какая организация разработала основные стандарты сетей ethernet и token ring
15. Какая организация разработала основные стандарты сетей Ethernet и Token Ring?
Сеть Ethernetбыла впервые сконструирована в 70-х г. доктором Робертом Меткалфом как часть проекта «офиса будущего» и работала со скоростью 2,94 Мбит/с. В 1980 г. сетьEthernetбыла стандартизирована консорциумом фирмDEC–Intel–Xerox(DIX) как сеть со скоростью 10 Мбит/с, а в 1985 г. стандартизирована комитетом 802IEEE. С тех пор новые технологииEthernetнаследуют признаки базовой структуры исходной схемыEthernet: логическая шинная топология и метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов.
Следует отметить, что разновидности технологии Ethernetотличаются не только скоростью передачи и режимом работы, но и используемыми коммуникационным оборудованием и средой передачи. Если на этапе внедрения стандарта главные интерфейсы основывались на использовании коаксиального кабеля, то сейчас предпочтение отдается неэкранированной витой пареUTPкатегории 5 (cat.5) и оптическому волокну. Использование коммутаторов и сетевых карт, поддерживающих дуплексную передачу данных без коллизий при логической топологии «точка-точка», позволяет создавать протяженные волоконно-оптические сегменты сети, что значительно расширяет сферу применения технологии.
Главное различие между сетями Ethernetразных типов – в используемых физических средах передачи данных и зависящих от них скоростях работы. Однако небольшие отличия на физическом уровне и одинаковый стандарт канального уровня позволяет многим из них взаимодействовать друг с другом.
Разработка технологий Token Ring и HSTR (High—Speed Token Ring)проводилась в комитетеIEEE802.5. Скорость передачи в сетиTokenRingсоставляет 4 или 16 Мбит/с. Топология сети – «кольцо». Для доступа к сетевым ресурсам используется бесколлизионный маркерный метод, основанный на циркуляции по кольцу короткого сообщения – маркера. Передавать данные по сети может только станция, получившая маркер. По окончании передачи маркер пересылается следующей станции. Более скоростные версииTokenRing, получившие названиеHSTR, предусматривают передачу со скоростями 100 Мбит/с и 1 Гбит/с. Количество сетейTokenRingне превышает 10 % от общего числаLAN.
Технология Token Ring– архитектура сетей с кольцевой логической топологией и детерминированным методом доступа, основанным на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном.
Стандарт Token Ringбыл принят комитетом 802.5 в 1985 г.
Сети Token Ringработают с битовыми скоростями 4, 16 и 100 Мбит/с. Ведутся работы по гигабитной реализации сети. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается.
39. Как коэффициент использования влияет на производительность сети Ethernet?
Увеличение коэффициента использования канала приводит к уменьшению пропускной способности сети Ethernet, что в свою очередь ограничивает количество узлов в домене.
Ethernet
Из Википедии — свободной энциклопедии
Ethernet (англ. Ethernet [ˈiːθəˌnɛt] от ether [ˈiːθə] «эфир» + network «сеть, цепь») — семейство технологий пакетной передачи данных между устройствами для компьютерных и промышленных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал одной из самых распространённых технологий ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Token Ring, FDDI и ARCNET.
Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть» или «среда сети») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) — это повышает скорость работы и безопасность сети.
Ethernet vs. Token Ring
Всеобщий переход от централизованных вычислительных систем к распределенным, совпавший с периодом взросления персональных компьютеров, сделал насущной скорость передачи информации. Якобы возросшей скорости (по сравнению с Token Ring 4 Мбит/с), которую предлагал Ethernet, стало не хватать. Разработчики стали всерьез думать о новом порядке скорости передачи сетей. Вот в этот момент очень рискованно и решительно в «разборки» ввязалась компания Hewlett-Packard, решив раздать «всем сестрам по серьгам» и подарив Token Ring уникальный шанс.
На фоне баталий на полях локальных сетей произошли и значительные изменения в сопредельных областях. Довольно удачная сеть FDDI стала быстро сдавать под натиском АТМ, а иногда и совсем непостижимых сетей Gigabit Ethernet, смахивающих скорее на шарлатанство или жульничество, чем на реальную технологию. Перед популярной некогда технологией замаячила угроза небытия.
Стоит ли отказываться от Token Ring?
