Содержание

Содержание 1

Введение 3

Локальные сети 3

Ethernet 4

Различия между форматами кадров в IEEE 302.3 и Ethernet 4

802.3 как развивающийся стандарт 5

Ethernet на волоконно-оптических кабелях 6

Высокоскоростные варианты сети Ethernet 7
Дуплексная Ethernet. 8
100-VG AnyLAN. 9
Высокоскоростной Ethernet, или 100BaseX. 11

Новые сетевые адаптеры, расширяющие возможности ЛВС 12

Распределенный волоконно-оптический интерфейс передачи данных (FDDI)
15

Основные компоненты сети FDDI 15

Интегрирование сетей FDDI с существующими ЛВС 17

Основные компоненты расширения ЛВС 17

Концентраторы 17
Конфигурируемые концентраторы 18
Модульные концентраторы 18

Мосты 19
Назначение мостов 21
Способы соединения ЛВС Ethernet и ЛВС Token Ring 22

Маршрутизаторы 24

Традиционные архитектурные решения 25

Распределенная сетевая магистраль (Distributed backbone) 25

Сосредоточенная сетевая магистраль (Collapsed backbone) 26

Гибридные межсетевые соединения (Hybrid backbones) 26

Ограничение роста 27

Коммутируемая Ethernet. 28
Коммутатор Ethernet BayStack 301 29
Модульный коммутатор BayStack 28200 31

Беспроводные ЛВС 31

Три разновидности беспроводных технологий 32

Инфракрасные ЛВС 34
Инфракрасные ЛВС в режиме прямой видимости 35
Инфракрасные ЛВС рассеянного излучения 35

АТМ в локальных сетях 35

Введение

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

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

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

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

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

Локальные сети

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

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

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

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

Ethernet

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

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

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

Различия между форматами кадров в IEEE 302.3 и Ethernet

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

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

802.3 как развивающийся стандарт

Ethernet предполагает работу только с 50-омным коаксиальным кабелем, тогда как стандартом 802.3 в настоящее время поддерживаются различные типы соединений - по коаксиальному кабелю различных типов и по кабелю на витых парах. Выбор кабеля зависит от рекомендованного максимального расстояния.
Так, одно время несколько поставщиков, среди которых была, в частности, фирма AT&T, предлагали изделие под названием StarLAN. Этот вариант Ethernet обеспечивал передачу данных со скоростью 1 Мбит/с на расстояние 500 м
(1Base5); но сейчас он уже не используется. Предельное расстояние для толстого коаксиального кабеля (50 0м) - 500 м, поэтому стандарт 802.3 обозначают как 10Base5 (т.е. коаксиальный кабель (baseband coaxial cable) со скоростью передачи 10 Мбит/с на расстояниях до 500 м ("толстый
Ethernet"). Тонкий коаксиальный кабель 10Base2, или "cheapernet" ("тонкий
Ethernet") обеспечивает передачу сигналов на 185 м, тогда как для неэкранированной витой пары (UTP - Unshielded Twisted Pair) рекомендуется расстояние до 100 м (10BaseT).

Старая спецификация StarLAN 802.3 для сети со скоростью 1 Мбит/с и максимальной дальностью 500 м известна как 1Base5. Поскольку подкомитеты комитета 802 IEEE по мере развития новых технологий продолжают свою работу, не останавливаются в своем развитии и стандарты. Стандарты 802 определяют многоуровневый набор протоколов, очень похожий на модель OSI (Open System
Interconnection), поэтому существует возможность дополнения уровня управления доступом к среде передачи (MAC - Medium Access Control) без внесения изменений в уровень управления логическим каналом (LLC - Logical
Link Control).

Рис.1 Звездообразная топология 802.3

Ethernet на волоконно-оптических кабелях

В сети стандарта 802.3 можно использовать волоконно-оптические кабельные системы. Главные их достоинства — устойчивость к любому виду взаимных электрических помех и возможность обеспечить дальность связи.
Длина волоконно-оптического канала связи может составлять до 4,5 км. По сообщениям фирмы Codenoll, которая является одним из ведущих поставщиков на этом рынке, силами этой фирмы была успешно осуществлена инсталляция самой большой в мире волоконно-оптической сети в штаб-квартире компании
Southwestern Bell (г. Сент-Луис, шт. Миссури, США). Эта сеть охватывает помещения общей площадью полтора миллиона кв. футов на 44 этажах и состоит из 3000 станций, соединенных 92 милями волоконно-оптического кабеля.

