologia de automatizare a fabricii: cadru partajat

Ethernet/IP

Extinde conceptul DeviceNET.

Avantaje:

• Utilizarea straturilor de transport ale rețelelor Ethernet (adică TCP și UDP);

Defecte:

• Rețelele pot fi supraîncărcate cu mesaje UDP dacă setările nu sunt configurate corect;

Cel mai mare furnizor: Rockwell Automation.

Tehnologie de automatizare a producției: CIP

Profinet

Un protocol de aplicație care extinde Profibus.

Avantaje:

• Suportă atât trafic Ethernet standard, cât și determinist;
• Implementează IEEE 1588 și Quality of Service (QoS) pentru a adăuga determinism;

Defecte:

• În timp real și în timp real izocron, controlat de comutatoare. QoS recomandat;

Cel mai mare furnizor: Siemens.

Tehnologia de automatizare a fabricii: PROFINET IO

Ethernet este inițial o tehnologie de coliziune bazată pe o magistrală comună la care computerele se conectează și „luptă” între ele pentru dreptul de a transmite un pachet. Protocolul principal este CSMA/CD (Carrier Sensitivity Multiple Access and Collision Detection). Faptul este că, dacă două stații încep să transmită simultan, atunci apare o situație de coliziune, iar rețeaua „așteaptă” ceva timp până când procesele tranzitorii „se stabilesc” și „tăcerea” revine. Există o altă metodă de acces - CSMA/CA (Collision Avoidance) - aceeași, dar cu excepția coliziunilor. Această metodă este folosită în tehnologia wireless Radio Ethernet sau Apple Local Talk - înainte de a trimite orice pachet în rețea, rulează un anunț că acum va avea loc o transmisie, iar stațiile nu mai încearcă să o inițieze.

Ethernet poate fi half duplex (Half Duplex), pentru toate mediile de transmisie; sursa și receptorul „vorbesc pe rând” (tehnologia clasică de coliziune) și full duplex (Full Duplex), când două perechi de receptor și transmițător de pe dispozitive vorbesc simultan. Acest mecanism funcționează doar pe cabluri torsadate (o pereche pentru transmitere, o pereche pentru recepție) și fibre optice (o pereche pentru transmitere, o pereche pentru recepție).

Ethernet variază în ceea ce privește vitezele și metodele de codificare pentru diferite medii fizice, precum și în tipurile de pachete (Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP).

Ethernet variază ca viteză: 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1000 Mbit/s (1 Gbit/s). Deoarece standardul Gigabit Ethernet pentru categoria 5e de perechi răsucite a fost ratificat de mult timp, se poate spune că orice rețea Ethernet poate folosi fibră pereche răsucită, monomod (SMF) sau multimod (MMF). În funcție de aceasta, există diferite specificații:

· 10 Mbps Ethernet: 10Base-T, 10Base-FL (10Base-2 și 10Base-5 există pentru cablu coaxial și nu mai sunt utilizate);

· 100 Mbit/s Ethernet: 100Base-TX, 100Base-FX, 100Base-T4, 100Base-T2;

· Gigabit Ethernet: 1000Base-LX, 1000Base-SX (optic) și 1000Base-TX (pereche răsucită).

Există două opțiuni pentru implementarea Ethernet pe cablu coaxial, numite Ethernet „subțire” și „gros” (Ethernet pe cablu subțire de 0,2" și Ethernet pe cablu gros de 0,4").

Ethernet subțire folosește cablu RG-58A/V (diametru de 0,2 inchi). Pentru o rețea mică, se folosește un cablu cu o rezistență de 50 ohmi. Un cablu coaxial este așezat de la computer la computer. Fiecare computer este lăsat cu o cantitate mică de cablu în cazul în care poate fi mutat. Lungimea segmentului este de 185 m, numărul de calculatoare conectate la magistrală este de până la 30.

După conectarea tuturor secțiunilor de cablu cu conectori BNC (Bayonel-Neill-Concelnan) la conectorii T (numele se datorează formei conectorului, similar cu litera „T”), veți obține un singur segment de cablu. Terminatoarele („prizele”) sunt instalate la ambele capete. Terminatorul este structural un conector BNC (se potrivește și pe conectorul T) cu o rezistență lipită. Valoarea acestei rezistențe trebuie să corespundă impedanței caracteristice a cablului, adică. Ethernet necesită terminatoare de 50 ohmi.

Ethernet gros– o rețea pe un cablu coaxial gros cu un diametru de 0,4 inci și o impedanță caracteristică de 50 Ohmi. Lungimea maximă a segmentului de cablu este de 500 m.

Dirijarea cablului în sine este aproape aceeași pentru toate tipurile de cablu coaxial.

Pentru a conecta un computer la un cablu gros, a apelat un dispozitiv suplimentar transceiver. Transceiver-ul este conectat direct la cablul de rețea. De la acesta la computer există un cablu transceiver special, a cărui lungime maximă este de 50 m La ambele capete există conectori DIX cu 15 pini (Digital, Intel și Xerox). Un conector se conectează la transceiver, iar celălalt se conectează la placa de rețea a computerului.

Transceiverele elimină necesitatea de a rula cabluri către fiecare computer. Distanța de la computer la cablul de rețea este determinată de lungimea cablului transceiver.

Crearea unei rețele folosind un transceiver este foarte convenabilă. Poate „trece” cablul oriunde. Această procedură simplă durează puțin timp, iar conexiunea rezultată este foarte fiabilă.

Cablul nu este tăiat în bucăți, poate fi așezat fără să vă faceți griji cu privire la locația exactă a computerelor, iar apoi transceiver-urile pot fi instalate în locurile potrivite. Transceiverele sunt de obicei montate pe pereți, ceea ce este prevăzut de designul lor.

Dacă este necesar să acoperiți o zonă mai mare cu o rețea locală decât permit sistemele de cablu în cauză, se folosesc dispozitive suplimentare - repetoare(repetoare). Repetatorul are un design cu 2 porturi, de ex. poate combina 2 segmente de 185 m Segmentul este conectat la repetitor printr-un conector T. Un segment este conectat la un capăt al conectorului T, iar un terminator este plasat la celălalt.

Nu pot exista mai mult de patru repetoare într-o rețea. Acest lucru vă permite să obțineți o rețea cu o lungime maximă de 925 m.

Există repetoare cu 4 porturi pentru conectarea a 4 segmente simultan.

Lungimea segmentului pentru Ethernet pe un cablu gros este de 500 m până la 100 de stații pot fi conectate la un segment. Cu cabluri transceiver de până la 50 m lungime, Ethernetul gros poate acoperi o zonă mult mai mare cu un singur segment decât Ethernetul subțire. Aceste repetoare au conectori DIX și pot fi conectate prin transceiver fie la capătul segmentului, fie în orice alt loc.

Repetoarele combinate sunt foarte convenabile, de exemplu. potrivit atât pentru cabluri subțiri, cât și pentru cabluri groase. Fiecare port are o pereche de conectori: DIX și BNC, dar nu pot fi utilizați în același timp. Dacă este necesar să combinați segmente pe diferite cabluri, atunci segmentul subțire este conectat la conectorul BNC al unui port repetor, iar cel gros este conectat la conectorul DIX al altui port.

Repetoarele sunt foarte utile, dar nu ar trebui să abuzați de ele, deoarece duc la o încetinire a rețelei.

Ethernet prin pereche torsadată. O pereche răsucită este două fire izolate răsucite împreună. Ethernet folosește un cablu cu 8 fire format din patru perechi răsucite. Pentru a proteja împotriva influențelor mediului, cablul are un strat izolator extern.

Nodul principal pe un cablu de pereche răsucită este un hub (în traducere se numește o unitate, un hub sau pur și simplu un hub). Fiecare computer trebuie să fie conectat la el folosind propriul său segment de cablu. Lungimea fiecărui segment nu trebuie să depășească 100 m Conectorii RJ-45 sunt instalați la capetele segmentelor de cablu. Un conector conectează cablul la hub, celălalt se conectează la placa de rețea. Conectorii RJ-45 sunt foarte compacti, au o carcasă din plastic și opt plăcuțe miniaturale.

Hub- dispozitivul central într-o rețea de perechi răsucite, performanțele sale depind de el. Ar trebui să fie amplasat într-un loc ușor accesibil, astfel încât să puteți conecta cu ușurință cablul și să monitorizați indicația portului. Hub-urile sunt disponibile cu numere diferite de porturi - 8, 12, 16 sau 24. În consecință, același număr de computere pot fi conectate la ele.

Tehnologie Fast Ethernet IEEE 802.3U. Tehnologia Fast Ethernet a fost standardizată de comitetul IEEE 802.3. Noul standard se numește IEEE 802.3U. Viteza de transfer de informații este de 100 Mbit/s. Fast Ethernet este organizat pe pereche răsucită sau fibră optică.