С появлением первых продуктов технологии Gigabit Token Ring некоторые пользователи снова начали взвешивать все «за» и «против», решая, стоит ли отказываться от локальных сетей Token Ring и переходить на иные технологии.
Разработка новой технологии, а также некоторые негативные факторы, связанные с переходом на Ethernet, вполне способны послужить для многих пользователей Token Ring стимулом не покидать «насиженное место».
«Мы не переходим на Ethernet, потому что тогда пришлось бы потратить кучу денег на новое оборудование, а когда мы в конце концов введем новую технологию в
Помимо экономии средств на закупку оборудования отказ от слишком поспешного перехода на новую технологию позволит избежать нерационального использования ценных человеческих ресурсов. Ведь пользователям также придется «перестроиться» с больших кадров Token Ring на более короткие кадры Ethernet и научиться по-новому работать с приложениями, чтобы обеспечить оптимальную производительность.
Но есть пользователи, которые решили перейти на Ethernet, не считаясь с затратами, хотя прошедшая недавно испытания более
быстродействующая технология Token Ring получила самые высокие оценки.
Коммутаторы, поддерживающие одновременно технологии Ethernet и Token Ring, предлагают пользователям менее болезненную альтернативу радикальному переходу на Ethernet.
Фордженг отметил одну важную особенность, которая подтолкнула пользователей принять решение о переходе с Token Ring на другую технологию.
С другой стороны, некоторые пользователи возобновили попытки поднять скорость Token Ring, поскольку «пройден слишком длинный путь».
По его подсчетам, используя коммутацию Ethernet вместо Token Ring, он сэкономит 400 долл. на каждое рабочее место. Объясняется это тем, что почти каждый новый ПК поставляется с бесплатной, встроенной сетевой платой Ethernet, тогда как платы для Token Ring стоят несколько сотен долларов.
Рэй Петерсон, сетевой администратор в техническом колледже Indianhead, проанализировал варианты технологии Ethernet и решил повременить с переходом еще несколько лет.
Психология против технологии
Реальность Token Ring
Надежность достигается за счет большой избыточности: ведь архитектура сети Token Ring представляет собой кольцо, которое в случае разрыва в одном месте может передавать информацию в обход. Кроме того, каждая станция самостоятельно генерирует токен в случае его потери, исправляет ошибки и шумы и выполняет множество других функций, которые и обеспечивают устойчивую работу сети.
Поскольку каждая сетевая плата Token Ring выполняет роль активной станции, то устройства, образующие сеть, могут быть пассивными. Пассивность же среды передачи позволяет строить физическую сеть из достаточно недорогих элементов даже на основе электромагнитных высокоскоростных реле. Сейчас, правда, появились активные устройства: концентраторы, заглушки, мосты и даже коммутаторы, с помощью которых можно строить достаточно сложные и более надежные сетевые архитектуры. При этом, как отмечает Григорий Кацман, руководитель группы сетевого оборудования из московского представительства IBM, некоторые устройства были изначально предусмотрены в Token Ring. IBM рекомендует своим клиентам ставить на небольшие сети (до 30 станций) устройства Ethernet, а более сложные сети строить на основе Token Ring. Григорий Кацман утверждает, что есть организации, у которых в единую систему Token Ring объединено 400-500 станций.
Однако есть еще одна чисто психологическая причина, которая заставляет компании отказываться от Token Ring. Многие сетевые специалисты считают Token Ring «мертвой» технологией, у которой нет будущего. Дешевизна Ethernet и сложность Token Ring выводят Ethernet на первое место, хотя многие забывают о реальной пропускной способности Token Ring, которая в пять раз больше, чем у Ethernet (16 Мбит/с против 3 Мбит/с). Таким образом, самая обыкновенная предвзятость мешает развитию серьезной и, может быть, все еще перспективной технологии. А ведь сейчас упорно циркулируют слухи о возможной разработке Fast Token Ring.
Миф о Super Fast Token Ring
Сергей Малышев уверен: «Сейчас появились коммутаторы для передачи пакетов из Token Ring в ATM, из Token Ring в FDDI. И возникает вопрос: а стоит ли вообще столько времени тратить на Fast Token Ring, когда уже есть высокоскоростная среда, для которой существуют и реальные устройства, и вся инфраструктура. Таким образом, Fast Token Ring не рассматривается как новая технология, но она может облегчить жизнь тем, кто «живет» сейчас на Token Ring».
