Эволюция локальных сетей

Стандарты IEEE 802 для ЛВС

К началу 1980-х стало ясно, что локальные вычислительные сети распространились настолько широко, что стали нуждаться в стандартизации. Институт инженеров по электронике и электротехнике (IЕЕ) в феврале 1980 года сформировал комиссию 802 с целью стандартизации среды ЛВС и форматов кадров.

Каждая технология ЛВС представлена рабочей группой и пронумерована в порядке возникновения. Например, Ethernet официально описывается комиссией 802.3, в то время как стандарты Token Ring являются результатом работы комиссии 802.5.

IEEE 802.3: Ethernet

В 1972 году группе инженеров из Palo Alto Research Center (PARC) компании Xerox было дано задание создать «офис будущего», в котором информация могла бы беспрепятственно передаваться от машины к машине и соответственно от пользователя к пользователю.

Двое инженеров группы: Робер Меткалф (Robert M. Metcalfe) и Д. Л. Боггс (D. L. Boggs) первыми предложили идею транслировать сообщения с помощью ЛВС, прикрепляя к ним заголовки с адресами и другой служебной информацией. Так родился Ethernet. Идея, возможно, была слишком передовой для своего времени, но в эру персональных компьютеров в 1990-х Ethernet (с тех пор стандартизирован Институтом инженеров по электронике и электротехнике как IEEE 802.3) был готов обеспечить простой, дешевый и быстрый способ связи между миллионами пользователей ПК. Только продвигаемая IBM технология Token Ring удерживала Ethernet от того, чтобы стать стандартом для локальных вычислительных сетей. История IEEE 802.3 или, по-другому, Ethernet, довольно интересна.

Разработка Ethernet началась, как исследовательский проект в центре PARC, где он первоначально назывался Alto ALOHA Network, название, которое отражает тот факт, что схема управления доступом к среде передачи CSMA/CD в Ethernet является схемой с состязаниями, такой же, как схема, примененная в системе пакетной радиосети ALOHA Гавайского университета.

Она была переименована в Ethernet Бобом Меткалф (Bob Metcalfe), одним из руководителей данной разработки. В 1980 году институт IEEE образовывает проект 802, изначально предназначавшийся для разработки стандартов ЛВС, реализующих CSMA/CD, Token Ring и «шину» с передачей маркера (token bus).

Тогда исследовательский проект центра PARC преобразовался в конечный продукт и начал продвигаться на рынок при серьезной поддержке таких фирм, как Xerox, Intel и DEC. Вторая версия, названная Ethernet II или Ethernet V2, была выпущена на рынок в 1980 году. В течение последующих нескольких лет Ethernet стал наиболее популярной технологией ЛВС.

Несмотря на скромное начало, Ethernet превратился в высокоскоростную коммутационную структуру. Использование Ethernet не только в ЛВС, но и в оптоволоконной технологии и для организации полнодуплексных двухточечных каналов связи позволили ему стать серьезным конкурентом для каналов доступа к глобальным сетям, особенно в крупных городах.

В большом городе жизнь никогда не была дешевой. Если вы работаете на себя и являетесь индивидуальным предпринимателем, то вы наверняка интересовались вопросом уменьшения налога усн. Потравив меньше на налоги, у вас наверняка будет больше возможностей для развития бизнеса, например, в сфере продажи оборудования для локальных сетей.

Спецификации Ethernet II и 802.3

В то время, когда команда Xerox в проекте PARC заканчивала работу над продуктом Ethernet II, комиссия 802.3 работала над стандартом, основанным на спецификации Ethernet. К тому моменту как он был завершен, был произведен целый ряд изменений. Поэтому эти две спецификации — Ethernet II и IEEE 802.3 — имеют много общего, но также есть и несколько отличий. Основные различия могут быть объяснены тем фактом, что IEEE, являясь стандартизирующей организацией, была ограничена философией многоуровневой модели OSI.

А именно в модели OSI каждый уровень «прозрачен» для остальных. Ethernet II, будучи разработан корпорацией, не был стеснен такой идеологией. Обе спецификации используют настойчивое CSMA/CD и обе функционируют поверх топологии «шина». В качестве среды передачи в обеих спецификациях могут применяться витая пара, коаксиальный кабель или оптоволокно.