На каждой рабочей станции сети должна быть установлена NIC, рассчитанная на передачу в соответствии со стандартом 802.3 по волоконно- оптическому кабелю. Codenoll предлагает трансивер, который выполнен как внешний, но следует, однако, отметить, что в такой сети принцип работы как приемников, так и передатчиков в любом варианте исполнения одинаков: передатчики преобразуют электрические сигналы в световые импульсы, а в приемниках производится обратное преобразование оптических сигналов в электрические.

Оптический шинный звездообразный ответвитель посылает оптические сигналы всем станциям сети. Он представляет собой эквивалент концентратора стандарта 10BaseT. Использование повторителей позволяет, во-первых, увеличить расстояние, на которое передается информация, и, во-вторых, реализовать "каскадные звезды" путем соединения оптических звездообразных ответвителей. На рынке предлагаются различные модели этих ответвителей (в этом легко убедиться на примере ассортимента изделий фирмы Codenoll): коаксиальный - волоконнооптический, волоконнооптический - волоконнооптический, коаксиальный - коаксиальный. Реальные волоконнооптические кабели поставляются с уже смонтированными соединителями и заменяют собой коаксиальные кабельные системы и витые пары. Схема сети
Ethernet на волоконной оптике представлена на Рис. 2.

Рис.2 Волоконно-оптическая сеть Ethernet

Высокоскоростные варианты сети Ethernet

Многим фирмам, имеющим большие ЛВС типа Ethernet, уже пришлось столкнуться с сетевым эквивалентом дорожной пробки. Как только процент использования сети превышает 40%, ее пропускная способность падает и начинают поступать жалобы от пользователей. Поэтому администраторы сетей были вынуждены заняться поиском способов увеличения трафика, не требующих ввода в эксплуатацию новых сетевых "автострад".

Дуплексная Ethernet.

В конце 1993 года фирма Kalpana внедрила дуплексную технологию
Ethernet. Эта сеть состоит из двух каналов со скоростью передачи 10 Мбит/с, один из которых служит для приема, а другой - для передачи данных по соединению точка-точка. На обоих концах дуплексного соединения данные могут одновременно передаваться и приниматься по нуль-модемному кабелю, что в сумме дает пропускную способность 20 Мбит/с. С коммутатором Kalpana на скорости 20 Мбит/с может работать сервер с EISA-шиной и адаптером NetFlex-2 фирмы Compaq или сервер с шиной Micro Channel и адаптером EtherStreamer-32 фирмы IBM.

В сетях, реализованных по дуплексной технологии Ethernet, имеется серьезное ограничение по производительности. Дело в том, что скорости, близкой к 20 Мбит/с, в такой сети можно достичь только тогда, когда трафик сбалансирован в обоих направлениях. А поскольку связь клиент-сервер в большинстве случаев является односторонней, то чаще всего общая производительность оказывается ниже ожидаемой. Однако дуплексные Ethernet- адаптеры все же обеспечивают гораздо более высокую пропускную способность даже в полудуплексном режиме, поэтому при использовании дуплексной Ethernet общая эффективность сети все равно будет выше, и администраторам сетей полезно об этом знать.

Дуплексная Ethernet - это коммутируемая специализированная версия стандартной Ethernet, в которой каналы со скоростью передачи 10 Мбит/с можно формировать в двух направлениях, чтобы добиться суммарной пропускной способности 20 Мбит/с, Аппаратные средства для реализации этой технологии на рынке присутствуют в широком ассортименте. Так, поскольку шина Micro
Channel фирмы IBM обеспечивает пакетный режим, IBM предлагает для дуплексных Ethernet-сетей свои платы LANStreamer и EtherStreamer, рекламируя их как наиболее удачные разработки в этой области. Фирма Texas
Instruments также проявляет интерес к дуплексной Ethernet, но ее разработки существенно отличаются от изделий других поставщиков Ethernet. Предлагается также совместная разработка фирм SynOptics и Kalpana: дуплексный коммутатор встроен в концентраторы. Compaq тоже не обошла вниманием этот сегмент рынка. Она предлагает свою плату NetFlex с микросхемами Texas Instruments.