Super Fast Token Ring: интересная мысль IBM
Давние пользователи Token Ring будут вознаграждены за стоицизм, который им приходилось проявлять в течение последних двух лет, когда любые нововведения, касающиеся локальных сетей, были ориентированы исключительно на Ethernet.
Но сначала Cisco, 3Com и Olicom вызвали оживление на рынке, предложив решения Fast Token Ring на 100 Мбит/с. Теперь IBM, безоговорочный лидер во всем, что касается Token Ring, надеется «омолодить» свой сетевой бизнес за счет прошедшего тяжкие испытания нового стандарта и продуктов Super Fast Token Ring на 128 Мбит/с.
Учитывая резкий рост числа систем Fast Ethernet на 100 Мбит/с, многие пользователи будут считать, по крайней мере сначала, что решения для Token Ring на 128 Мбит/с не только неуместны, но попросту смешны.
Но это не так. Если хотите, момент, который выбрала IBM, предположив, что компания сможет выпустить некоторые стабильные продукты в течение ближайшего года, оказался достаточно удачным.
Хотя многие пользователи серьезно задумывались в последние год-полтора о переходе на Fast Ethernet, немногие решались вступить на изнурительный и разрушительный путь замены плат сетевого интерфейса (NIC) на ПК и изменения инфраструктуры концентраторов и коммутаторов.
Благодаря тому,что коммутируемая сеть Token Ring по-прежнему удовлетворяет потребностям в полосе пропускания для большинства конфигураций кольца, широкомасштабная миграция на Fast Ethernet или даже ATM на уровне настольной системы или рабочей группы, как предполагалось, должна начаться в 1998-99 годах.
В качестве приемлемого решения для подобного перехода может рассматриваться Super Fast Token Ring, однако не для пользователей Token Ring, а для некоторых особо ущемленных клиентов Ethernet. Если IBM гарантирует, что цена на решения для Token Ring на 128 Мбит/с, такие как порты NIC и концентраторы, не превысит стоимости эквивалентных схем для Fast Ethernet более чем на 20%, эти разработки можно будет рассматривать в качестве наилучшего вложения средств в полосу пропускания локальных сетей.
Действительное отличие между Fast Ethernet и Super Fast Token Ring не только в 28 Мбит/с. При сравнимой полосе пропускания решения Token Ring обеспечивают более высокую пропускную способность, особенно в локальных сетях с разделяемой полосой пропускания, где работает большое число пользователей. Поддержка в таких сетях блоков большего размера приводит к значительному уменьшению времени ответа при передаче больших объемов данных, в том числе при загрузке и обновлении страниц Web.
конкурентный метод доступа, обеспечивая большую полосу пропускания для каждого конкретного пользователя в локальной сети.
В среднем Super Fast Token Ring, имеющая конфигурацию с разделением полосы, предоставляет каждому пользователю по крайней мере на 10 Мбит/с больше, чем Fast Ethernet, примерно при тех же затратах.
Такое утверждение, даже учитывая риск применения еще не апробированной Super Fast Token Ring, не может не порадовать пользователей колец. Администраторы сети в организациях, где используется Ethernet, также в состоянии оценить потенциальные преимущества подхода Token Ring, особенно если они сами смогут убедиться в том, что предлагаемый Ethernet конкурентный подход приводит к снижению производительности по мере увеличения объема трафика.
Поэтому не стоит отказываться от Super Fast Token Ring на 128 Мбит/с на том основании, что он появился слишком поздно.
И не приравнивайте Super Fast Token Ring к злополучным попыткам IBM распространить свой ATM на 25 Мбит/с на настольные системы. Соотношение цена/производительность ATM на 25 Мбит/с, даже если учитывать расценки IBM прошлого года, 495 долл. на пользователя, не выдерживает критики, особенно в сравнении с аналогичным показателем для Fast Ethernet.
Что касается Super Fast Token Ring, остается надеяться, что к моменту выпуска продуктов IBM установит разумные цены.
Но цена, хотя важность этого параметра переоценить трудно, не единственная потенциальная помеха успеху Token Ring на 128 Мбит/с. IBM, несмотря на значительность своего положения, не может оставаться единственным производителем, предлагающим решения для Token Ring на 128 Мбит/с. Современные пользователи сети питают вполне объяснимое отвращение к «собственническим» решениям.
