Stfw.RuДля Ethernet со скоростью 10 Мбит/с существуют следующие стандарты.
- 10Base5 - сеть на толстом коаксиальном кабеле RG-8 (50 Ом) с шинной топологией, максимальная длина кабельного сегмента - 500 м. Для подключения сетевой адаптер должен иметь интерфейс AUI, подключаемый кабелем-спуском (4 экранированные витые пары) к трансиверу, установленному на кабеле. В настоящее время для новых сетей не применяется (дорого, громоздко, неэффективно и бесперспективно).
406 Глава 10. Интерфейсы компьютерных сетей
- 10Base2 - сеть на тонком коаксиальном кабеле RG-58 (50 Ом) с шинной топологией, максимальная длина кабельного сегмента - 185 м. Для подключения сетевой адаптер должен иметь интерфейсный разъем BNC (или AUI с трансивером). Это самый дешевый (по оборудованию) вариант сети; перспектив на развитие нет.
- WBaseT- сеть на витой паре категории 3 и выше (2 пары проводов), длина луча - до 100 м (на кабеле категории 5 можно достигать дальности и 200 м, но это не рекомендуется). Для подключения сетевой адаптер должен иметь интерфейсный разъем RJ-45 (или АШ с трансивером). Это эффективный вариант сети начального уровня, позволяет расширять полосу пропускания заменой концентраторов-повторителей на коммутаторы. При кабельной проводке категории 5 и выше позволяет переходить на скорости 100 и даже 1000 Мбит/с (с заменой карт и концентраторов).
- WBaseF и FOIRL - сеть на оптоволоконном кабеле (пара волокон). Для подключения адаптер должен иметь интерфейс AUI, на который устанавливается оптический трансивер. Используются дешевые многомодовые трансиверы (длина волны - 850 нм) с дальностью до 1 км. Для дальних дистанций (десятки км на одномодовом волокне) используются одномодовые трансиверы (1310 нм), которые могут работать и с многомодовым волокном (до 2 км).
Для сетей Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с существуют следующие стандарты.
- 100BaseTX - сеть на витой паре категории 5 и выше (2 пары проводов), длина луча - до 100 м. Сетевой адаптер подключается через разъем RJ-45. Это популярный и оптимальный (цена/производительность) вариант подключения узлов к сети. При качественной кабельной проводке позволяет переходить на скорость 1000 Мбит/с (с заменой карт и концентраторов).
- 100BaseT4 - сеть на витой паре категории 3 и выше (4 пары проводов), длина луча - до 100 м. Разъем RJ-45, вариант малораспространенный.
- 100BaseFX - сеть на оптоволоконном кабеле (пара волокон). Используются одномодовые трансиверы (1310 нм), которые могут работать и с многомодовым волокном (до 2 км). Дальность в полнодуплексном режиме - десятки км.
- lOOBaseSX - сеть на оптоволоконном кабеле с дешевыми многомодовыми трансиверами (850 нм), дальность - до 300 м. Совместима с lOBaseF, поддерживается автосогласование режима и скорости (10/100).
Для сетей Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с существуют следующие стандарты.
- lOOOBaseCX - соединение активного оборудования коротким (до 25 м) кабелем STP или двухосевым кабелем.
- lOOOBaseT - соединение витой парой категории 5 и выше (4 пары) на расстояние до 100 м. Разъемы RJ-45.
- lOOOBaseSX - соединение по паре многомодовых волокон, дальность - 200-500 м (в зависимости от параметров волокна).
- lOOOBaseLX - соединение по паре одномодовых волокон, дальность - до 50 км (в зависимости от параметров трансиверов).
Выше были приведены ограничения на длину каждого физического соединения в сети, однако для работоспособности (надежной работы протокола разрешения коллизий) должны выполняться и дополнительные условия, подробно описанные в литературе [3]. Задача уменьшения диаметра домена коллизий решается применением коммутаторов, а преодоление коллизионных ограничений на длину каждого соединения обеспечивается переходом на полнодуплексный режим связи (в котором коллизий нет как таковых). Для 10-Мбитных сетей Ethernet должны соблюдаться перечисленные ниже условия.
- Для коаксиала - правило «5-4-3»: не более 5 сегментов могут соединять не более 4 повторителей, станции (адаптеры) можно подключать не более чем в 3 сегментах.
- Для витой пары (и оптики) - между любой парой узлов может быть не более 4 повторителей (хабов).
- Для любых сетей: диаметр домена коллизий - самое большое расстояние ( «электрическая» длина кабелей между парой узлов) - не должен превышать 5 км.
- Число узлов в домене коллизий - не более 1024 (реально их не должно быть более 30-50).
Для сетей Fast Ethernet ограничения жестче.
- Диаметр домена коллизий - не более 205 м.
- Число повторителей в домене коллизий - не более двух класса II, не более
одного класса I.
В Gigabit Ethernet применяются только коммутаторы, так что действуют только ограничения на длину соединений.
Для оптических соединений применяемые разъемы разнообразны: ST, SC, MT-RJ и другие. Коаксиальные разъемы для «толстого» и «тонкого» кабелей различны (серии «N» и BNC соответственно). Отметим, что каждый сегмент коаксиала должен оканчиваться терминаторами 50 Ом и быть заземлен в одной точке. «Схемная земля» компьютера не имеет гальванической связи с экраном коаксиального разъема, так что следует избегать случайного касания BNC-разъемов с металлическими частями, связанными с шасси компьютера. Сети на коаксиале требуют правильного заземления, нарушение правил чревато выгоранием адаптеров.