Într-o rețea Fast Ethernet, sunt organizate mai multe domenii de conflict, dar cu luarea în considerare obligatorie a clasei repetitoare utilizate în domenii.

Repetoarele Fast Ethernet (IEEE 802.3U) vin în două clase și diferă prin latența de microsecunde. În consecință, într-un segment (logic) pot exista până la două repetoare de clasa 2 și un repetor de clasa 1. Pentru Ethernet (IEEE 802.3), rețeaua respectă regula 5-4-3-2-1.

Regula 5-4-3-2-1 afirmă: între oricare două stații de lucru nu trebuie să existe mai mult de 5 segmente fizice, 4 repetoare (hub-uri), 3 segmente fizice „populate”, 2 legături inter-repetoare „populate” (IRL) și toate acestea ar trebui să reprezinte un domeniu de coliziune ( 25,6 μs). Din punct de vedere fizic, multe fire ies din hub, dar logic este toate un segment Ethernet și un domeniu de coliziune, în legătură cu care orice defecțiune a unei stații afectează funcționarea altora. Deoarece toate stațiile sunt forțate să „asculte” pachetele altor persoane, coliziunea are loc în întregul hub (de fapt, un semnal Jam este trimis către alte porturi, dar acest lucru nu schimbă esența problemei). Prin urmare, deși hub-ul este cel mai ieftin dispozitiv și pare să rezolve toate problemele clientului, nu este recomandată utilizarea acestei tehnici, mai ales în condiții de creștere constantă a solicitărilor de resurse ale rețelei, și trecerea la rețelele comutate. O rețea de 20 de computere pe repetoare de 100 Mbps poate fi mai lentă decât o rețea de 20 de computere pe un comutator de 10 Mbps. Dacă anterior se considera „normal” să existe până la 30 de computere într-un segment, atunci în rețelele de astăzi chiar și trei stații de lucru pot încărca întregul segment.

Tehnologia Gigabit Ethernet. Următorul pas în dezvoltarea tehnologiei Ethernet este dezvoltarea standardului IEEE-802.32. Acest standard prevede o viteză de schimb de informații între stațiile din rețeaua locală de 1 Gbit/s. Dispozitivele Gigabit Ethernet conectează segmente de rețea cu Fast Ethernet la viteze de 100 Mbps. Sunt utilizate plăci de rețea de 1 Gbps, precum și o serie de dispozitive de rețea, cum ar fi comutatoare și routere. O rețea Gigabit Ethernet utilizează gestionarea traficului, controlul congestiei și calitatea serviciului (QOS). Standardul Gigabit Ethernet este unul dintre rivalii serioși ai tehnologiei ATM care se dezvoltă astăzi.

Tehnologii ATM.

Rețeaua de bancomate are o topologie în stea. O rețea ATM este construită pe baza unuia sau mai multor comutatoare, care sunt parte integrantă a acestei structuri de comunicații.

Vitezele mari de transmisie și ratele de eroare extrem de scăzute ale sistemelor de fibră optică evidențiază provocarea creării de sisteme de comutare de înaltă performanță bazate pe standardele ATM.

Cel mai simplu exemplu de astfel de rețea este un singur comutator care oferă comutare de pachete și de date și mai multe dispozitive finale.

ATM este o metodă de transfer de informații între dispozitive dintr-o rețea în pachete mici, cu lungime fixă, numite celule. Fixarea dimensiunilor celulelor are o serie de avantaje semnificative în comparație cu pachetele cu lungime variabilă:

În primul rând, celulele cu lungime fixă ​​necesită o procesare minimă în timpul operațiunilor de rutare în comutatoare. Acest lucru face posibilă simplificarea proiectelor de circuite ale comutatoarelor cât mai mult posibil la viteze mari de comutare;

În al doilea rând, toate tipurile de procesare celulară în comparație cu procesarea pachetelor cu lungime variabilă sunt mult mai simple, deoarece nu este nevoie să se calculeze lungimea celulei;

În al treilea rând, în cazul pachetelor de lungime variabilă, transmiterea unui pachet de date lung ar putea provoca o întârziere în livrarea pachetelor de vorbire sau video către linie, ceea ce ar duce la distorsiunea acestora. Modelul ATM are o structură pe patru niveluri. Există mai multe niveluri:

Ø utilizator (User Layer) - include niveluri incepand de la retea si superioare (TPX/SPX sau TCP/IP);

Ø adaptare (ATM Adaptation Layer - AAL);

Ø ATM (ATM Layer);

Ø fizic (Physical Layer).

Stratul de utilizator asigură crearea unui mesaj care trebuie transmis în rețeaua ATM și convertit în consecință. Stratul de adaptare (AAL) oferă acces la aplicația utilizatorului la dispozitivele de comutare ATM. Acest strat generează celule ATM standard și le transmite la stratul ATM pentru procesare ulterioară.

Stratul fizic asigură transmiterea celulelor printr-o varietate de medii de comutare. Acest nivel constă din două subniveluri - subnivelul de conversie a transmisiei, care implementează diverse protocoale de transmisie pe linii fizice, și subnivelul de adaptare la mediul de transmisie.

Punctele terminale ATM sunt rețele care se conectează la comutatoare printr-o interfață numită UNI - Network User Interface. UNI poate fi o interfață între o stație de lucru, PC, PBX, router sau orice altă „cutie neagră” și un comutator ATM.

Rețea de internet

World Wide Web (WWW), o rețea de computere de resurse de informații prin care un utilizator se poate muta folosind conexiuni de la un document la altul. Informațiile de pe World Wide Web sunt distribuite computerelor din întreaga lume. World Wide Web este adesea denumit pur și simplu „Web”.

Web-ul a devenit o resursă de informare foarte populară de când a devenit posibilă afișarea imaginilor și a altor produse multimedia pe Internet, rețeaua mondială de calculatoare, în 1993. Web-ul oferă un loc în care companiile, instituțiile și persoanele fizice pot afișa informații privind produsele, programele, cercetările sau viețile lor. Rețeaua a devenit un forum pentru multe grupuri și o piață pentru multe companii. Muzeele, bibliotecile, agențiile guvernamentale și școlile consideră că Web-ul este o invenție valoroasă și transportă informații într-o gamă largă de formate.

Ca toate rețelele de calculatoare, Web-ul conectează două tipuri de computere - clienți și servere - folosind un set standard de reguli (protocol) pentru comunicarea între computere. Computerul server conține resurse de informații care sunt conținute în rețea, iar utilizatorii rețelei folosesc computere client pentru a accesa resursele. O rețea de calculatoare poate fi o rețea publică - cum ar fi Internetul la nivel mondial - sau o rețea privată, cum ar fi un intranet al companiei. Web-ul face parte din Internet. Internetul include și alte instrumente de comunicare computer-la-computer, cum ar fi Telnet, File Transfer Protocol și Gopher, dar Web-ul a devenit rapid cea mai utilizată parte a Internetului. Diferă de alte părți ale Internetului prin regulile pe care computerele le folosesc pentru a comunica între ele și prin disponibilitatea altor informații decât text. Este mult mai dificil să te ocupi de imagini sau alte fișiere multimedia folosind alte metode decât cele folosite pe Web.

Furnizarea unui computer client cu capacitatea de a afișa pagini de rețea cu imagini și alte medii a devenit posibilă după introducerea unui produs software special numit browser (din limba engleză Browse - view). Fiecare document de pe Web conține informații codificate despre ceea ce este pe pagină, cum ar trebui să fie vizualizată pagina și la ce alte site-uri (noduri de informații) este legat documentul. Programul de vizualizare de pe computerul utilizatorului citește aceste informații și le folosește pentru a afișa pagina pe ecranul utilizatorului. Aproape fiecare pagină Web sau document Web include legături, numite hyperlinkuri, către alte site-uri. Hyperlinkurile sunt o caracteristică definitorie a Web-ului — ele permit utilizatorilor să călătorească între documente Web fără a urma o ordine sau o ierarhie specială.

Când utilizatorii doresc să acceseze Web-ul, aceștia folosesc browserul Web de pe computerul lor client pentru a se conecta la computerul server Web. Calculatoarele client se conectează la rețea într-unul din două moduri. Clienții cu acces permis se conectează fie direct la Rețea printr-un router (hardware special care determină cea mai bună modalitate de conectare a clientului și serverului), fie printr-o rețea locală conectată direct la Rețea. Clienții de acces la distanță se conectează la rețea printr-un modem, un dispozitiv hardware care traduce informațiile de la un computer în semnale care pot fi trimise prin linii telefonice. Unele modemuri trimit semnale prin canale de televiziune prin cablu sau linii telefonice speciale de mare capacitate, cum ar fi o rețea digitală cu servicii integrate (ISDN - Integrated Services Digital Network) sau prin ASDL - Asymmetric Digital Subscriber Loop.

