Technologie Fast Ethernet. Popis technologie Fast Ethernet Adaptéry Ethernet a Fast Ethernet

Zkušební laboratoř ComputerPress testovala síťové karty 10/100 Mbit/s pro sběrnici PCI, určené pro použití v pracovních stanicích s rychlostí 10/100 Mbit/s. Byly vybrány nejběžnější aktuálně používané karty s propustností 10/100 Mbit/s, neboť za prvé je lze použít v sítích Ethernet, Fast Ethernet a smíšených sítí, a za druhé perspektivní technologie Gigabit Ethernet (šířka pásma až 1000 Mbit/s) se stále používá nejčastěji k připojení výkonných serverů k síťovému vybavení jádra sítě. Je nesmírně důležité, jaké kvalitní pasivní síťové vybavení (kabely, zásuvky atd.) je v síti použito. Je dobře známo, že pokud pro ethernetové sítě postačuje kroucená dvoulinka kategorie 3, pro Fast Ethernet je vyžadována kategorie 5. Rozptyl signálu, špatná odolnost proti šumu může výrazně snížit šířku pásma sítě.

Účelem testování bylo nejprve určit index efektivního výkonu (Performance / Efficiency Index Ratio - dále P / E-index) a teprve poté - absolutní hodnotu propustnosti. Index P / E se vypočítá jako poměr šířky pásma síťové karty v Mbps k procentu využití CPU. Tento index je průmyslovým standardem pro určování výkonu síťových adaptérů. Byl zaveden za účelem zohlednění využití síťových karet zdrojů CPU. Důvodem je to, že někteří výrobci síťových adaptérů se snaží dosáhnout nejlepšího výkonu používáním více cyklů procesoru počítače k ​​provádění síťových operací. Nízké využití procesoru a relativně velká šířka pásma jsou nezbytné pro provozování kritických obchodních a multimediálních aplikací, stejně jako úloh v reálném čase.

Testovali jsme karty, které se v současnosti nejčastěji používají pro pracovní stanice v podnikových a lokálních sítích:

1. D-Link DFE-538TX
2. SMC EtherPower II 10/100 9432TX / MP
3. 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM
4. Compex RL 100ATX
5. Správa Intel EtherExpress PRO / 100 +
6. CNet PRO-120
7. NetGear FA 310TX
8. Allied Telesyn AT 2500TX
9. Surecom EP-320X-R

Hlavní charakteristiky testovaných síťových adaptérů jsou uvedeny v tabulce. 1. Vysvětleme některé pojmy použité v tabulce. Automatická detekce rychlosti připojení znamená, že si adaptér sám určí maximální možnou rychlost provozu. Pokud je navíc podporováno automatické snímání, není při přechodu z Ethernetu na Fast Ethernet a naopak potřeba žádná další konfigurace. To znamená, že správce systému není povinen překonfigurovat adaptér a znovu načíst ovladače.

Podpora režimu Bus Master umožňuje přímý přenos dat mezi síťovou kartou a pamětí počítače. Tím se uvolní centrální procesor pro další operace. Tato vlastnost se stala de facto standardem. Není divu, že všechny známé síťové karty podporují režim Bus Master.

Vzdálené probuzení (Wake on LAN) umožňuje zapnout počítač přes síť. To znamená, že je možné provádět servis PC mimo pracovní dobu. K tomuto účelu slouží třípinové konektory na základní desce a síťovém adaptéru, které se propojují speciálním kabelem (je součástí dodávky). Navíc je potřeba speciální ovládací software. Technologie Wake on LAN je vyvinuta aliancí Intel-IBM.

Plně duplexní režim umožňuje přenos dat současně v obou směrech, poloviční duplex - pouze v jednom. Maximální možná propustnost v plně duplexním režimu je tedy 200 Mbps.

DMI (Desktop Management Interface) poskytuje možnost získat informace o konfiguraci a zdrojích PC pomocí softwaru pro správu sítě.

Podpora specifikace WfM (Wired for Management) umožňuje síťovému adaptéru komunikovat se softwarem pro správu a správu sítě.

Pro vzdálené zavedení operačního systému počítače přes síť jsou síťové adaptéry dodávány se speciální pamětí BootROM. To umožňuje efektivní využití bezdiskových pracovních stanic v síti. Většina testovaných karet měla pouze BootROM slot; samotná BootROM je obvykle samostatně objednávaná možnost.