Для витой пары применяются разъемы RJ-45 (рис. 10.1), назначение контактов разъема сетевого адаптера (порт MDI) приведено в табл. 10.1. Порты концентраторов lOBaseT, 100BaseTX и 100BaseT4 имеют тип MDIX, у них сигналы ТХ и RX поменяны местами. Для подключения конечных узлов к портам активного оборудования (соединение портов MDI-MDIX, рис. 10.2, а) используется «прямой» кабель (рис. 10.3, а), для непосредственного соединения адаптеров (MDI-MDI, рис. 10.2, 6) или соединения двух коммуникационных устройств (MDIX-MDIX) применяют «перекрестный» кабель (рис. 10.3, б). В коммуникационных устройствах, как правило, один из портов снабжают переключателем MDI-MDIX или дополнительным разъемом.
Таблица 10.1. Разъем RJ-45 адаптера Ethernet
Контакт 10BaseT/100BaseTX 100BaseT4 1000BaseTX
1 Тх+ Tx_D1 + BlD1 +
2 Тх- Tx_D1- BlD1-
3 RX+ Rx_D2+ BlD2+
4 Не подключен BI_D3+ B!_D3+
5 Не подключен BI_D3- BI_D3-
6 Rx- Rx_D2- BI_D2-
7 Не подключен BI_D4+ BI_D4+
8 Не подключен BI_ D4- BI_ D4-
В локальных сетях обычно используется кабельная проводка, состоящая из стационарных кабелей, оканчивающихся розетками, и коммутационных шнуров. Стационарную проводку выполняют так, что она обеспечивает «прямое» соединение кон-' тактов своих интерфейсных разъемов. Коммутационные шнуры могут быть как «прямыми», так и «перекрестными». Заметим, что связи контактов 4, 5, 7 и 8 требуются только в 100BaseT4 и lOOOBaseTX, но для lOBaseT и 100BaseTX они не мешают, так что кабельное хозяйство едино.
В Gigabit Ethernet lOOOBaseTX применяются только «прямые» кабели. Универсальные порты совместимы с Fast Ethernet (поддерживают автосогласование). Если два порта Gigabit Ethernet соединить «перекрестным» кабелем, они свяжутся в режиме 100BaseTX.
Для приведенных выше реализаций Ethernet на витой паре предусмотрен протокол согласования режимов (autonegotiation), который исполняется каждый раз при установлении соединения после физического подключения и (или) инициализации портов. Протокол основан на обмене служебными импульсами (они отличны от кадров передаваемой информации). Этот протокол позволяет соединяемым портам выбрать самый эффективный из режимов, доступных обоим портам. Приоритеты режимов в порядке убывания: ЮООВазеТ, 100BaseTX полнодуплексный, 100BaseT4,100BaseTX полудуплексный, lOBaseT полнодуплексный, lOBaseT полудуплексный. Протокол автоматического согласования может быть отключен (или не реализован), в этом случае режим работы задается принудительно при конфигурировании порта. Возможность переключения режимов отражается в названиях портов (например, Fast Ethernet 10/100), поддержка режима 100BaseT4 встречается нечасто.
Для оптических вариантов тоже появился протокол согласования, но его возможности ограничиваются из-за вероятного несовпадения длин волн, используемых в разных вариантах. Правда, здесь автосогласование не так уж и необходимо, поскольку оптических соединений гораздо меньше, их тщательно планируют и не так уж часто реконфигурируют.
В стандарте Ethernet (10 Мбит/с) определен интерфейс AUI (Attachment Unit Interface - интерфейс устройства подключения), с помощью которого к адаптеру можно подключать трансивер (приемопередатчик) для любой среды передачи. В трансивере располагаются оконечные цепи передатчика, приемника и детектор коллизий. Назначение контактов интерфейса AUI приведено в табл. 10.2, здесь используется оазъем DB-15 (розетка на адаптере, вилка на трансивере).
Таблица 10.2. Разъем AUI -интерфейса Ethernet Контакт Сигнал
1 Collision (экран)
2 Collision +
3 Transmit +
4 Receive (экран)
продолжение ^
410 Глава 10. Интерфейсы компьютерных сетей
Таблица 10 .2 (продолжение)
Контакт Сигнал
5 Receive +
6 DC Power GND
7 He подключен
8 He подключен
9 Collision -
10 Transmit -
11 Transmit (экран)
12 Receive -
13 DC Power (+12B)
14 DC Power (экран)
15 He подключен
В стандарте на Fast Ethernet фигурирует интерфейс МП (Media Independent Interface - интерфейс, независимый от среды передачи). В МП данные для приемника и передатчика передаются в некодированном виде по 4-битным параллельным шинам (с частотой синхронизации 2,5 и 25 МГц для скоростей 10 и 100 Мбит соответственно) или в последовательном коде (для 10 Мбит/с). В интерфейсе имеются сигналы синхронизации и управления приемником и передатчиком, состояния линии (наличие несущей, коллизия), а также последовательный интерфейс управления SMI (см. п. 11.2), по которому можно общаться с управляющими регистрами трансивера. Определен и физический разъем для подключения сменных модулей (40-контактный двухрядный), но в ПК он практически не встречается.