Serverele Web conțin documente Web și instrumente asociate acestora. Pot fi computere personale obișnuite, computere mainframe puternice sau orice altceva. Clientul poate fi orice tip de computer. Web-ul și toate formatele de Internet utilizează un protocol numit TCP/IP. Cu toate acestea, fiecare parte a Internetului - Web, sistemul Gopher sau FTP - folosește sisteme ușor diferite pentru transferul fișierelor între clienți și servere.

Adresa documentului Web ajută computerul utilizatorului să găsească și să se conecteze la serverul care conține pagina dorită. Adresa unei pagini de rețea se numește URL (Uniform Resource Locator).

Un URL este un cod compus care spune browserului client trei lucruri:

Ø reguli (protocol) pe care utilizatorul trebuie sa le foloseasca pentru a accesa site-ul;

Ø adresa de internet, care identifica in mod unic serverul;

Ø locația în cadrul sistemului de fișiere server a acestui element.

Un exemplu de adresă URL este http://encarta.msn.com.

Prima parte a adresei URL, http://, indică faptul că site-ul se află pe World Wide Web. Majoritatea browserelor sunt, de asemenea, capabile să redea formate de fișiere din alte părți ale Internetului, cum ar fi Gopher și FTP. Alte formate de Internet folosesc coduri diferite pentru prima parte a adresei URL - de exemplu, sistemul Gopher folosește prefixul gopher://, iar FTP folosește ftp://.

Următoarea parte a adresei URL, encarta.msn.com, oferă numele sau adresa unică de Internet a serverului pe care este stocat site-ul.

Unele adrese URL specifică anumite directoare sau fișiere, cum ar fi http://encarta.msn.com/explore/default.asp-explore este numele directorului în care se află fișierul default.asp.

Web-ul conține informații în multe forme, inclusiv text, grafică și orice tip de fișier media digital, inclusiv fișiere video și audio. Unele elemente ale paginilor web sunt de fapt programe mici cu drepturi proprii. Aceste obiecte, numite applet-uri (din aplicație mică, alt nume pentru un program de calculator), urmează un set specific de comenzi.

Appleturile permit utilizatorilor să ruleze jocuri pe Web, să caute baze de date, să efectueze experimente științifice virtuale și multe alte acțiuni.

Codurile care spun browserului de pe computerul unui utilizator cum să afișeze un document Web urmează un set de reguli numit HyperText Markup Language.

Fiecare document Web este scris în text simplu, iar comenzile care spun computerului utilizatorului cum să prezinte documentul sunt conținute în documentul însuși, codificat folosind caractere speciale numite etichete HTML. Browserul știe să interpreteze etichetele HTML, astfel încât documentul să apară pe ecranul utilizatorului exact așa cum a intenționat designerul de documente (numit și web-designer).

Pe lângă HTML, unele tipuri de obiecte de pe Web folosesc propria codificare. Appleturile, de exemplu, sunt mini-programe care sunt scrise în limbaje de programare precum Visual Basic și Java.

Comunicațiile client-server, URL-urile și HTML permit nodurilor de informații (site-uri, gazde) să includă hyperlinkuri pe care utilizatorii le pot folosi pentru a călători „prin” Web. Hyperlinkurile sunt adesea expresii din textul unui document Web care leagă la un alt document Web, complet cu adresa URL a acestuia, atunci când utilizatorul face clic pe acea expresie. Browserul utilizatorului distinge de obicei între hyperlinkuri și text simplu prin marcarea hyperlinkurilor cu culori diferite sau subliniere. Hyperlinkurile permit utilizatorilor să navigheze între paginile împrăștiate pe Web, fără o anumită ordine. Această metodă de accesare a informațiilor se numește acces asociativ, iar oamenii de știință spun că este similară modului în care creierul uman accesează informațiile stocate. Hyperlinkurile fac referirea informațiilor pe Web mai rapidă și mai ușoară decât utilizarea documentelor tipărite tradiționale.

Chiar dacă World Wide Web este doar o parte a Internetului, rapoartele au arătat că mai mult de 75% din utilizarea Internetului este pe Web. Această pondere este probabil să crească în viitor.

Unul dintre cele mai remarcabile aspecte ale World Wide Web sunt utilizatorii săi. Ei sunt o secțiune transversală a societății. Printre utilizatori se numără studenții care trebuie să găsească materiale pe o anumită temă, medici care au nevoie de informații despre cele mai recente cercetări medicale și solicitanții de facultate care cercetează campusurile universitare sau chiar completează cereri de ajutor financiar online. Alți utilizatori includ investitori care ar putea fi interesați de istoria de afaceri a unei companii publice și evaluează date despre diverse fonduri publice și deschise. Toate aceste informații sunt ușor disponibile pe Internet. Utilizatorii pot găsi adesea diagrame financiare despre activitățile unei companii care arată informații în mai multe moduri diferite.

Călătorii care caută o posibilă călătorie pot face tururi virtuale, pot vedea orarele și tarifele companiilor aeriene și chiar pot rezerva un zbor online. Multe destinații - inclusiv parcuri, orașe, hoteluri - au propriile lor site-uri web cu ghiduri și hărți locale. Companiile mari care furnizează mărfuri au și noduri de informare unde clienții pot urmări procesul de expediere, pot afla unde se află bunurile lor sau când vor fi livrate.

Agențiile guvernamentale au centre de informare unde trimit instrucțiuni, proceduri, fișe informative și formulare fiscale. Mulți oficiali au propriile lor site-uri web, unde își exprimă opiniile, își listează propriile realizări etc. Rețeaua conține, de asemenea, directoare cu adrese poștale, e-mail și numere de telefon.

Utilizatorii de internet pot vizita site-urile marilor librării, magazinelor de îmbrăcăminte și alte bunuri. Multe ziare centrale au ediții electronice speciale care sunt publicate mai des decât zilnic. Reviste electronice din aproape fiecare ramură a științei sunt acum online. Majoritatea muzeelor ​​oferă utilizatorului un tur virtual al exponatelor și clădirilor lor. Aceste organizații și instituții folosesc de obicei site-uri web pentru a completa părțile non-electronice ale activităților lor. Unii câștigă venituri suplimentare vânzând spațiu pentru a publica reclame pe site-urile lor.

World Wide Web a fost dezvoltat de fizicianul și informaticianul britanic Timothy Berners-Lee ca proiect de cercetare pentru Centrul European de Energie Nucleară (CERN, acum Laboratorul European de Fizică a Particulelor) din Geneva, Elveția. Bernes-Lee a fost primul care a lucrat cu hipertextul la începutul anilor 1980. Rețeaua pe care a creat-o a început să funcționeze la CERN în 1989, apoi s-a răspândit rapid în universitățile din restul lumii, cu ajutorul oamenilor de știință nucleari. Grupuri de la Centrul Național de Aplicații de Supercomputing de la Universitatea din Illinois au cercetat și dezvoltat tehnologia Web. Ei au fost primii care au dezvoltat un browser numit Mosaic în 1993.

Pentru utilizator, Rețeaua este atractivă deoarece are o interfață grafică cu utilizatorul (GUI), o metodă de afișare a informațiilor și de gestionare a imaginilor. Metodele de stocare a informațiilor pe Web sunt asociative, de recuperare a documentelor folosind link-uri hipertext și sunt numite site-uri URL URL care oferă o tranziție fără probleme către restul Internetului. Acest lucru asigură accesul liber la informații între diferite părți ale Web-ului.

Așadar, de la sfârșitul anilor 1960 până la începutul anilor 1990, Internetul a fost un instrument de comunicare și cercetare folosit aproape exclusiv în scopuri academice și militare. Această situație s-a schimbat radical odată cu introducerea World Wide Web (numit și WWW, sau W3) în 1989.

WWW este un set de programe, standarde și protocoale cu ajutorul cărora fișierele multimedia (documente care pot conține text, fotografii, grafice, video și sunet) sunt create și afișate pe Internet.

Internetul include WWW și include, de asemenea, hardware-ul (calculatoare, supercomputere și comunicații) și software și protocoale non-WWW pe care rulează WWW. Diferența dintre Internet și WWW este similară cu diferența dintre un computer și un program multimedia care rulează pe computer. Creșterea popularității internetului în anii 1990 se datorează cel mai probabil utilizării intensive a graficii pe World Wide Web.