Podpora ACPI (Advanced Configuration Power Interface) pomáhá snižovat spotřebu energie. ACPI je nová technologie pro správu napájení. Je založen na použití jak hardwaru, tak softwaru. Wake on LAN je v zásadě nedílnou součástí ACPI.

Proprietární prostředky pro zvýšení produktivity mohou zvýšit efektivitu síťové karty. Nejznámější z nich jsou Parallel Tasking II od 3Com a Adaptive Technology od Intelu. Tyto prostředky jsou obvykle patentovány.

Podporu hlavních operačních systémů poskytují téměř všechny adaptéry. Mezi hlavní operační systémy patří: Windows, Windows NT, NetWare, Linux, SCO UNIX, LAN Manager a další.

Úroveň servisní podpory se hodnotí podle dostupnosti dokumentace, diskety s ovladači a možnosti stáhnout si nejnovější ovladače z webu společnosti. Důležitou roli hraje také obal. Z tohoto pohledu jsou na tom podle nás nejlépe síťové adaptéry D-Link, Allied Telesyn a Surecom. Obecně ale byla úroveň podpory u všech karet uspokojivá.

Záruka se obvykle vztahuje na celou životnost napájecího adaptéru (doživotní záruka). Někdy je omezena na 1-3 roky.

Technika testování

Všechny testy používaly nejnovější ovladače NIC stažené z internetových serverů příslušných prodejců. V případě, že ovladač síťové karty umožňoval jakékoli úpravy a optimalizace, bylo použito výchozí nastavení (kromě síťového adaptéru Intel). Pamatujte, že karty a odpovídající ovladače od 3Com a Intel mají nejbohatší doplňkové schopnosti a funkce.

Výkon byl měřen pomocí nástroje Perform3 společnosti Novell. Princip fungování obslužného programu spočívá v tom, že se malý soubor zkopíruje z pracovní stanice na sdílenou síťovou jednotku na serveru, poté zůstane v souborové mezipaměti serveru a je odtamtud čten mnohokrát za zadanou dobu. To umožňuje interakce paměť-síť-paměť a eliminuje dopad latence disku. Parametry nástroje zahrnují počáteční velikost souboru, konečnou velikost souboru, krok změny velikosti a dobu testu. Nástroj Novell Perform3 zobrazuje hodnoty výkonu s různými velikostmi souborů, průměrným a maximálním výkonem (v KB/s). Ke konfiguraci nástroje byly použity následující parametry:

• Počáteční velikost souboru - 4095 bajtů
• Konečná velikost souboru - 65 535 bajtů
• Přírůstek souboru - 8192 bajtů

Doba testu u každého souboru byla nastavena na dvacet sekund.

Každý experiment používal dvojici identických síťových karet, jedna běžící na serveru a druhá na pracovní stanici. To se nezdá být v souladu s běžnou praxí, protože servery obvykle používají specializované síťové adaptéry s řadou doplňkových funkcí. Ale přesně takto - na serveru i na pracovních stanicích jsou nainstalovány stejné síťové karty - testování provádějí všechny známé testovací laboratoře na světě (KeyLabs, Tolly Group atd.). Výsledky jsou o něco nižší, ale experiment se ukázal jako čistý, protože na všech počítačích fungují pouze analyzované síťové karty.

Konfigurace klienta Compaq DeskPro EN:

• Procesor Pentium II 450 MHz
• mezipaměť 512 kB
• RAM 128 MB
• pevný disk 10 GB
• operační systém Microsoft Windows NT Server 4.0 c 6 a SP
• TCP/IP protokol.

Konfigurace serveru Compaq DeskPro EP:

• Procesor Celeron 400 MHz
• RAM 64 MB
• pevný disk 4,3 GB
• operační systém Microsoft Windows NT Workstation 4.0 c c 6 a SP
• TCP/IP protokol.

Testování probíhalo za podmínek, kdy byly počítače přímo propojeny kříženým kabelem UTP kategorie 5. Během těchto testů karty pracovaly v režimu 100Base-TX Full Duplex. V tomto režimu se propustnost ukazuje být poněkud vyšší díky skutečnosti, že část servisní informace (například potvrzení o přijetí) je přenášena současně s užitečnými informacemi, jejichž množství je odhadováno. V těchto podmínkách bylo možné zaznamenat poměrně vysoké hodnoty propustnosti; například adaptér 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM má průměrnou rychlost 79,23 Mb/s.