Поэтому IBM просто необходимо поощрять других ведущих производителей активно поддерживать и продвигать Token Ring на 128 Мбит/с. На первый взгляд доказать это не так-то просто, учитывая ажиотаж вокруг Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Но IBM должна упорно добиваться и, если необходимо, содействовать созданию новых компаний, занимающихся системами на 128 Мбит/с.
Для локальных сетей с разделяемой полосой пропускания, а также коммутируемых, выбор Super Fast Token Ring мог бы оказаться совершенно оправдан.
Помните: к моменту выхода, когда можно будет оценить предлагаемую этим решением полосу пропускания и уровень использования, станет ясно, что потребители Token Ring сделали более удачный выбор, чем их Ethernet-собратья.
Поделитесь материалом с коллегами и друзьями
Технология доступа к среде
Token Ring и IEEE 802.5
Библиографическая справка
Сравнение Token Ring и IEEE 802.5
Сети Token Ring и IEEE 802.5 в основном почти совместимы, хотя их спецификации имеют относительно небольшие различия. Сеть Token Ring IBM оговаривает звездообразное соединение, причем все конечные устройства подключаются к устройству, называемому «устройством доступа к многостанционной сети» ( MSAU ), в то время как IEEE 802.5 не оговаривает топологию сети (хотя виртуально все реализации IEEE 802.5 также базируются на звездообразной сети). Имеются и другие отличия, в том числе тип носителя (IEEE 802.5 не оговаривает тип носителя, в то время как сети Token Ring IBM используют витую пару) и размер поля маршрутной информации (смотри далее в этой главе обсуждение характеристик полей маршрутной информации). На Рис. 2.3 представлены обобщенные характеристики сетей Token Ring и IЕЕЕ 802.5.
Передача маркера
Token Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркера. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени.
Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.
В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет,прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, которые будут рассмотрены дальше, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах.
Физические соединения
Система приоритетов
Сети Тоkеn Ring используют сложную систему приоритетов, которая позволяет некоторым станциям с высоким приоритетом, назначенным пользователем, более часто пользоваться сетью. Блоки данных Token Ring содержат два поля, которые управляют приоритетом: поле приоритетов и поле резервирования.
Только станции с приоритетом, который равен или выше величины приоритета, содержащейся в маркере, могут завладеть им. После того, как маркер захвачен и изменен( в результате чего он превратился в информационный блок), только станции, приоритет которых выше приоритета передающей станции, могут зарезервировать маркер для следующего прохода по сети. При генерации следующего маркера в него включается более высокий приоритет данной резервирующей станции. Станции, которые повышают уровень приоритета маркера, должны восстановить предыдущий уровень приоритета после завершения передачи.
Механизмы управления неисправностями
Сети Token Ring используют несколько механизмов обнаружения и компенсации неисправностей в сети. Например, одна станция в сети Token Ring выбирается «активным монитором» ( active monitor ). Эта станция, которой в принципе может быть любая станция сети, действует как централизованный источник синхронизирующей информации для других станций кольца и выполняет разнообразные функции для поддержания кольца. Одной из таких функций является удаление из кольца постоянно циркулирующих блоков данных. Если устройство, отправившее блок данных, отказало, то этот блок может постоянно циркулировать по кольцу. Это может помешать другим станциям передавать собственные блоки данных и фактически блокирует сеть. Активный монитор может выявлять и удалять такие блоки и генерировать новый маркер.
Алгоритм Token Ring, называемый «сигнализирующим» ( beaconing ), выявляет и пытается устранить некоторые неисправности сети. Если какая-нибудь станция обнаружит серьезную проблему в сети (например такую, как обрыв кабеля), она высылает сигнальный блок данных. Сигнальный блок данных указывает домен неисправности, в который входят станция, сообщающая о неисправности, ее ближайший активный сосед, находящийся выше по течению потока информации (NAUN), и все, что находится между ними. Сигнализация инициализирует процесс, называемый «автореконфигурацией» ( autoreconfiguration ), в ходе которого узлы, расположенные в пределах отказавшего домена, автоматически выполняют диагностику, пытаясь реконфигурировать сеть вокруг отказавшей зоны. В физическом плане MSAU может выполнить это с помощью электрической реконфигурации.
Формат блока данных
Сети Token Ring определяют два типа блока данных: блоки маркеров и блоки данных/блоки команд. Оба формата представлены на Рис.2.5.