Pentru a accesa informații de pe Internet, un utilizator trebuie mai întâi să se conecteze la rețea sau să se conecteze la computerul gazdă din rețeaua utilizatorului. Odată stabilită conexiunea, utilizatorul poate solicita informații de la serverul de la distanță. Dacă informațiile solicitate de utilizator se află pe unul dintre computerele de pe LAN, aceste informații vor fi găsite rapid și trimise către terminalul utilizatorului.

Dacă informațiile solicitate de utilizator se află pe
server care nu aparține rețelei LAN, atunci rețeaua LAN este conectată
alte rețele până când se conectează la
rețeaua care conține serverul necesar.

În procesul de conectare la alte rețele, computerul gazdă de pe LAN poate avea nevoie să contacteze un router, un dispozitiv care determină cea mai bună cale de conectare între rețele și ajută rețelele să facă conexiuni.

Odată ce computerul utilizatorului se conectează la serverul care conține informațiile necesare, serverul trimite informațiile utilizatorului sub forma unui fișier. Un program special de calculator apelează un browser, care permite utilizatorului să vizualizeze fișierul. Exemple de browsere de internet sunt Mosaic, Mozilla, Netscape și Internet Explorer. Majoritatea fișierelor de pe Internet sunt documente multimedia, adică textul, grafica, fotografiile, materialele audio și video pot fi combinate într-un singur document. Documentele non-media nu au nevoie de browsere. Procesul de căutare și transfer al unui fișier de la un server la distanță la terminalul utilizatorului se numește descărcare.

Unul dintre motivele puterii Internetului este utilizarea de către acesta a conceptului de hipertext. Termenul de hipertext este folosit pentru a descrie un sistem conectat de documente în care utilizatorul poate trece de la un document la altul într-o manieră neliniară, asociativă.

Un fișier multimedia de pe Internet se numește document hipermedia.

Accesul la Internet se poate realiza prin două categorii largi: acces direct (dedicat) și acces la distanță (prin modem). Cu acces dedicat, computerul este conectat direct la Internet printr-un router sau un computer care face parte dintr-o rețea conectată la Internet. Cu acces dial-up, computerul este conectat la Internet printr-o conexiune temporară, de obicei printr-o linie telefonică folosind un modem, un dispozitiv care convertește semnalele electrice de la computer în semnale care pot fi transmise prin liniile telefonice tradiționale.

Toate datele transmise prin Internet sunt împărțite în blocuri mici de informații numite pachete, fiecare dintre acestea fiind marcat cu un număr unic indicând locul său în fluxul de date dintre computere. Când diferitele pachete care compun un set de date ajung la destinație, acestea sunt colectate împreună folosind etichete unice. Dacă partea rețelei prin care sunt trimise pachetele funcționează defectuos sau eșuează, echipamentele speciale de rutare Internet direcționează automat pachetele astfel încât acestea să fie transmise prin partea funcțională a rețelei. Alte caracteristici vă ajută să vă asigurați că toate pachetele de date ajung intacte, solicitând automat ca pachetele deteriorate sau incomplete să fie retrimise de la sursă. Acest sistem, numit comutare de pachete, folosește o serie de protocoale sau reguli cunoscute sub numele de TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

Pentru a fi client de Internet, un computer trebuie să aibă o adresă de rețea unică IP (Internet Protocol), astfel încât mesajele să poată fi direcționate corect către și de la aparat prin Internet. Adresele de internet se numesc URL-uri (Uniform Resource Locators). Unele adrese URL sunt un șir de numere (de exemplu 89.123.121.34), dar... Aceste șiruri lungi de numere sunt incomod de reținut și sunt folosite alte convenții de adresare. Un exemplu al acestui acord: http://encarta.msn.com/downloads/pryearbk.asp. Http specifică protocolul - în acest exemplu, Hypertext Transfer Protocol - utilizat în mod obișnuit la accesarea unei anumite locații de pe Internet. Numele după două puncte și bară oblică dublă (encarta.msn.com) indică numele gazdei, care este numele sistemului de computer individual asociat cu Internetul. Titlurile (numele) rămase după numele gazdei identifică diferitele fișiere către care indică o anumită adresă URL. În exemplul de URL, fișierul pryearbk se află în directorul de descărcări. Alte fișiere aflate în același director vor avea o adresă URL similară, singura diferență fiind numele fișierului sau fișierelor de la sfârșitul adresei. Numele de server specifice mapează numerele IP la nume de domenii (msn.com în URL-ul de mai sus) și asigură-te că sunt furnizate numerele IP corecte sursă și destinație pentru toate pachetele.

Cel mai utilizat instrument pe internet este poșta electronică sau e-mailul. Poșta electronică este folosită pentru a trimite mesaje scrise între indivizi sau grupuri de indivizi, adesea separate geografic prin distanțe mari. Mesajele de e-mail sunt de obicei trimise și primite de servere de e-mail - computere specializate pentru procesarea și trimiterea e-mailurilor. Odată ce serverul a primit mesajul, îl redirecționează către computerul căruia îi este adresat e-mailul.

Înainte de introducerea World Wide Web, existau diverse standarde și tipuri de software pentru transmiterea datelor prin Internet. Multe dintre ele sunt încă în uz. Printre cele mai populare sunt Telnet, FTP și Gopher.

Telnet permite unui utilizator de Internet să se conecteze la un computer la distanță și să-l folosească ca și cum ar lucra direct cu acesta (în modul terminal la distanță).

FTP (File Transfer Protocol) este o metodă de mutare a fișierelor de la un computer la altul prin Internet, chiar dacă fiecare computer are un sistem de operare sau un format de stocare de date diferit.

Gopher este o îmbunătățire a FTP care facilitează menținerea unei liste și recuperarea fișierelor de la distanță.

În timp ce aceste protocoale de transmisie și software sunt încă în uz, WWW este mult mai ușor de utilizat și este folosit mult mai frecvent decât protocoalele de transmisie anterioare.

O problemă majoră care a apărut în timpul creșterii îndelungate a Internetului este dificultatea de a oferi o lățime de bandă de transmisie suficientă pentru a sprijini funcționarea rețelei. Pe măsură ce aplicațiile de Internet devin din ce în ce mai complexe și pe măsură ce tot mai mulți oameni din întreaga lume folosesc Internetul, cantitatea de informații transmise prin Internet va necesita comunicații cu lățime de bandă foarte mare. În timp ce multe companii de telecomunicații încearcă să dezvolte tehnologii mai puternice, nu se știe dacă aceste tehnologii vor fi capabile să răspundă cererii în creștere.

Pentru a găzdui numărul tot mai mare de utilizatori, Corporația Universității nonprofit pentru Dezvoltare Avansată a Internetului (UCAID) lucrează la crearea Internet 2.

Internet 2 va adăuga lățime de bandă, sau legături de comunicație disponibile, la calea actuală de informații în bandă ultra-largă pentru a permite transmiterea mai multor pachete de date. Membrii UCAID includ reprezentanți ai universităților, guvernului și industriei computerelor.

Prelegerea nr. 6.

Tehnologii informaționale pentru formarea politicii de personal și managementul întreprinderii. Crearea unei baze de date contabile personale.

(vezi prelegeri multimedia)

Prelegerea nr. 7.

Tehnologia informației în securitatea la incendiu

Prelegerea nr. 8.

Probleme de securitate a informațiilor.

Lucrul cu personalul care deține informații confidențiale.

Întrebări principale:

1. Virușii informatici.

2. Programe antivirus.

3. Protecție împotriva virusului.

Pentru a evita consecințele severe ale unei leziuni „virale”, trebuie să urmați o serie de reguli simple, neglijarea cărora poate duce la rezultate foarte dezastruoase.

Principala tactică pentru protejarea împotriva „infecției” cu virusuri este utilizarea software-ului din surse de încredere (ideal, numai cu licență), monitorizarea regulată a stării celor mai importante informații de pe computer (dacă este posibil, crearea de copii de rezervă pe dischete, bandă sau o rețea). conduce) . De asemenea, este necesar să verificați obligatoriu toate programele nou primite pe discuri sau prin rețea cu un antivirus de încredere sau un set dintre ele. Gama de programe antivirus de înaltă calitate crește constant pe măsură ce linia frontului unui atac de virus se extinde.

Popular pachete antivirus sunt kitul DialogNauka JSC, Norton Antivirus și Antiviral Toolkit Pro. Panda Antivirus Titanium.

Livrarea standard a kitului antivirus al DialogNauka JSC include patru produse software: polifagul Aidstest actualizat săptămânal, auditorul de disc ADinf, blocul de tratament ADinf Cure Module și programul Doctor Web, care monitorizează și distruge virușii complexi și polimorfi. Versiunea extinsă a kit-ului include complexul hardware Sheriff, care este garantat pentru a preveni pătrunderea virușilor în sistem la nivel de hardware.