Zatížení procesoru bylo měřeno na serveru pomocí nástroje Sledování výkonu systému Windows NT; data byla zapsána do souboru protokolu. Perform3 byl spuštěn na klientovi, aby neovlivnil zatížení procesoru serveru. Jako procesor serverového počítače byl použit Intel Celeron, jehož výkon je výrazně nižší než výkon procesorů Pentium II a III. Intel Celeron byl použit záměrně: faktem je, že jelikož se zátěž procesoru určuje s dostatečně velkou absolutní chybou, v případě velkých absolutních hodnot se relativní chyba ukazuje jako menší.

Po každém testu obslužný program Perform3 umístí výsledky své práce do textového souboru jako datovou sadu v následujícím tvaru:

65535 bajtů. 10491,49 kBps. 10491,49 souhrnných kB/s. 57343 bajtů. 10844,03 kBps. 10844,03 Souhrnné kB/s. 49 151 bajtů. 10737,95 kBps. 10737,95 souhrnných kB/s. 40959 bajtů. 10603,04 kBps. 10603,04 Souhrnné kB/s. 32767 bajtů. 10497,73 kBps. 10497,73 souhrnných kB/s. 24 575 bajtů. 10220,29 kBps. 10220,29 souhrnných kB/s. 16383 bajtů. 9573,00 kBps. 9573,00 souhrnných kB/s. 8191 bajtů. 8195,50 kBps. 8195,50 souhrnných kB/s. Maximální rychlost 10 844,03 kB/s. 10145,38 průměr kBp.

Zobrazí se velikost souboru, odpovídající propustnost pro vybraného klienta a pro všechny klienty (v tomto případě je pouze jeden klient) a také maximální a průměrná propustnost za celý test. Výsledné průměrné hodnoty pro každý test byly převedeny z KB/s na Mbit/s pomocí vzorce:
(KB x 8) / 1024,
a hodnota P/E indexu byla vypočtena jako poměr propustnosti k zátěži procesoru v procentech. Následně byla na základě výsledků tří měření vypočtena průměrná hodnota P/E indexu.

Pomocí utility Perform3 na Windows NT Workstation vznikl následující problém: kromě zápisu na síťový disk byl soubor zapsán i do lokální mezipaměti souborů, ze které byl následně velmi rychle načten. Výsledky byly působivé, ale nerealistické, protože neexistoval žádný přenos dat jako takový po síti. Aby aplikace zacházely se sdílenými síťovými jednotkami jako s běžnými místními jednotkami, používá operační systém speciální síťovou komponentu zvanou přesměrovač, která přesměruje I/O požadavky přes síť. Za normálních provozních podmínek při provádění postupu pro zápis souboru na sdílenou síťovou jednotku přesměrovač používá algoritmus ukládání do mezipaměti systému Windows NT. To je důvod, proč při zápisu na server zapisuje také do místní mezipaměti souborů klientského počítače. A pro testování je nutné, aby se ukládání do mezipaměti provádělo pouze na serveru. Aby se zabránilo ukládání do mezipaměti na klientském počítači, byly změněny hodnoty parametrů v registru Windows NT, což umožnilo zakázat ukládání do mezipaměti prováděné přesměrovačem. Zde je návod, jak to bylo provedeno:

1. Cesta k registru:

   HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ Rdr \ Parameters

   Název parametru:

   UseWriteBehind umožňuje optimalizaci zápisu na pozadí pro zapisované soubory

   Typ: REG_DWORD

   Hodnota: 0 (výchozí: 1)

2. Cesta k registru:

   HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ Lanmanworkstation \ parametry

   Název parametru:

   UtilizeNTCaching určuje, zda přesměrovač použije správce mezipaměti systému Windows NT k ukládání obsahu souboru do mezipaměti.

   Typ: REG_DWORD Hodnota: 0 (výchozí: 1)

Síťový adaptér Intel EtherExpress PRO / 100 + pro správu

Propustnost karty a využití procesoru jsou téměř stejné jako u 3Com. Okna pro nastavení parametrů této mapy jsou zobrazena níže.