Ограничитель начала служит для предупреждения каждой станции о прибытии маркера (или блока данных/блока команд). В этом поле имеются сигналы, которые отличают этот байт от остальной части блока путем нарушения схемы кодирования, использованной в других частях блока.
Байт управления доступом содержит поля приоритета и резервирования, а также бит маркера (используемый для дифференциации маркера и блока данных/блока команд) и бит монитора (используемый активным монитором, чтобы определить, циркулирует какой-либо блок в кольце непрерывно или нет).
И наконец, разделитель конца сигнализирует о конце маркера или блока данных/ блока команд. В нем также имеются биты для индикации поврежденного блока,а также блока, являющегося последним в логической последовательности.
Блок данных и блок команд могут иметь разные размеры в зависимости от размеров информационного поля. Блоки данных переносят информацию для протоколов высших уровней; блоки команд содержат управляющую информацию, в них отсутствует информация для протоколов высших уровней.
За байтом управления блоком следуют два адресных поля, которые идентифицируют станции пункта назначения и источника. Для IEEE 802.5 длина адресов равна 6 байтам.
За адресными полями идет поле данных. Длина этого поля ограничена временем удержания маркера кольца, которое определяет максимальное время, в течение которого станция может удерживать маркер.
За полем данных идет поле последовательности проверки блока ( FCS ). Станция-источник заполняет это поле вычисленной величиной, зависящей от содержания блока данных. Станция назначения повторно вычисляет эту величину, чтобы определить, не был ли блок поврежден при прохождении. Если это так, то блок отбрасывается.
Также, как и маркер, блок данных/блок команд заканчивается ограничителем конца.
Token ring
Token Ring — технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркёрным доступом» — протокол локальной сети, который находится на канальном уровне (DLL) модели OSI. Он использует специальный трёхбайтовый фрейм, названный маркёром, который перемещается вокруг кольца. Владение маркёром предоставляет право обладателю передавать информацию на носителе. Кадры кольцевой сети с маркёрным доступом перемещаются в цикле.
Содержание
Описание
Станции на локальной вычислительной сети (LAN) Token ring логически организованы в кольцевую топологию с данными, передаваемыми последовательно от одной кольцевой станции до другой с управляющим маркером, циркулирующим вокруг кольцевого доступа управления. Этот механизм передачи маркёра совместно использован ARCNET, маркёрной шиной, и FDDI, и имеет теоретические преимущества перед стохастическим CSMA/CD Ethernet.
Передача маркёра
Token Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркёра. Сети с передачей маркёра перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркёром. Владение этим маркёром гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркёр, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркёр к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркёр в течение определенного максимального времени (по умолчанию — 10 мс).
Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возникает при работе локальной сети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одновременной передаче информации несколькими рабочими станциями, находящимися в пределах одного сегмента, то есть использующих общий физический канал данных.
Если у станции, владеющей маркёром, имеется информация для передачи, она захватывает маркёр, изменяет у него один бит (в результате чего маркёр превращается в последовательность «начало блока данных»), дополняет информацией, которую он хочет передать и отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркёр в сети отсутствует (если только кольцо не обеспечивает «раннего освобождения маркёра» — early token release), поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий. Если обеспечивается раннее высвобождение маркёра, то новый маркёр может быть выпущен после завершения передачи блока данных.
Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.
Сфера применения
В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркёра являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах.
Применяется как более дешёвая технология, получила распространение везде, где есть ответственные приложения, для которых важна не столько скорость, сколько надёжная доставка информации. В настоящее время Ethernet по надёжности не уступает Token Ring и существенно выше по производительности.
История
В основном, технологии похожи, но имеются незначительные различия. Token ring от IBM описывает топологию «звезда», когда все компьютеры присоединены к одному центральному устройству (англ. multistation access unit (MSAU) ), в то время, как IEEE 802.5 не заостряет внимания на топологии. В таблице 1 показаны различия между технологиями.
Модификации Token Ring
Существуют 2 модификации по скоростям передачи: 4 Мбит/с и 16 Мбит/с. В Token Ring 16 Мбит/с используется технология раннего освобождения маркера. Суть этой технологии заключается в том, что станция, «захватившая» маркёр, по окончании передачи данных генерирует свободный маркёр и запускает его в сеть. Попытки внедрить 100 Мбит/с технологию не увенчались коммерческим успехом. В настоящее время технология Token Ring не поддерживается.