Cel mai popular remediu antivirus este, după cum știți, Aidstest, dar atunci când îl utilizați, trebuie să vă amintiți întotdeauna că protejează doar împotriva virușilor cu care sunteți deja familiarizați. Pentru a asigura o mai mare securitate, utilizarea Aidstest trebuie combinată cu utilizarea zilnică a auditorului de disc Adinf.

Inspectorul ADinf vă permite să detectați apariția oricărui virus, inclusiv viruși Stealth, viruși mutanți și viruși necunoscuți în prezent. Cu programul ADinf Cure Module instalat (blocul de tratament al auditorului ADinf), puteți elimina imediat până la 97% dintre ele. ADinf preia controlul asupra tuturor zonelor hard disk-ului unde virusul poate pătrunde. Această metodă de verificare elimină complet camuflajul virușilor Stealth și oferă o viteză foarte mare de scanare a discului. ADinf Auditor Extension - Programul ADinf Cure Module (fișierul ADinfExt.exe) menține în plus o mică bază de date care descrie fișierele stocate pe disc. Dacă este detectat un virus, vă permite să vindecați imediat și fiabil mașina.

Doctor Web luptă împotriva virușilor polimorfi cunoscuți programului. În plus, Doctor Web poate efectua analize euristice a fișierelor pentru a identifica viruși necunoscuți, inclusiv viruși complexi și polimorfi. Succesul unei astfel de analize este în medie de 82%. Programul poate despacheta și scana fișiere executabile procesate de arhivatorii LZEXE, PKLite și Diet.

AVP Un kit antivirus, care este o versiune extinsă a celebrului kit antivirus „Doctor Kaspersky”. Complexul conține un program phage care testează și restaurează fișierele și sectoarele de boot ale discurilor deteriorate de viruși. În timp ce programul rulează, testează virușii necunoscuți. Kitul include și un program rezident care monitorizează acțiunile suspecte efectuate pe computer și face posibilă vizualizarea cardului de memorie. Un set special de utilitare ajută la detectarea de noi viruși și la înțelegerea lor.

Norton Antivirus

Norton Antivirus este o soluție set-it-and-uita-o. Toți parametrii necesari de configurare și activitățile programate (verificarea discului, verificarea programelor noi și modificate, lansarea utilitarului Windows Auto-Protect, verificarea sectorului de pornire al unității A: înainte de repornire) sunt instalate implicit. Programul de scanare a discurilor este disponibil pentru DOS și Windows. Printre altele, Norton AntiVirus detectează și distruge chiar și virușii polimorfi și, de asemenea, răspunde cu succes la activități asemănătoare virușilor și luptă împotriva virușilor necunoscuți.

Ethernet cel mai răspândit standard internațional pentru rețelele locale (câteva milioane de rețele cu această tehnologie în întreaga lume).

Elaborarea standardelor de rețele locale este realizată de grupurile de lucru ale IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - o asociație internațională non-profit de specialiști în domeniul tehnologiei, lider mondial în dezvoltarea standardelor pentru electronice radio și electrice. Inginerie. Această asociație publică non-profit de profesioniști datează din 1884, reunește 380.000 de membri individuali din 150 de țări (25% dintre membri locuiesc în afara Statelor Unite).

Ethernet nu este unul, ci o întreagă familie de standarde cu caracteristici diferite de utilizator.

Dacă luăm ca bază pentru compararea acestor standarde viteza de transfer de date și distanța maximă posibilă dintre două noduri (diametrul rețelei), obținem următorul tabel de comparație:

În primul rând, să ne uităm la principiul construirii rețelelor locale bazate pe prima versiune istorică a Ethernet (10 Mbit/s), care a apărut la sfârșitul anilor 70 ca standard pentru trei companii: Digital, Intel, Xerox.

Această tehnologie, precum tehnologiile Fast Ethernet și Gigabit Ethernet, se bazează pe concept mediu comun: fiecare nod primeste tot ceea ce este transmis prin retea; Doar un nod realizează transmisia; restul așteaptă o pauză pentru a începe propria transmisie.

Tehnologia 10G Ethernet se bazează pe un principiu diferit: informațiile nu sunt „împrăștiate” în întreaga rețea, ci sunt „împinse” intenționat de la un nod la altul către destinație. Responsabil pentru promovarea datelor într-o astfel de rețea routere. Ele determină nodul vecin la care trebuie mutat pachetul de informații pentru a-l apropia de destinație. Astfel de rețele se numesc rețele cu comutare de pachete.

Ethernet

Figura prezintă o diagramă a unei rețele Ethernet pe un cablu coaxial. Segmentul de cablu de la capete este echipat terminatoare(prize) pentru a absorbi semnalul propagat (în figură, terminatoarele sunt desenate cu pătrate negre).

Cablul conectează adaptoarele de rețea ale computerelor folosind un conector în formă de T.

Principiul de funcționare

Orice participant poate trimite un mesaj în rețea, dar numai atunci când nu există nicio altă transmisie „în liniște”.

De exemplu, nodul 2 (vezi figura de mai sus) ascultă rețeaua și începe transmisia, începând cu adresele expeditorului și destinatarului (calculatorul 2 transmite un mesaj pentru computerul 4).

Transmisia se deplasează de-a lungul cablului în ambele direcții (absorbite de terminatoare la capete) și toți participanții o aud (inclusiv expeditorul însuși).

Toată lumea, cu excepția computerului 4, ignoră datele transmise, după ce a detectat adresa destinatarului altcuiva, iar computerul 4 primește datele complet.

Este clar că prin această metodă de transmisie este imposibil să se permită o preluare pe termen lung a rețelei de către un singur nod. Dacă computerul 2 decide să trimită un fișier mare către computerul 4, toți ceilalți participanți la rețea nu vor avea în curând posibilitatea de a începe transferul.

Din acest motiv, mesajele sunt transmise împărțite în pachete(în tehnologia Ethernet se numesc personal). Lungimea pachetului variază de la 64 la 1518 octeți.

După ce a transmis un pachet, nodul întrerupe funcționarea pentru o perioadă, iar dacă rețeaua este „liniștită”, trimite următorul pachet. Dar un alt nod poate profita de pauză și își poate începe sesiunea de transmisie. Astfel, toate nodurile împart un singur mediu (cablu), având șanse egale de a trimite pachete de informații în rețea.

adrese MAC

Nodurile dintr-o rețea Ethernet sunt adresate folosind un număr binar de 6 octeți numit adresă MAC (Media Access Control).

De obicei, adresa MAC este scrisă ca șase perechi de cifre hexazecimale separate prin liniuțe sau două puncte, de exemplu, 10:A1:17:3D:56:AF.

Materialul teoretic pentru testele numărul 2 din lecțiile a doua și a treia ale acestei cărți vorbește despre aritmetica computerizată.

O adresă MAC unică este „conectată” la adaptorul de rețea în timpul fabricării acestuia. Nu poate fi aceeași cu orice altă adresă MAC din lume și nu se poate modifica în timp ce dispozitivul este în uz.

Organizația internațională non-profit IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) distribuie adrese MAC între producătorii de echipamente.

O adresă MAC este formată din 48 de biți, astfel încât spațiul de adrese are 2,48 (sau 281,474,976,710,656) adrese. Conform estimărilor IEEE, această furnizare de adrese va dura cel puțin până în 2100.

Ciocniri

Computerul 1 a ascultat rețeaua (gratuit!) și a început să transmită pachetul:

Semnalul nu a avut timp să ajungă la computerul 5 când a început și el să transmită, hotărând că rețeaua era liberă:

Este clar că după ceva timp va exista o suprapunere a semnalelor în rețea. Această situație se numește coliziune.

Când stația de transmisie detectează o discrepanță între semnalul transmis în rețea și semnalul primit de la rețea, detectează o coliziune și termină transmisia pachetului conform protocolului Ethernet.

Atât Computerul 1, cât și Computerul 5 abandonează transmisia atunci când detectează o coliziune.

O coliziune pe o rețea Ethernet nu este un eveniment excepțional; este o situație de funcționare normală.

Întrebarea este cât timp ar trebui să aștepte un nod pentru a încerca să retransmite un pachet deteriorat de o coliziune în rețea? Dacă așteptați o perioadă fixă ​​de timp, atunci ciocnirea va apărea din nou cu 100% probabilitate (calculatoarele 1 și 5 vor relua simultan transmisia dacă au fost întrerupte simultan din cauza unei coliziuni).

În protocolul Ethernet, pauza după detectarea coliziunii este selectată din intervalul de la 0 la 52,4 ms Aleatoriu cale.

Oricât de ciudat ar părea, exact Aleatoriu o pauză după o coliziune asigură operabilitatea rețelei Ethernet. Acest mecanism simplu pentru gestionarea coliziunilor a fost propus încă din anii 70 și încă funcționează cu succes!