Nový řadič Intel 82559 v této kartě poskytuje velmi vysoký výkon, zejména v sítích Fast Ethernet.

Technologie, kterou Intel používá ve své kartě Intel EtherExpress PRO / 100 +, se nazývá Adaptive Technology. Podstatou metody je automatická změna časových intervalů mezi ethernetovými pakety v závislosti na zatížení sítě. S rostoucím přetížením sítě se dynamicky zvětšuje vzdálenost mezi jednotlivými ethernetovými pakety, což snižuje kolize a zvyšuje propustnost. Při nízké zátěži sítě, kdy je nízká pravděpodobnost kolizí, se zkracují časové intervaly mezi pakety, což vede i ke zvýšení výkonu. Výhody této metody by měly být největší ve velkých kolizních ethernetových segmentech, to znamená v případech, kdy topologii sítě dominují spíše rozbočovače než přepínače.

Nová technologie Intel, nazvaná Priority Packet, umožňuje vyladit provoz přes NIC podle priorit jednotlivých paketů. To poskytuje možnost zvýšit rychlost přenosu dat pro kriticky důležité aplikace.

Je poskytována podpora VLAN (standard IEEE 802.1Q).

Na desce jsou pouze dva indikátory - práce / připojení, rychlost 100.

www.intel.com

Síťový adaptér SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX / MP

Architektura této karty využívá dvě slibné technologie SMC SimulTasking a Programmable InterPacket Gap. První technologie je podobná technologii 3Com Parallel Tasking. Porovnáním výsledků testů karet těchto dvou výrobců můžeme usoudit o míře efektivity implementace těchto technologií. Všimněte si také, že tato síťová karta vykázala třetí výsledek z hlediska výkonu a indexu P/E, čímž předčila všechny karty kromě 3Com a Intel.

Na kartě jsou čtyři LED indikátory: rychlost 100, přenos, připojení, duplex.

Hlavní webová stránka společnosti je www.smc.com

Ethernetové a Fast Ethernet adaptéry

Vlastnosti adaptéru

Síťové adaptéry (NIC, karta síťového rozhraní) Ethernet a Fast Ethernet mohou komunikovat s počítačem prostřednictvím jednoho ze standardních rozhraní:

• sběrnice ISA (Industry Standard Architecture);
• PCI sběrnice (Peripheral Component Interconnect);
• Sběrnice PC Card (neboli PCMCIA);

Adaptéry určené pro systémovou sběrnici ISA (páteřní) nebyly tak dávno hlavním typem adaptérů. Počet společností vyrábějících takové adaptéry byl velký, a proto byla zařízení tohoto typu nejlevnější. Adaptéry ISA jsou k dispozici v 8bitové a 16bitové verzi. 8bitové adaptéry jsou levnější, zatímco 16bitové jsou rychlejší. Je pravda, že výměna informací přes sběrnici ISA nemůže být příliš rychlá (v limitu - 16 MB / s, ve skutečnosti - ne více než 8 MB / s a ​​pro 8bitové adaptéry - až 2 MB / s). Proto adaptéry Fast Ethernet, které pro efektivní provoz vyžadují vysoké přenosové rychlosti, pro tuto systémovou sběrnici prakticky nejsou dostupné. Sběrnice ISA je minulostí.

Sběrnice PCI nyní prakticky nahradila sběrnici ISA a stává se hlavní rozšiřující sběrnicí pro počítače. Poskytuje 32- a 64bitovou výměnu dat a má vysokou propustnost (teoreticky až 264 MB/s), která plně uspokojí požadavky nejen Fast Ethernetu, ale i rychlejšího Gigabit Ethernetu. Důležité také je, že sběrnice PCI se používá nejen v počítačích IBM PC, ale také v počítačích PowerMac. Kromě toho podporuje automatickou konfiguraci hardwaru Plug-and-Play. Zdá se, že v blízké budoucnosti bude většina síťové adaptéry... Nevýhodou PCI ve srovnání se sběrnicí ISA je, že počet jejích rozšiřujících slotů v počítači je obvykle malý (obvykle 3 sloty). Ale je to přesně síťové adaptéry nejprve se připojte k PCI.