Обилие предложений на рынке порождает серьезную проблему для администраторов сетей. Она заключается в несовместимости упомянутых аппаратных средств. Поэтому, несмотря на то, что разработками в данной области занимается такая авторитетная фирма, как Cabletron, многие поставщики заняли выжидательную позицию, т.к. пока неизвестно, проявят ли интерес покупатели к этой версии технологии. Если только потребитель не приобрел одну из интеллектуальных разработок типа предлагаемых фирмами
Cabletron и SynOptics, то ему, конечно же, не следует торопиться с вложением средств в эту технологию, ибо она не обеспечивает приемлемой совместимости в сетях масштаба предприятия. Кроме того, при стоимости около
$700 за порт дуплексная Ethernet по цене значительно превосходит Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с.

100-VG AnyLAN.

Основными разработчиками технологии 100BaseVG AnyLAN, по реализации напоминающей комбинацию Ethernet и Token Ring со скоростью передачи 100
Мбит/с, работающей на неэкранированных витых парах (UTP) категорий 3-5, являются фирмы Hewlett-Packard, AT&T и IBM. Эта технология в конечном итоге стала стандартом IEEE 802.12. В спецификации 100-VG (Voice Grade, т.е.
"класс передачи речи") предусматривается поддержка волоконно-оптических кабельных систем и экранированных витых пар (STP). Число потенциальных потребителей этой технологии представляется достаточно большим, поскольку многие сети Token Ring включают кабели на экранированных витых парах, поэтому при переходе от Token Ring со скоростью 16 Мбит/c к 100-VG не потребуется менять существущую кабельную системы.

В технологии 100-VG используется не традиционный для Ethernet метод
CSMA/CD, а другой метод доступа - обработка запросов по приоритету (demand priority). В этом случае всем узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор опрашивает каждый порт и проверяет наличие запроса на передачу, а затем разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом.
Имеются два уровня приоритетов - высокий и низкий.

Система обработки запросов по приоритету работает на четырехпарных кабелях из неэкранированных витых пар категорий 3, 4 и 5, на двухпарных кабелях из экранированных витых пар (STP или IBM тип 1), а также на одномодовых и многомодовых волоконно-оптических кабелях. Для передачи данных по неэкранированным витым парам применяется технология квадратурного кодирования (quartel coding). Данные разбиваются на четыре параллельных потока, каждый из которых направляется по одной паре четырехпарного UTP- кабеля. В каждой паре проводов для передачи двух битов информации за один цикл применяется эффективная схема кодирования 5В6В NRZ (пять битов - шесть битов без возвращения к нулю). Таким образом, квадратурное кодирование позволяет передавать по четырехпарному UTP-кабелю 100 Мбит данных в секунду, при этом частоты сигналов в отдельных витых парах сохраняются на уровне не выше 25 МГц - гораздо ниже пределов, установленных Федеральной комиссией по связи США.

Для того чтобы обеспечить передачу 100 Мбит данных в секунду по кабелю на экранированных витых парах, данные в сети 100-VG AnyLAN разбиваются на два параллельных потока. Этот метод позволяет воспользоваться преимуществом сравнительно высокого уровня экранирования, который обеспечивает экранированная витая пара, и передавать данные на более высоких частотах. В результате скорость передачи 100 Мбит/с достигается всего на двух парах проводов.

Как и в технологии 10BaseT, в 100BaseVG AnyLAN возможно каскадирование концентраторов в пределах одной подсети и расширение конфигурации сети без дополнительных мостов или иных компонентов. В каскадной конфигурации 100-VG
AnyLAN протокол обработки запросов по приоритету позволяет концентраторам автоматически определять, подключены они к концентратору более высокого уровня или нет. Получив запрос на передачу пакета из подключенного узла, концентратор нижнего уровня направляет этот запрос в концентратор следующего более высокого уровня. Концентратор верхнего уровня проводит арбитраж этого запроса вместе с запросами, поступившими из других узлов и концентраторов. После того как концентратор верхнего уровня подтвердит по очереди прием каждого запроса, подтверждение направляется по каскаду в концентратор нижнего уровня, который по его получении подтверждает прием всех ожидающих запросов, а после этого возвращает управление концентратору более высокого уровня. Когда концентратор нижнего уровня передаст подтверждение в запросивший узел, последний начнет передачу пакета, имея гарантию его бесконфликтного прохождения по всем подключенным концентраторам данной подсети.