Diametrul rețelei

Ce se întâmplă dacă cablul este lung și pachetul este mic?

O coliziune poate avea loc după ce nodul a finalizat transmiterea pachetului.

Figura arată exact această situație. O coliziune are loc atunci când nodul 1 a terminat de transmis pachetul:

O astfel de coliziune se numește târziu. În cazul unei coliziuni tardive, pachetul este pierdut pentru totdeauna (nodul 1 consideră că transmisia pachetului a avut succes și îl șterge din memoria tampon).

Pentru funcționarea normală a rețelei, este necesar ca stația de transmisie să poată detecta o coliziune înainte de a termina transmiterea pachetului în rețea. O astfel de coliziune se numește din timp. În cazul unei coliziuni timpurii, nodul retransmite pachetul deteriorat după o pauză aleatorie.

Pentru a preveni coliziunile tardive, este necesar să se limiteze lungimea cablului la valoarea la care timpul de transmisie al celui mai scurt pachet (64 de octeți) ar fi mai mare decât de două ori timpul de parcurs al semnalului de-a lungul întregii lungimi a cablului.

De ce se ia în considerare lungimea cablului dublă?

Lăsați nodul 1, situat la un capăt al cablului, să înceapă să transmită un pachet. Transmisia trebuie să continue tot timpul în care primul semnal transmis ajunge la nodul 5 de la capătul opus al cablului și revine înapoi, distorsionat de o coliziune (la urma urmei, se poate întâmpla ca nodul 5 să înceapă transmiterea cu o clipă înainte de semnal). de la nodul 1 ajunge la el). Adică, este necesar să se țină cont de trecerea semnalului de-a lungul de două ori lungimea cablului.

Limitarea diametrului rețelei Ethernet de 2.500 m se bazează tocmai pe calculul unei astfel de lungimi a cablului încât o coliziune târzie să nu aibă loc în rețea, chiar și atunci când se transmite cel mai scurt pachet între două stații extreme. Standardul numește valoarea 2.500 m cu o marjă bună (mai mult de trei ori).

Când un semnal este transmis printr-un cablu, are loc o atenuare (atenuare). Trebuie să împărțiți cablul în segmente și să le conectați împreună repetoare.

Un repetor este un dispozitiv electronic simplu (fără software) care amplifică semnalul pe măsură ce este transmis de la un segment de cablu la altul.

Figura prezintă o rețea în care cablul este format din trei segmente conectate prin două repetoare:

Pentru diferite tipuri de cabluri, standardul definește valori diferite pentru lungimea maximă a segmentului:

Standarde de mediu fizic

În funcție de tipul de cablu utilizat, tehnologia Ethernet oferă mai multe opțiuni standard bazate pe proprietățile mediului fizic de transmisie a datelor.

• Cablu coaxial 10Base-5 cu un diametru de 0,5 inchi, numit gros.
• Cablu coaxial 10Base-2 cu un diametru de 0,25 inchi, numit slim.
• 10Base-T pereche răsucită neecranată.
• Cablu fibră optică 10Base-F.

Numărul 10 din aceste notații indică rata de biți în aceste standarde de 10 Mbit/s.

Standard 10Base-5

Ca mediu de transmisie este folosit un cablu coaxial cu un diametru de 0,5 inchi.

Cablul este atât de „gros” încât, spre deosebire de standardul 10Base-2 (cu un cablu de 0,25 inchi), este dificil să se conecteze direct la adaptorul de rețea al computerului. Prin urmare, coaxialul „gros” este conectat la adaptor folosind transceiverși un cablu suplimentar de conectare cu perechi răsucite (până la 50 m lungime).

Un transceiver nu este doar un conector mecanic (cum ar fi un conector T pentru coaxial subțire). De fapt, transceiver-ul face parte din adaptorul de rețea plasat direct pe cablu. Transceiver-ul este de obicei conectat la cablu folosind metoda piercing.

Rețelele conform acestui standard sunt construite folosind o topologie de magistrală comună, care este ilustrată de toate figurile de mai sus. Cablul este împărțit în segmente, nu mai mult de 500 de metri lungime. Segmentele sunt conectate între ele prin repetoare.

La un segment nu pot fi conectate mai mult de 100 de stații, iar conexiunea se face în puncte special marcate pe cablu (marcatoarele sunt amplasate la fiecare 2,5 m).

Standardul permite utilizarea a cel mult 4 repetoare într-o rețea și, în consecință, nu mai mult de 5 segmente de cablu (se dovedește că diametrul maxim al unei rețele 10Base-5 nu depășește 2500 m).

Doar 3 din 5 segmente pot fi încărcate (cu stații de lucru conectate). Între segmentele încărcate trebuie să fie și cele descărcate. Configurația maximă de rețea 10Base-5 este prezentată în figură:

Ei spun că este construită o rețea Ethernet 10Base-5 regula 543: cinci segmente, patru repetoare, trei segmente încărcate.

Deoarece o conexiune de cablu din segment este ocupată de un repetor, au rămas 99 de marcatori de cablu pentru stațiile de lucru. Astfel, pe o astfel de rețea pot funcționa 99 x 3 = 297 calculatoare.

10Base-2 standard

Mediul de transmisie este un cablu coaxial cu un diametru de 0,25 inci, care este mai ieftin, dar are caracteristici mai proaste.

Topologie: magistrală comună.

Mai jos este o vedere a conectorului în formă de T. Se conectează la placa de rețea și conectează fragmentele de cablu:

Regula 543 încă se aplică: cinci segmente, patru repetoare, trei segmente încărcate.

Mai jos este un tabel de comparație al standardelor bazate pe cablu coaxial „gros” și „subțire”.

10Base-T standard

Mediu de transmisie: două perechi răsucite neecranate, adică 4 conductoare răsucite în perechi. O pereche funcționează pentru recepție, cealaltă pentru transmisie.

Conexiunea nodurilor arată topologic ca o stea, în centrul căreia se află hub(butuc, literalmente butuc de roată). Alte nume de hub: repetor multiport, hub.

Cablul de rețea este conectat la hub folosind porturi(conectori):

Figura prezintă o rețea cu un hub care are patru porturi. La fiecare port este conectat un adaptor de rețea pentru stația de lucru.

În ciuda faptului că conexiunile fizice din rețeaua descrisă formează o stea, aceasta nu este fundamental diferită de o rețea cu o magistrală comună: un hub unește computerele cu un mediu comun comun. Ei spun că topologia fizică a rețelei este stea, magistrală logică comună.

Un semnal primit de la un port este tradus în toate celelalte porturi (cu excepția portului de la care a fost primit), iar rețeaua funcționează conform aceluiași protocol:

1. Dacă există „liniște” în rețea, puteți începe să transmiteți pachetul.
2. Dacă este detectată o coliziune, transmisia trebuie oprită.
3. Prin Aleatoriu pauză, trebuie să repetați transmisia pachetului deteriorat.

Standardul definește lungimea segmentului (lungimea cablului de la stație la hub) ca nu mai mult de 100 de metri.

Rețeaua poate fi extinsă prin conectarea hub-urilor între ele (folosind aceleași porturi) într-o structură arborescentă:

Dar această rețea are încă un mediu partajat, adică, în mod logic, funcționează ca o magistrală comună conform vechiului algoritm. Ei spun că întreaga rețea este una domeniul de coliziune(toate nodurile acestei rețele concurează pentru un mediu de transmisie comun comun).

Construirea unei rețele sub forma unui arbore, ale cărei frunze sunt stații de lucru (sau servere), iar nodurile rămase sunt hub-uri, este convenabilă în practică.

O întrerupere a rețelei pe o ramură separată nu interferează cu activitatea altor ramuri ale arborelui (spre deosebire de conexiunile pe o magistrală comună) și, în plus, ierarhia conexiunilor poate repeta ierarhia utilizatorilor rețelei sau locația lor spațială.

Figura de mai jos prezintă o diagramă a unei rețele Ethernet de școală în care hub-urile a trei clase de calculatoare și două stații de lucru sunt conectate la hub-ul școlii rădăcină: un computer în biroul directorului, celălalt în camera profesorului.

Funcționează în standardul 10Base-T Regula celor 4 hub-uri: numărul maxim de hub-uri între oricare două stații de rețea nu trebuie să fie mai mare de patru (în caz contrar, rețeaua nu va funcționa din cauza coliziunilor târzii).

Numărul total de stații dintr-o rețea 10Base-T nu trebuie să depășească 1024. Acest număr, specificat în standard, determină sarcina maximă a rețelei la care va funcționa în continuare, în ciuda abundenței posibilelor coliziuni.