Sběrnice PC Card (dříve PCMCIA) se v současnosti používá pouze v noteboocích. V těchto počítačích obvykle není interní sběrnice PCI vyvedena. Rozhraní PC Card umožňuje jednoduché připojení miniaturních rozšiřujících karet k počítači a směnný kurz u těchto karet je poměrně vysoký. Stále více notebooků je však vybaveno vestavěnými síťové adaptéry, protože možnost přístupu k síti se stává nedílnou součástí standardní sady funkcí. Tyto palubní adaptéry jsou opět připojeny k interní PCI sběrnici počítače.

Při výběru síťový adaptér orientované na konkrétní sběrnici, musíte se nejprve ujistit, že v počítači připojeném k síti jsou volné rozšiřující sloty pro tuto sběrnici. Je také nutné zhodnotit pracnost instalace zakoupeného adaptéru a vyhlídky na uvolnění desek tohoto typu. Ten může být potřeba v případě selhání adaptéru.

Konečně je jich víc síťové adaptéry připojení k počítači přes paralelní port LPT (tiskárna). Hlavní výhodou tohoto přístupu je, že pro připojení adaptérů nemusíte otevírat skříň počítače. Navíc v tomto případě adaptéry nezabírají systémové prostředky počítače, jako jsou kanály přerušení a DMA, stejně jako adresy paměti a I/O zařízení. Rychlost výměny informací mezi nimi a počítačem je však v tomto případě mnohem nižší než při použití systémové sběrnice. Navíc ke komunikaci se sítí vyžadují více procesorového času, čímž zpomalují počítač.

V poslední době se stále více nachází počítače, ve kterých síťové adaptéry zabudovaný do systémové desky. Výhody tohoto přístupu jsou zřejmé: uživatel nemusí kupovat síťový adaptér a instalovat jej do počítače. Vše, co musíte udělat, je připojit síťový kabel k externímu konektoru na vašem počítači. Nevýhodou však je, že si uživatel nemůže vybrat adaptér s nejlepším výkonem.

K dalším důležitým vlastnostem síťové adaptéry lze přičíst:

• způsob konfigurace adaptéru;
• velikost vyrovnávací paměti nainstalované na desce a způsoby výměny s ní;
• možnost nainstalovat na desku paměťový čip pouze pro čtení pro vzdálené spouštění (BootROM).
• možnost připojení adaptéru k různým typům přenosových médií (twisted pair, tenký a silný koaxiální kabel, optický kabel);
• využívaná přenosovou rychlostí adaptéru po síti a dostupností funkce jeho přepínání;
• možnost použití adaptéru režimu full-duplex výměny;
• kompatibilitu adaptéru (přesněji ovladače adaptéru) s použitým síťovým softwarem.

Uživatelská konfigurace adaptéru byla použita především pro adaptéry určené pro sběrnici ISA. Konfigurace předpokládá vyladění využití systémových prostředků počítače (I/O adresy, kanály přerušení a přímý přístup do paměti, vyrovnávací paměť a vzdálená spouštěcí paměť). Konfiguraci lze provést nastavením přepínačů (propojek) do požadované polohy nebo pomocí konfiguračního programu DOS dodávaného s adaptérem (Jumperless, Konfigurace softwaru). Při spuštění takového programu je uživatel vyzván k nastavení hardwarové konfigurace pomocí jednoduché nabídky: výběr parametrů adaptéru. Stejný program vám umožňuje vytvořit autotest adaptér. Vybrané parametry jsou uloženy v energeticky nezávislé paměti adaptéru. V každém případě se při výběru parametrů musíte vyhnout konfliktům s systémová zařízení počítače a s jinými rozšiřujícími kartami.

Adaptér lze také konfigurovat automaticky v režimu Plug-and-Play, když je počítač zapnutý. Moderní adaptéry většinou podporují právě tento režim, takže je uživatel může snadno nainstalovat.

