Сети Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet

Сегодня термин Ethernet стал синонимом стандарта IEEE 802.3, определяющего сеть передачи данных со случайным методом доступа к среде с разрешением конфликтов (коллизий) CSMA/CD. Из-за значительной простоты стандарта и, как следствие, низкой стоимости оборудования, Ethernet нашел широкое применение в современных сетях, о чем свидетельствует непрерывный рост инсталляций сетей как на основе стандарта Ethernet, так и на основе Fast Ethernet — эффективного и недорогого преемника Ethernet.

Первоначально стандарт Ethernet разрабатывался компанией Xerox и базировался на системе ALOHA, Это была сеть, использующая протокол CSMA/CD, но скорость передачи составляла всего лишь 2,94 Мбит/с. Сеть объединяла более 100 рабочих станций в пределах одного километра. Сильному дальнейшему развитию способствовала совместная разработка группой из трех компаний Xerox, DEC и Intel улучшенного стандарта Ethernet, обеспечивающего скорость передачи 10 Мбит/с [2]. Именно этот стандарт стал базой для современного международного стандарта IEEE 802.3.

Претерпели изменения и физические интерфейсы. Так. если на этапе внедрения стандарта Ethernet главные интерфейсы базировались на тонком и толстом коаксиальных кабелях, то сейчас предпочтение отдается неэкранированной витой паре UTP cat.5 и оптическому волокну. Поскольку современные кабельные структуры сетей носят смешанный характер, то далее будут рассматриваться оба этих современных интерфейса.

Основные этапы эволюции показаны на рис. 7.1. Когда в 1980 году компании Xerox, DEC и Intel опубликовали стандарт DIX1 Ethernet, скорость передачи 10 Мбит/с считалась гигантской и достаточной для любых приложений. С тех пор, по мере совершенствования компьютерных технологий, появились потребности в значительно большей полосе пропускания. И сегодня стандарт Ethernet в его оригинальном виде, использующий логическую топологию «шина» с одним коллизионным доменом, остается приемлемым разве что для построения локальных сетей на небольших предприятиях. Первая половина 90-х годов характеризуется внедрением и стремительным ростом сетевых коммутаторов Ethernet, позволяющих строить магистрали в точке (collapsed backbones) и, тем самым, сильно разгрузить крупные сети. Дальнейшее появление коммутаторов и сетевых карт, поддерживающих дуплексную передачу ~ передачу данных в обоих направлениях одновременно без коллизий при логической топологии «точка-точка», — сняло ограничение на расстояние и дало полную свободу применению волоконно-оптических линий связи и построению протяженных сегментов между коммутаторами Ethernet.

В 1995 году принимается стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet, обеспечивающий скорость передачи 100 Мбит/с. На сетевом рынке появляется множество новых продуктов: от повторителей Fast Ethernet до сетевых карт и коммутаторов, поддерживающих скорости 10/100 Мбит/с и дуплексные режимы по всем портам. И, наконец, появляются спецификации стандарта Gigabit Ethernet IEEE 802.3z и IEEE 802.3ab

В силу специфики излагаемого материала, большое внимание уделяется волоконно-оптическому интерфейсу, тем более, что с ростом скорости передачи (по мере перехода на Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) и с увеличением протяженности сегментов (до величин от нескольких до нескольких десятков километров) приемлемые альтернативные решения отсутствуют.

При строительстве сети главную практическую ценность обычно имеют инструкции, правила, которых следует придерживаться для нормального функционирования сети, например: длины сегментов, диаметр коллизионного домена, количество рабочих станций в сети, и т.п. Однако сами по себе такие инструкции трудно воспринимать, если не иметь представления о стандарте, который, собственно, является первопричиной появления правил и инструкций. Поэтому вначале рассматриваются основные спецификации стандарта Ethernet. Описание более современных стандартов Fast Ethernet и Gigabit Ethernet строится на основе рассмотрения отличительных черт и модернизаций, преимуществ и недостатков по сравнению с предшественником. В завершении главы приведены примеры конфигураций сетей по мере роста от Ethernet до Gigabit Ethernet, а также краткие характеристики некоторых новых протоколов, в частности 802.3х, 802.1Q, RSVP, вооружившись которыми Gigabit Ethernet становится полноправной магистральной волоконно-оптической технологией.