Таким образом, схема арбитража запросов по приоритетам позволяет работать множеству концентраторов по принципу равного доступа и без снижения эффективности сети. Как и 10BaseT, сеть 100-VG AnyLAN можно сегментировать с помощью мостов и коммутаторов, обеспечивая таким образом одновременную передачу пакетов в отдельных подсетях, что еще более увеличивает полосу пропускания для отдельных узлов и серверов. Вариант топологии сети 100-VG AnyLAN представлен на Рис. 3.

Рис. 3. Топология сети 100-VG AnyLAN

Серьезными недостатками технологии 100-VG являются отход от традиционного для Ethernet метода доступа CSMA/CD и ощутимый недостаток совместимости с существующими сетями Ethernet. Если технология 100-VG
AnyLAN применяется для расширения работающей сети 10BaseT, то для соединения подсетей 10BaseT и 100-VG AnyLAN необходим мост-согласователь скоростей передачи. Этот мост буферизует высокоскоростные пакеты, поступающие в менее скоростную сеть. Поскольку и в 10BaseT, и в 100BaseVG
AnyLAN можно использовать один и тот же формат Ethernet-пакета, преобразования пакетов и других операций обработки не требуется.

Для расширения узлов 10BaseT их сетевые адаптеры необходимо заменить адаптерами 100-VG AnyLAN. Прокладывать новый кабель не нужно. Можно использовать тот же соединитель RJ-45 и те же неэкранированные витые пары, которые применяются в ЛВС 10BaseT. Второй шаг по замене старых узлов
10BaseT узлами 100-VG AnyLAN состоит в отключении кабельных соединителей узлов от портов концентратора 10BaseT в монтажном шкафу и подключении их к портам концентратора 100-VG AnyLAN.

Высокоскоростной Ethernet, или 100BaseX.

Самой распространенной является спецификаци 100Base-TX, в соответствии с которой сигналы передаютс по двум парам медных проводов - так называемым неэкранированным витым парам (unshielded twisted pair, UTP) категории 5 - или по экранированным витым парам (shielded twisted pair, STP) типа 1.
Друга спецификация, 100Base-TF, требует более дорогостоящего волоконно- оптического кабеля; сейчас в продаже имеетс небольшое число изделий для
100Base-TF, предназначенных прежде всего для магистральных сетей. Треть спецификация - 100Base-T4 - предусматривает применение медного провода категорий 3, 4 или 5; когда мы готовили настоящий обзор, в продаже еще не было концентраторов 100Base-T4, но к моменту его публикации на рынке должны появиться первые изделия, соответствующие этой спецификации.

В сентябре 1992 года фирма Grand Junction предложила схему, позволяющую достичь в Ethernet скорости передачи 100 Мбит/с с сохранением метода доступа CSMA/CD. Такое решение означало бы, что имеющиеся в наличии драйверы для Ethernet будут работать без изменений. В конце 1993 года, пока комитет 802.3 IEEE все еще обсуждал спецификацию 100BaseX, начались первые поставки этих изделий, после чего IEEE передал разработку окончательной редакции спецификации своему комитету 802.30.

Предложение фирмы Grand Junction по высокоскоростной технологии
Ethernet реализуется на уровне управления доступом к среде передачи (MAC) протокола CSMA/CD в комбинации с уровнем зависимости от физической среды
(PMD — Physical Medium Dependent) стандарта ANSI ХЗТ9.5. Для реализации необходимы две пары UTP-кабеля класса передачи данных. В результате достигается повышение частоты передачи пакетов без изменения структуры самих пакетов.

Главное преимущество технологии 100BaseX перед другими методами реализации 100-Мбит/с версий Ethernet заключается в том, что степень ее совместимости с существующими сетями Ethernet позволяет интегрировать ее в эти сети с помощью мостов либо двухскоростных сетевых адаптеров. С серьезной проблемой могут столкнуться только те администраторы сетей, которые не имеют в своем распоряжении уже приложенных проводов категории 5.
Ожидается, что спросом будут использоваться интеллектуальные концентраторы, обеспечивающие работу Ethernet и на 10, и на 100 Мбит/с. Скорее всего, администраторы сетей предпочтут не приобретать адаптерные платы со скоростью передачи 100 Мбит/с сразу для всех узлов, а сначала используют высокоскоростной Ethernet для соединения серверов.