U nejjednodušších adaptérů se výměna s interní vyrovnávací pamětí adaptéru (Adaptér RAM) provádí přes adresní prostor I/O zařízení. V tomto případě není nutná žádná další konfigurace adres paměti. Musí být zadána základní adresa vyrovnávací paměti sdílené paměti. Je přiřazena do oblasti horní paměti počítače (

Rychlý Ethernet

Fast Ethernet - specifikace IEEE 802.3 u oficiálně přijatá 26. října 1995 definuje standard protokolu datového spoje pro sítě pracující s měděnými i optickými kabely rychlostí 100 Mb/s. Nová specifikace je nástupcem standardu Ethernet IEEE 802.3, používá stejný formát rámce, mechanismus přístupu k médiím CSMA / CD a hvězdicovou topologii. Pro zvýšení propustnosti se vyvinulo několik prvků konfigurace fyzické vrstvy, včetně typů kabelů, délek segmentů a počtu rozbočovačů.

Struktura rychlého Ethernetu

Chcete-li lépe porozumět provozu a porozumět interakci prvků Fast Ethernet, podívejte se na obrázek 1.

Obrázek 1. Systém Fast Ethernet

Podvrstva Logic Link Control (LLC).

Specifikace IEEE 802.3 u rozděluje funkce spojové vrstvy na dvě podvrstvy: řízení logického spoje (LLC) a vrstvu středního přístupu (MAC), o kterých bude pojednáno níže. LLC, jejíž funkce jsou definovány standardem IEEE 802.2, ve skutečnosti poskytuje propojení s protokoly vyšší úrovně (například IP nebo IPX), které poskytují různé komunikační služby:

• Služba bez připojení a potvrzení o příjmu. Jednoduchá služba, která neposkytuje řízení toku ani kontrolu chyb a nezaručuje správné doručení dat.
• Služba orientovaná na připojení. Absolutně spolehlivá služba, která zaručuje správné doručení dat navázáním spojení s přijímajícím systémem před zahájením přenosu dat a pomocí mechanismů kontroly chyb a toku dat.
• Služba bez připojení s potvrzením. Středně složitá služba, která používá potvrzovací zprávy k zajištění doručení, ale nenavazuje spojení, dokud nejsou přenesena data.

Na vysílacím systému jsou data po proudu z protokolu Network Layer nejprve zapouzdřena podvrstvou LLC. Standard je nazývá Protocol Data Unit (PDU). Když je PDU předán podvrstvě MAC, kde je opět orámován záhlavím a informací o příspěvku, lze jej v tomto okamžiku technicky nazvat rámcem. Pro ethernetový paket to znamená, že rámec 802.3 obsahuje kromě dat síťové vrstvy také tříbajtovou hlavičku LLC. Maximální povolená délka dat v každém paketu je tedy snížena z 1500 na 1497 bajtů.

Záhlaví LLC se skládá ze tří polí:

V některých případech hrají rámce LLC v procesu síťové komunikace vedlejší roli. Například v síti používající TCP / IP spolu s dalšími protokoly může být jedinou funkcí LLC umožnit rámcům 802.3 obsahovat hlavičku SNAP, jako je Ethertype, označující protokol Network Layer, do kterého má být rámec odeslán. V tomto případě všechny LLC PDU používají nečíslovaný formát informací. Jiné protokoly vyšší úrovně však vyžadují pokročilejší služby od LLC. Například relace NetBIOS a několik protokolů NetWare využívají služby LLC orientované na připojení v širším měřítku.

SNAP hlavička

Přijímající systém musí určit, který z protokolů síťové vrstvy by měl přijímat příchozí data. Pakety 802.3 v rámci LLC PDU používají jiný protokol nazvaný Sub -SíťPřístupProtokol (SNAP, Subnetting Access Protocol).

Hlavička SNAP je dlouhá 5 bajtů a je umístěna bezprostředně za hlavičkou LLC v datovém poli rámce 802.3, jak je znázorněno na obrázku. Záhlaví obsahuje dvě pole.

Kód organizace. ID organizace nebo dodavatele je 3bajtové pole, které má stejnou hodnotu jako první 3 bajty adresy MAC odesílatele v záhlaví 802.3.

Místní kód. Místní kód je 2bajtové pole, které je funkčně ekvivalentní poli Ethertype v hlavičce Ethernet II.

Odpovídající podúroveň

Jak již bylo řečeno, Fast Ethernet je evoluční standard. MAC navržená pro rozhraní AUI musí být namapována pro rozhraní MII používané ve Fast Ethernetu, k čemuž tato podvrstva slouží.