Mai jos este un exemplu de rețea în care se poate realiza acest număr de stații:

Regula celor 4 hub-uri înseamnă că într-o rețea 10Base-T nu pot exista mai mult de 5 segmente între oricare două stații. Se pare că diametrul maxim al unei astfel de rețele nu depășește 5 x 100 = 500 m.

Diametrul rețelei poate fi crescut semnificativ dacă nu utilizați un hub ca dispozitiv de conectare, ci intrerupator. Alte nume pentru acest dispozitiv: pod(pod), intrerupator(intrerupator).

Comutatorul, cu porturile sale, împarte rețeaua în mai multe părți, fiecare având propriul domeniu de coliziune.

Acest lucru se întâmplă deoarece comutatorul, spre deosebire de hub, nu difuzează pachetul primit către alte porturi dacă destinatarul se află pe același port de la care a fost primit pachetul.

Rețeaua 1 din figură este construită în întregime pe hub-uri. Un pachet de la nodul A la nodul B va fi distribuit de hub-uri în toate direcțiile și va ajunge la toate nodurile acestei rețele. În acest caz, o transmisie începută de orice alt nod (de exemplu, C) poate strica pachetul A (va avea loc o coliziune). Rețeaua 1 formează un domeniu de coliziune.

În rețeaua 2, hub-ul rădăcină este înlocuit cu un comutator. Un pachet de la gazda A la gazda B nu va fi redirecționat de către comutator la portul 2 și nu poate provoca o coliziune pe subrețea cu hub-ul 2. Rețeaua 2 formează două domenii de coliziune. Regula celor 4 hub-uri va funcționa separat pentru cele două părți ale sale. Se dovedește că rețelele cu comutatoare pot fi construite cu un diametru foarte mare, fără amenințarea coliziunilor târzii și așteptări lungi pentru o pauză pentru a începe transmisia.

Ce se întâmplă când nodul A trimite un pachet către nodul C dintr-o rețea cu un comutator? Switch-ul trebuie să transmită acest pachet la portul 2. Acesta va face acest lucru conform algoritmului stației de lucru. Adică, va aștepta tăcerea în această subrețea, apoi va începe transmisia. Dacă un nod din subrețeaua 2 începe și el să trimită, va apărea o coliziune, dar va rămâne o chestiune internă a celui de-al doilea domeniu și nu va depăși granițele sale.

Se pune întrebarea: de unde știe comutatorul că nodul B este conectat la portul 1 (și pachetul la acesta de la portul 1 nu trebuie să fie tradus în alte porturi), iar nodul C este conectat la portul 2 (și pachetul la din portul 1 ar trebui să fie tradus în portul 2)?

Spre deosebire de un hub, un comutator are „inteligență” (un microprocesor cu software), care îi permite să construiască automat un tabel de corespondențe între noduri și porturi ( tabel de rutare) și folosiți-l în munca dvs.

Să luăm în considerare algoritmul de funcționare a comutatorului folosind exemplul rețelei prezentat în figură:

În momentul inițial (când este pornită alimentarea), tabela de rutare a comutatorului este goală.

Lăsați nodul A să transmită un pachet pentru nodul B. Pachetul conține nu numai adresa destinatarului, ci și adresa expeditorului. Când un pachet ajunge pe portul 1, comutatorul face prima intrare în tabel:

Comutatorul caută acum în tabel o linie pentru gazda B pentru a decide ce să facă cu pachetul: ignorați-l dacă B este situat pe același port cu A sau difuzați pachetul către portul la care este conectat B.

Nu există încă un rând cu nodul B în tabel. Comutatorul este forțat să funcționeze ca un hub: difuzează pachetul către o destinație necunoscută pe toate porturile, cu excepția portului de la care a fost primit pachetul, adică pe porturile 2 și 3.

Fie ca nodul F să transmită acum un pachet pentru nodul A.

Un nou rând apare în tabel:

Switch-ul găsește portul de destinație în tabel și transmite pachetul la portul 1.

Astfel, tabelul de rutare este completat, iar comutatorul, începând ca un hub obișnuit, învață rapid, crescându-și „abilitățile”.

Un dispozitiv numit router(un alt nume este router, din cuvântul englezesc router).

Acest dispozitiv vă permite să construiți rețele cu o topologie mesh și să comutați pachetele în ea, alegând cele mai raționale rute.

10Base-F standard

Cablul de fibră optică este utilizat ca un singur mediu de transmisie partajat.

Rețeaua 10Base-F este construită după aceleași reguli și din aceleași elemente ca și rețeaua 10Base-T.

Se aplică în continuare regula celor 4 hub-uri per domeniu de coliziune.

Lungimea maximă a unui segment de rețea este de 2000 m. Diametrul maxim al unui domeniu de coliziune este de 2500 m. Numărul maxim de stații de lucru din acesta.

Fast Ethernet

Viteza de transfer de date în rețelele construite conform acestui standard este de 100 Mbit/s.

Logica de funcționare a rețelelor Fast Ethernet și Ethernet este exact aceeași. Toate diferențele se află la nivelul fizic al construcției rețelei.

Viteza de transmisie a semnalului a crescut de 10 ori, ceea ce înseamnă că diametrul maxim al unui segment comun ar trebui să scadă de 10 ori (pentru a evita coliziunile târzii în acesta).

Un semn al stării libere a mediului în Fast Ethernet este transmiterea unui special caracter inactiv sursă(și nu absența unui semnal, ca în standardul clasic Ethernet).

Cablul coaxial este exclus din lista mijloacelor de transmisie permise. Standardul Fast Ethernet a stabilit trei specificații:

• 100Base-TX pereche răsucită neecranată sau ecranată (două perechi pe cablu).
• 100Base-T4 pereche răsucită neecranată (patru perechi per cablu).
• Cablu fibră optică 100Base-FX (cu două fibre).

Lungimile maxime pentru segmentele de cablu sunt date în tabel:

(Un canal semi-duplex transmite și primește pe rând, iar un canal full-duplex simultan).

Regula celor 4 hub-uri pentru Fast Ethernet devine o regulă pentru unul sau două hub-uri (în funcție de clasa hub).

100Base-TX

Mediu de transmisie 2 perechi răsucite într-o singură carcasă.

100Base-T4

Mediu de transmisie 4 perechi răsucite într-o singură carcasă.

Trei perechi sunt folosite pentru transmiterea semnalului paralel la o viteză de 33,3 Mbit/s (un total de 100 Mbit/s), a patra pereche „ascultă” întotdeauna rețeaua pentru a detecta coliziunile.

100Base-FX

Mediu de transmisie: cablu fibră optică cu două fibre.

Gigabit Ethernet

Viteza de transfer de date în rețelele construite conform acestui standard este de 1000 Mbit/s.

Cablurile utilizate în Fast Ethernet sunt acceptate: fibră optică, pereche răsucită.

Pentru a preveni coliziunile tardive, lungimea segmentului de cablu ar trebui redusă cu un factor de 10 în comparație cu standardul Fast Ethernet, dar acest lucru ar fi inacceptabil. În schimb, tehnologia Gigabit Ethernet mărește lungimea minimă a pachetului de la 64 de octeți la 512 de octeți și permite, de asemenea, transmiterea mai multor pachete la rând (dimensiunea totală nu mai mult de 8192 de octeți). Desigur, acest lucru crește așteptarea pentru o pauză pentru a începe transmisia, dar la o viteză de 1000 Mbit/s această întârziere nu este prea semnificativă.

Pentru a susține viteza de transmisie declarată, tehnologia Gigabit Ethernet folosește și alte soluții tehnice, dar structura rețelei rămâne aceeași:

• arborele mediilor partajate;
• Hub-urile sunt folosite pentru a conecta noduri din același domeniu de coliziune;
• comutatoarele și routerele conectează domenii de coliziune.

Ethernet 10G

Viteza de transfer de date în rețelele construite conform acestui standard este de 10.000 Mbit/s.

Tehnologia pentru construirea unei rețele Ethernet 10G este fundamental diferită de alte tehnologii Ethernet.

Rețelele Ethernet 10G sunt rețele cu comutare de pachete.

Dacă în rețelele cu media partajată un pachet transmis de o stație ajunge la toate celelalte stații, atunci în rețelele comutate pachetul urmează de la stația de transmisie la stația de destinație de-a lungul unei rute care este rafinată pe măsură ce pachetul se deplasează de la un router la altul.

O rețea cu media partajată, construită doar pe hub-uri și switch-uri, trebuie să aibă o structură strict ierarhică: nu ar trebui să existe bucle în diagrama de conexiune.