Быть может, самым важным фактором, который необходимо принимать во внимание при расширении сети, является кабельная система. Во многих зданиях старой постройки кабельная разводка выполнена неэкранированными витыми парами категории 3, которые не смогут работать с рассмотренными здесь изделиями 100Base-TX. Если в здании именно така разводка, то придется либо заменить ее на кабель категории 5, либо использовать изделия 100Base-
T4, которые будут работать и с витыми парами категории 3.

Кроме того, нужно помнить, что не все правила, относящиеся к стандартным сетям Ethernet, применимы дл сетей Fast Ethernet. В частности, ограничения на длину соединений и правила последовательного соединени концентраторов гораздо жестче: в цепочку можно включить только два последовательно соединенных концентратора, причем расстояние между оконечными узлами не должно превышать 205 м (в обычной Ethernet - соответственно четыре концентратора и 2500 м). Если такие ограничени на кабельную разводку вас не устраивают, можно рассмотреть два варианта - либо применять издели 100VG-AnyLAN, либо остановить свой выбор на изделиях, отвечающих стандарту 100Base-FX Fast Ethernet, предусматривающему использование волоконно-оптического кабеля.

И наконец, хотя Fast Ethernet мало отличается от обычной спецификации
Ethernet, это все-таки не одно и то же. Поэтому вам придется найти способ, как подключить группы, работающие в сети Fast Ethernet, ко всей остальной сетевой инфраструктуре. Проще всего сделать это с помощью моста- концентратора, который обеспечит все необходимые соединения между существующим сегментом Ethernet и новой сетью Fast Ethernet.

Новые сетевые адаптеры, расширяющие возможности ЛВС

С развитием сетевых технологий возникла необходимость проведения операций с большими объемами информации (с корпоративными базами данных), а также использования в ЛВС систем видеоконференций и мультимедиа.

Все это требовало поиска возможностей увеличения производительности компьютерных сетей. Когда спокойно текущий трафик ЛВС превратится в стремительный поток, вам придется ускорить свою сеть, чтобы сервер не стал для него плотиной. Решение проблемы - Fast Ethernet, сетевой стандарт, предусматривающий скорость передачи данных 100 Мбит/с и ориентированный на системы, требующие высокой пропускной способности: базы данных с архитектурой "клиент-сервер", мультимедиа, видеоконференции. Адаптеры
10/100 идеально подходят для того, чтобы уже сейчас заложить основу дл будущего перехода на Fast Ethernet, не затрагива пока существующей кабельной системы, концентраторов и коммутаторов Ethernet.

Поскольку одновременный переход крупной организации на новые высокопроизводительные сетевые стандарты для большинства из них оказывался невозможным по финансовым причинам, разработчики сетевых аппаратных средств в течение последних двух лет работали над тем, как одновременно добиться повышения производительности уже существующих сетей Ethernet и обеспечить при этом возможность постепенного перехода к "быстрым" 100-Мбит/с сетям.

Были предложены разнообразные технологии, например коммутации и микросегментации сетей, однако на практике, особенно с активным внедрением архитектуры клиент-сервер, оказывалось, что именно сервер ЛВС во многих случаях является причиной существования "узких мест" в сети, снижая ее пропускную способность.

В традиционной модели вычислений файловый сервер, на котором хранится большая часть приложений и данных, осуществляет пересылку приложения по запросу на рабочую станцию пользователя, где приложение и исполняется.
После того как такая пересылка осуществлена, для работы пользователя уже не требуется частое осуществление операций ввода-вывода и, следовательно, обращений сервера к установленному на нем сетевому адаптеру.

Технология же клиент-сервер использует в полной мере не только вычислительную мощность процессора, но и пропускную способность сети. В технологии клиент-сервер приложение исполняется на самом сервере, а на сделавшую запрос рабочую станцию пересылаются только результаты. С увеличением частоты запросов возрастает не только объем вычислений, но и число операций ввода-вывода. В определенный момент достигается своего рода
"пик", после которого объем передаваемой по сети информации остается практически постоянным. Таким образом, технология клиент-сервер предъявляет повышенные требования не только к быстродействию ЦП и шины ввода-вывода сервера, но и к производительности сетевого адаптера. В результате именно сетевой адаптер стал одним из главных объектов для различных технологических усовершенствований и доработок, суть которых можно свести к двум "золотым правилам":

1.Сетевой адаптер должен работать со скоростями передачи данных, сравнимыми с быстродействием ЦП и внутренней шины ввода-вывода сервера (или рабочей станции).