Řízení přístupu k médiím (MAC)

Každý uzel v síti Fast Ethernet má řadič přístupu k médiím (MédiaPřístupOvladač- MAC). MAC je klíčem k Fast Ethernetu a má tři účely:

Nejdůležitější ze tří přiřazení MAC je první. Pro jakoukoli síťovou technologii, která používá společné médium, jsou její primární charakteristikou pravidla přístupu k médiu, která určují, kdy může uzel vysílat. Na vývoji pravidel pro přístup k životnímu prostředí se podílí několik výborů IEEE. Výbor 802.3, často označovaný jako výbor Ethernet, definuje standardy LAN, které používají pravidla tzv CSMA /CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

CSMS / CD jsou pravidla pro přístup k médiím pro Ethernet i Fast Ethernet. Právě v této oblasti se obě technologie zcela shodují.

Protože všechny uzly ve Fast Ethernetu sdílejí stejné médium, mohou vysílat pouze tehdy, když jsou na řadě. Tato fronta je definována pravidly CSMA / CD.

CSMA / CD

Řadič MAC Fast Ethernet před vysíláním naslouchá na nosiči. Nosič existuje pouze tehdy, když vysílá jiný uzel. Vrstva PHY detekuje přítomnost přenašeče a generuje zprávu pro MAC. Přítomnost nosné znamená, že prostředí je zaneprázdněné a naslouchací uzel (nebo uzly) se musí podvolit vysílajícímu.

MAC, která má rámec k přenosu, musí čekat minimální dobu po skončení předchozího rámce, než jej odešle. Tato doba se nazývá mezipaketová mezera(IPG, interpacket gap) a trvá 0,96 mikrosekund, tedy desetinu doby přenosu běžného ethernetového paketu rychlostí 10 Mbps (IPG je jediný časový interval, vždy se udává v mikrosekundách, nikoli bitový čas) Obrázek 2.

Obrázek 2. Mezera mezi pakety

Po skončení paketu 1 musí všechny uzly LAN počkat na dobu IPG, než budou moci vysílat. Časový interval mezi pakety 1 a 2, 2 a 3 na Obr. 2 je čas IPG. Po dokončení přenosu paketu 3 neměly žádné uzly materiál ke zpracování, takže časový interval mezi pakety 3 a 4 je delší než IPG.

Všechny uzly v síti musí splňovat tato pravidla. I když má uzel k přenosu mnoho rámců a tento uzel je jediný vysílající, pak po odeslání každého paketu musí čekat alespoň IPG čas.

Toto je část pravidel CSMA Fast Ethernet Media Access Rules. Stručně řečeno, mnoho uzlů má přístup k médiu a pomocí nosiče sleduje, zda je obsazeno.

Rané experimentální sítě uplatňovaly přesně tato pravidla a takové sítě fungovaly velmi dobře. Samotné použití CSMA však způsobilo problém. Často dva uzly, které mají paket k přenosu a čekají na čas IPG, začnou vysílat ve stejnou dobu, což vede k poškození dat na obou stranách. Tato situace se nazývá kolize(kolize) nebo konflikt.

K překonání této překážky používaly rané protokoly poměrně jednoduchý mechanismus. Balíčky byly rozděleny do dvou kategorií: příkazy a reakce. Každý příkaz odeslaný uzlem vyžadoval reakci. Pokud po odeslání příkazu nebyla po určitou dobu (tzv. časový limit) přijata žádná odpověď, byl znovu vydán původní příkaz. To se může stát několikrát (maximální počet časových limitů), než vysílací uzel zaznamená chybu.

Toto schéma by mohlo fungovat dobře, ale pouze do určitého bodu. Konflikty způsobily dramatické snížení výkonu (obvykle měřeno v bajtech za sekundu), protože uzly často stály nečinné a čekaly na příkazy, které nikdy nedosáhnou svého cíle. Přetížení sítě, nárůst počtu uzlů přímo souvisí s nárůstem počtu konfliktů a následně se snížením výkonu sítě.

První síťoví návrháři rychle našli řešení tohoto problému: každý uzel musí detekovat ztrátu přenášeného paketu detekcí konfliktu (a nečekat na reakci, která nikdy nebude následovat). To znamená, že pakety ztracené v důsledku konfliktu musí být znovu odeslány bezprostředně před vypršením časového limitu. Pokud hostitel odeslal poslední bit paketu bez konfliktu, pak byl paket úspěšně přenesen.