Rețeaua prezentată în figură are o structură ierarhică. Între oricare două noduri există exact o cale, de exemplu, calea de la A la B trece prin noduri: A2135B:

Figura următoare arată o rețea cu o buclă. Există acum două căi între nodurile A și B: A2135B și A5B:

Rețelele de comutare de pachete pot avea o structură mesh, în care două sau mai multe căi de pachete pot exista între două stații.

Rețelele mesh sunt mai fiabile: dacă o rută nu mai funcționează din motive tehnice, se alege o alta pentru a livra pachetul.

Rețelele cu comutare de pachete au un debit mai mare în comparație cu rețelele pe medii partajate (pachetele nu sunt difuzate în toate direcțiile, ci urmează strict până la destinație; stațiile transmit fără să aștepte tăcerea în rețea).

Cablul de fibră optică și cablul de pereche răsucită sunt utilizate ca mediu conducător în rețelele Ethernet 10G.

Lungimea unui segment de cablu optic poate ajunge la 40 km, iar lungimea unui segment de pereche răsucită 100 m Motivul limitării lungimii cablului nu mai este în coliziunile târzii (nu există coliziuni la comutarea pachetelor), ci în atenuare. a semnalului pe măsură ce acesta trece prin cablu.

Ethernet este inițial o tehnologie de coliziune bazată pe o magistrală comună la care computerele se conectează și „luptă” între ele pentru dreptul de a transmite un pachet. Protocolul principal este CSMA/CD (Carrier Sensitivity Multiple Access and Collision Detection). Faptul este că, dacă două stații încep să transmită simultan, atunci apare o situație de coliziune, iar rețeaua „așteaptă” ceva timp până când procesele tranzitorii „se stabilesc” și „tăcerea” revine. Există o altă metodă de acces - CSMA/CA (Collision Avoidance) - aceeași, dar cu excepția coliziunilor. Această metodă este folosită în tehnologia wireless Radio Ethernet sau Apple Local Talk - înainte de a trimite orice pachet în rețea, se face un anunț că acum va avea loc o transmisie, iar stațiile nu mai încearcă să o inițieze.

Ethernet poate fi half duplex (Half Duplex), pentru toate mediile de transmisie: sursa și receptorul „vorbesc pe rând” (tehnologia clasică de coliziune) și full duplex (Full Duplex), când două perechi de receptor și transmițător de pe dispozitive vorbesc simultan. Acest mecanism funcționează doar pe cabluri torsadate (o pereche pentru transmitere, o pereche pentru recepție) și fibre optice (o pereche pentru transmitere, o pereche pentru recepție).

Ethernet variază în ceea ce privește vitezele și metodele de codificare pentru diferite medii fizice, precum și în tipurile de pachete (Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP).

Ethernet variază ca viteză: 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1000 Mbit/s (Gigabit). Deoarece standardul Gigabit Ethernet pentru categoria 5 de perechi răsucite a fost recent ratificat, orice rețea Ethernet poate utiliza fibră pereche răsucită, monomod (SMF) sau multimod (MMF). În funcție de aceasta, există diferite specificații:

Ethernet 10 Mbps: 10BaseT, 10BaseFL, (10Base2 și 10Base5 există pentru cablu coaxial și nu mai sunt utilizate);

100 Mbps Ethernet: 100BaseTX, 100BaseFX, 100BaseT4, 100BaseT2;

Gigabit Ethernet: 1000BaseLX, 1000BaseSX (optic) și 1000BaseTX (pereche răsucită)

Există două opțiuni pentru implementarea Ethernet pe cablu coaxial, numite Ethernet „subțire” și „gros” (Ethernet pe cablu subțire de 0,2" și Ethernet pe cablu gros de 0,4").

Ethernet subțire utilizează cablu RG-58A/V (diametru de 0,2 inchi). Pentru o rețea mică, se folosește un cablu cu o rezistență de 50 ohmi. Un cablu coaxial este așezat de la computer la computer. Fiecare computer este lăsat cu o cantitate mică de cablu în cazul în care poate fi mutat. Lungimea segmentului este de 185 m, numărul de calculatoare conectate la magistrală este de până la 30.

După conectarea tuturor secțiunilor de cablu cu conectori BNC (Bayonel-Neill-Concelnan) la conectorii T (numele se datorează formei conectorului, similar cu litera „T”), veți obține un singur segment de cablu. Terminatoarele („prizele”) sunt instalate la ambele capete. Terminatorul este structural un conector BNC (se potrivește și pe conectorul T) cu o rezistență lipită. Valoarea acestei rezistențe trebuie să corespundă impedanței caracteristice a cablului, adică. Ethernet necesită terminatoare cu o rezistență de 50 ohmi.

Thick Ethernet este o rețea pe un cablu coaxial gros având un diametru de 0,4 inci și o impedanță caracteristică de 50 ohmi. Lungimea maximă a segmentului de cablu este de 500 m.

Dirijarea cablului în sine este aproape aceeași pentru toate tipurile de cablu coaxial.

Pentru a conecta un computer la un cablu gros, se folosește un dispozitiv suplimentar numit transceiver. Transceiver-ul este conectat direct la cablul de rețea. De la acesta la computer există un cablu transceiver special, a cărui lungime maximă este de 50 m La ambele capete există conectori DIX cu 15 pini (Digital, Intel și Xerox). Un conector se conectează la transceiver, iar celălalt se conectează la placa de rețea a computerului.

Transceiverele elimină necesitatea de a rula cabluri către fiecare computer. Distanța de la computer la cablul de rețea este determinată de lungimea cablului transceiver.

Crearea unei rețele folosind un transceiver este foarte convenabilă. Poate „trece” cablul oriunde. Această procedură simplă durează puțin timp, iar conexiunea rezultată este foarte fiabilă.

Cablul nu este tăiat în bucăți, poate fi așezat fără să vă faceți griji cu privire la locația exactă a computerelor, iar apoi transceiver-urile pot fi instalate în locurile potrivite. Transceiverele sunt de obicei montate pe pereți, ceea ce este prevăzut de designul lor.

Dacă este necesară acoperirea unei suprafețe mai mari cu o rețea locală decât permit sistemele de cablu în cauză, se folosesc dispozitive suplimentare - repetoare (repetoare). Repetatorul are un design cu 2 porturi, de ex. poate combina 2 segmente de 185 m fiecare Segmentul este conectat la repetitor printr-un conector T. Un segment este conectat la un capăt al conectorului T, iar un terminator este plasat la celălalt.

Nu pot exista mai mult de patru repetoare într-o rețea. Acest lucru vă permite să obțineți o rețea cu o lungime maximă de 925 m.

Există repetoare cu 4 porturi. Puteți conecta 4 segmente la un astfel de repetor simultan.

Lungimea segmentului pentru Ethernet pe un cablu gros este de 500 m până la 100 de stații pot fi conectate la un segment. Cu cabluri transceiver de până la 50 m lungime, Ethernetul gros poate acoperi o zonă mult mai mare cu un singur segment decât Ethernetul subțire. Aceste repetoare au conectori DIX și pot fi conectate prin transceiver fie la capătul segmentului, fie în orice alt loc.

Repetoarele combinate sunt foarte convenabile, de exemplu. potrivit atât pentru cabluri subțiri, cât și pentru cabluri groase. Fiecare port are o pereche de conectori: DIX și BNC, dar nu pot fi utilizați simultan. Dacă este necesar să combinați segmente pe diferite cabluri, atunci segmentul subțire este conectat la conectorul BNC al unui port repetor, iar cel gros este conectat la conectorul DIX al altui port.

Repetoarele sunt foarte utile, dar nu ar trebui să abuzați de ele, deoarece duc la o încetinire a rețelei.

Ethernet prin pereche torsadată.

O pereche răsucită este două fire izolate răsucite împreună. Ethernet folosește un cablu cu 8 fire format din patru perechi răsucite. Pentru a proteja împotriva influențelor mediului, cablul are un strat izolator extern.

Nodul principal pe un cablu de pereche răsucită este un hub (în traducere se numește o unitate, un hub sau pur și simplu un hub). Fiecare computer trebuie să fie conectat la el folosind propriul său segment de cablu. Lungimea fiecărui segment nu trebuie să depășească 100 m Conectorii RJ-45 sunt instalați la capetele segmentelor de cablu. Un conector conectează cablul la hub, celălalt se conectează la placa de rețea. Conectorii RJ-45 sunt foarte compacti, au o carcasă din plastic și opt plăcuțe miniaturale.

Un hub este dispozitivul central într-o rețea de perechi răsucite; Ar trebui să fie amplasat într-un loc ușor accesibil, astfel încât să puteți conecta cu ușurință cablul și să monitorizați indicația portului.

Hub-urile sunt disponibile cu numere diferite de porturi - 8, 12, 16 sau 24. În consecință, același număr de computere pot fi conectate la ele.