2.Адаптер должен обрабатывать и передавать запросы и ответы, посылаемые и получаемые от большого числа рабочих станций и сетевых устройств, оснащенных аналогичными адаптерами.

Кроме того, к современным сетевым адаптерам предъявляются такие требования, как поддержка технологии Plug and Play, возможность работы с различными операционными системами, изменени параметров их конфигурации без отключения компьютера от сети и др.

Новое поколение адаптеров EtherExpress, разработанных фирмой Intel для систем на базе процессоров Intel 486 и Pentium, позволяет не только повысить пропускную способность сети, но и облегчить управление ею.
Рассмотрим более подробно три модели сетевых адаптеров Intel: EtherExpress
PRO/10, EtherExpress PRO/100 и EtherExpress Flash32.

Фирме Intel удалось добиться существенного - до 30% по сравнению с предыдущими моделями - роста производительности этих адаптеров благодаря следующим оригинальным техническим решениям:

•реализации параллельной обработки сетевых пакетов; •использованию 32- бит драйвера;

•увеличению буферной памяти адаптера до 32 Кбайт.

Параллельная обработка данных, применяемая Intel, позволяет адаптерам
EtherExpress PRO копировать пакеты данных из памяти компьютера и одновременно передавать их в сеть, не дожидаясь получения всего пакета.
Приходящие из сети пакеты также записываются в буфер адаптера и одновременно копируются в память компьютера, гарантируя эффективное использование центрального процессора и увеличивая общую производительность системы.

Сочетание параллельной обработки данных с увеличенным буфером (32
Кбайт) позволяет достигать наибольшей производительности в сетях с интенсивным трафиком.

Наконец, 32-разрядный порт ввода-вывода, используемый в адаптерах
EtherExpress PRO, уменьшает нагрузку центрального процессора и оптимизирует обмен информацией между адаптером и локальной памятью.

Автоматическое программное конфигурирование адаптера, не требующее монтажа перемычек и "щелчков" переключателей и включающее установку виртуальных загружаемых модулей Novell VLMs - Virtual Loadable Modules), гарантирует простоту подсоединения адаптера к сети.

Централизованное управление каждым сетевым ПК осуществляется с помощью встроенного ПО, включающего в себя пакет FlashWorks и программу поддержки
DMI (Desktop Management Interface). Пакет FlashWorks 1.6, поставляемый только с адаптерами Intel, позволяет осуществлять централизованное обновление драйверов, при котором новые версии системных драйверов автоматически загружаются во флэш-память каждого установленного в сети адаптера с помощью специальной утилиты. Поэтому администратору ЛВС будет достаточно установить новые драйверы только на файловый сервер. Следует отметить, что во флэш-памяти адаптера сохраняется истори последних пяти изменений конфигурации аппаратного и программного обеспечения. Это позволяет администратору ЛВС вернуться к старой конфигурации сети при обнаружении каких-либо конфликтов вновь установленных драйверов с программным или аппаратным обеспечением.

Другой возможностью адаптеров EtherExpress PRO является антивирусная защита, которая осуществляется до загрузки операционной системы сервера или рабочей станции и включает в себя автоматическое сканирование жестких дисков компьютеров и удаление вирусов, обнаруженных в секторе начальной загрузки.

Адаптер EtherExpress Flash 32 используется в компьютерах с шиной EISA.
Он работает в режиме главного абонента шины со встроенным программным обеспечением FlashSet и FlashStart, упрощающим установку в сетях Novell.
Адаптер оснащен 32-разрядным процессором фирмы Intel с внутренним четырехканальным контроллером DMA 82596 Ethernet. Высокоскоростной обмен данными во врем операций чтения/записи данных обеспечивает 32-разрядный прямой доступ к системной памяти главного компьютера.

Адаптеры EtherExpress PRO/100 в отличие от EtherExpress PRO/10 поддерживают стандарты как 10BaseT (10 Мбит/с), так и 100BaseTХ (100
Мбит/с), что особенно важно при использовании их в сетях, где установлены коммутаторы и некоторые узлы сети работают в режиме передачи данных со скоростью 100 Мбит/с, а остальные - 10 Мбит/с.