На самом деле, несмотря на незначительные различия в физических аспектах спецификаций, один адаптер ЛВС может быть разработан (а часто так уже и есть) для реализации поддержки обеих спецификаций. Наиболее важное различие между этими двумя спецификациями состоит в формате кадра. По сути, идентичные по структуре форматы кадра отличаются лишь одним важным полем, которое имеет разное значение.

Там, где стандарт IEEE 802.3 размещает в кадре 2 октета поля Length (длина), в кадре Ethernet II находится 2 октета поля Туре (тип). В спецификации IEEE 802.3 поле Length содержит информацию об объеме передаваемых в кадре данных, и позволяет принимающему устройству различать данные и биты заполнения, когда передается менее 46 байтов данных. В Ethernet II поле Туре содержит информацию о специальном протоколе, передаваемом в поле данных. Это используется в программном обеспечении вышележащего уровня и не проверяется адаптером ЛВС. Хотя различия кажутся достаточно тривиальными, они создают сложности при совместном использовании. Если адаптер ЛВС, реализующий стандарт IEEE 802.3, принимает кадр Ethernet II, поле Туре будет воспринято, как длина, и кадр будет уничтожен, как содержащий неверные данные.

Если адаптер ЛВС, реализующий Ethernet II, принимает кадр IEEE 802.3, поле Length никогда не будет проверено. Оно просто будет передано вышележащему уровню вместе с полем данных. Если присутствует поле заполнения, оно будет передано вышележащему уровню, как если бы это были данные. Этот адаптер ЛВС не может различать данные и биты заполнения.

Стандарты среды передачи Ethernet

Стандарт IEEE 802.3 может быть реализован как физическая шина (обычно коаксиальная) или физическая звезда (витая пара или оптоволоконный кабель). Стандарт поддерживает скорости передачи 1, 10, 100 и 1000 Мбит/с в зависимости от специфики используемой среды передачи.

Стандарт 1 Мбит/с IEEE 802.3 для этого варианта физического уровня оказался «на обочине» вместе со стандартом 10 Мбит/с передачи через широкополосную (аналоговую) инфраструктуру. Современные ЛВС стандарта IEEE 802.3 работают в основном со скоростями передачи 10 и 100 Мбит/с. Стандарт 100 Мбит/с появился в 1994 году и был назван Fast Ethernet.

Стандарт 1000 Мбит/с (1 Гбит/с) получил название Gigabit Ethernet. Стандарт IEEE 802.3 имеет несколько связанных с ним стандартов, описывающих различные варианты физической среды передачи. Каждый стандарт имеет описательное название, состоящее из трех частей. Первая часть показывает скорость передачи среды, измеряемую в мегабитах в секунду.

Вторая часть определяет тип используемой сигнализации: узкополосная или широкополосная. Последняя часть в обозначении стандарта изначально показывала максимальную длину каждого сегмента (без повторителей) в сотнях метров. Однако, начиная с 1990 года, появилось несколько новых стандартов, в которых стали возможны различные максимальные длины сегментов в зависимости от специфики среды передачи.

Для этих стандартов последняя часть названия обозначает общий тип среды передачи. Исторически двумя наиболее широко распространенными средами передачи были 10Base2 и 10Base5, обе из которых предписывали использование коаксиального кабеля. Хотя эта среда передачи все еще может применяться и сейчас, наиболее продаваемой на сегодня технологией является витая пара.

Стандарт 10BaseT описывает применение витой пары для реализации ЛВС стандарта IEEE 802.3. 10BaseT является наиболее широко используемым стандартом физического уровня IEEE 802.3 со времени его возникновения в 1990 году.  Несмотря на символ «Т» в его названии, 100BaseT описывает поддержку как витой пары, так и оптоволоконного кабеля.

Новейшая спецификация 1000BaseT  использует кабель Cat5 (витая пара категории 5) и Cat5E с задействованными всеми четырьмя парами в полнодуплексном режиме. Другую среду передачи для 1000 Мбит/с включает многомодовое и одномодовое оптоволокно. Стандарт 1000BaseT твердо занял свое место, и индустрия снова переключила свое внимание на возможности увеличения скорости передачи.

Усовершенствования в приложениях ЛВС, рабочих станций, на которых эти приложения выполняются, а также природа и интенсивность взаимодействия между серверами и рабочими станциями потребовали от обслуживающих их сетей более высоких скоростей передачи данных. Когда сеть 100 Мбит/с стала настольной обычной технологией, это определило необходимость в услугах еще более высокоскоростных магистралей.