Для увеличения производительности сети адаптеры предусматривают так называемую динамическую передачу, т. е. могут передавать многочисленные кадры Ethernet последовательно, без временной паузы по окончании каждого кадра. Все адаптеры EtherExpress PRO/100 могут работать в режиме 32- разрядного главного абонента шины, что позволяет оптимизировать передачу данных из компьютера в сеть и из сети в компьютер. В них использована технология прямого доступа к шине, позволяющая избежать временного хранения и перекопирования данных. Наиболее мощной моделью семейства PRO/100 является "интеллектуальный" адаптер PRO/100 Smart . Он оснащен RISC- процессором Intel i960, который позволяет резко уменьшить загрузку ЦП компьютера, а также содержит собственную 2-Мбайт оперативную память.
Адаптер EtherExpress PRO/100 Smart сертифицирован компанией Novell в качестве MSL-адаптера, т. е. адаптера, применяющегося для связи и синхронизации работы "зеркальных" серверов в отказоустойчивой сетевой операционной системе Novell NetWare SFT III.

Распределенный волоконно-оптический интерфейс передачи данных (FDDI)

Размышления над тем, как повысить производительность сети, являются постоянным источником головной боли для администраторов сетей. Причина - существование не только 100-Мбит/с Ethernet, но и АТМ (Asynchronous
Transfer Mode - асинхронного режима доставки, рассматриваемый ниже). На сегодняшний день самым быстрым и не требующим больших затрат решением продолжает оставаться распределенный волоконно-оптический интерфейс передачи данных (FDDI), предложенный Американским национальным институтом стандартов (ANSI). FDDI обеспечивает передачу данных со скоростью 100
Мбит/с между узлами, рабочими станциями и концентраторами на расстояние до двух километров.

В 1994 году примерно 30 фирм предлагали компоненты для FDDI: мосты, маршрутизаторы, шлюзы и концентраторы. В изделиях стандарта FDDI имеются оптические преобразователи на светодиодах, работающие на длине волны 1300 нм. Применяется многомодовый волокно-оптический кабель со ступенчато изменяющимся показателем преломления; диаметр световода составляет 62,5 мкм, а диаметр оболочки - 125 мкм. Волоконно-оптические версии FDDI все еще очень дороги. Во многих случаях определяющими факторами при выборе этой технологии являются расстояние между связываемыми узлами и степень защиты.
Оптическая передача по волоконно-оптическому кабелю делает данные практически неуязвимыми для помех от расположенной рядом техники и для попыток перехвата.

Основные компоненты сети FDDI

Стандарт FDDI определяет перечень компонентов сети, который включает однократно подключенную станцию (SAS - Single Attached Station), двукратно подключенную станцию (DAS - Dual Attached Station) и концентраторы проводных линий. Соединения однократно подключенных станций с концентраторами имеют топологию звезды (рис. 4). В роли концентраторов могут выступать мэйнфреймы, мини-компьютеры и высокопроизводительные рабочие станции. Разрыв кабеля однократно подключенной станции не выведет из строя всю сеть, потому что концентратор осуществит обход этой станции и продолжит передачу и прием информации.

Рис. 4 Сеть FDDI на двойном кабеле

Такие концентраторы весьма привлекательны для системных интеграторов, потому что позволяют подключать к сети от 4 до 16 станций с гораздо меньшими затратами, чем при использовании двукратно подключенных интерфейсов. Кроме того, подключенные к концентраторам устройства можно отключать без какого-либо ущерба для сети в целом. Двукратно подключенное устройство в случае прекращения работы может оказать отрицательное влияние на сеть FDDI, потому что сеть посчитает его неисправным и попытается решить эту проблему путем "заворачивания" (на этом явлении мы остановимся ниже).
Многие промышленные эксперты полагают, что в структурах сетей FDDI концентраторы будут использоваться для компьютеров PC и других рабочих станций, а более дорогие, но устойчивые к системным отказам интерфейсы двукратного подключения - для мини-компьютеров и мэйнфреймов.

Для подсоединения двукратно подключенных станций в сети FDDI используется двойной кабель. Интерфейс двукратного подключения обеспечивает отказоустойчивость системы благодаря своей избыточности. В случае разрыва кабеля сеть вып