Carrier sense lze dobře kombinovat s detekcí kolize. Stále dochází ke kolizím, ale to neovlivňuje výkon sítě, protože uzly se jich rychle zbavují. Skupina DIX, která vyvinula pravidla pro přístup k prostředí CSMA / CD pro Ethernet, je formalizovala ve formě jednoduchého algoritmu - obrázek 3.

Obrázek 3. Algoritmus CSMA / CD operace

Zařízení fyzické vrstvy (PHY)

Protože Fast Ethernet může používat různé typy kabelů, každé médium vyžaduje jedinečnou předkonverzi signálu. Konverze je nutná i pro efektivní přenos dat: aby byl přenášený kód odolný proti rušení, případné ztrátě nebo zkreslení jeho jednotlivých prvků (baud), aby byla zajištěna efektivní synchronizace hodin na vysílací nebo přijímací straně.

Coding Sub-Layer (PCS)

Kóduje / dekóduje data přicházející z / do vrstvy MAC pomocí algoritmů popř.

Fyzické propojení a podvrstvy závislosti na fyzických médiích (PMA a PMD)

Podvrstvy PMA a PMD komunikují mezi podvrstvou PSC a rozhraním MDI a zajišťují vytvoření v souladu s metodou fyzického kódování: nebo.

Podúroveň automatického vyjednávání (AUTONEG)

Podvrstva automatického vyjednávání umožňuje dvěma komunikujícím portům automaticky zvolit nejúčinnější režim provozu: plně duplexní nebo poloduplexní 10 nebo 100 Mb/s. Fyzická vrstva

Standard Fast Ethernet definuje tři typy 100 Mbps Ethernet signalizačních médií.

• 100Base-TX - dva kroucené páry vodičů. Přenos se provádí v souladu se standardem pro přenos dat na zkrouceném fyzickém médiu, který vyvinula ANSI (American National Standards Institute - American National Standards Institute). Vinutý datový kabel může být stíněný nebo nestíněný. Používá algoritmus kódování dat 4B / 5B a metodu fyzického kódování MLT-3.
• 100Base-FX je dvoužilový optický kabel. Přenos je rovněž prováděn v souladu se standardem ANSI pro přenos dat v médiích s optickými vlákny. Používá 4B / 5B algoritmus kódování dat a metodu fyzického kódování NRZI.

Specifikace 100Base-TX a 100Base-FX jsou také známé jako 100Base-X

• 100Base-T4 je speciální specifikace vyvinutá výborem IEEE 802.3u. Podle této specifikace je přenos dat prováděn po čtyřech kroucených párech telefonního kabelu, který se nazývá kabel UTP kategorie 3. Používá algoritmus kódování dat 8B / 6T a metodu fyzického kódování NRZI.

Standard Fast Ethernet navíc zahrnuje pokyny pro stíněný kroucený pár kabelů kategorie 1, což je standardní kabel tradičně používaný v sítích Token Ring. Organizace podpory a pokyny pro používání kabelu STP na Fast Ethernetu poskytují cestu k Fast Ethernetu pro zákazníky s STP kabeláží.

Specifikace Fast Ethernet také zahrnuje mechanismus automatického vyjednávání, který umožňuje hostitelskému portu automaticky se přizpůsobit rychlosti přenosu dat 10 Mbps nebo 100 Mbps. Tento mechanismus je založen na výměně určitého počtu paketů s portem rozbočovače nebo přepínače.

Prostředí 100Base-TX

Jako přenosové médium pro 100Base-TX se používají dva kroucené páry, přičemž jeden pár slouží k přenosu dat a druhý k jejich příjmu. Protože specifikace ANSI TP-PMD obsahuje popisy stíněných i nestíněných kroucených párů, specifikace 100Base-TX obsahuje podporu pro nestíněné i stíněné kroucené páry typu 1 a 7.

Konektor MDI (Medium Dependent Interface).

Propojovací rozhraní 100Base-TX závislé na médiu může být jednoho ze dvou typů. Pro nestíněný kroucený dvoulinkový kabel použijte jako konektor MDI 8pinový konektor RJ 45 kategorie 5. Stejný konektor se používá v síti 10Base-T, aby byla zajištěna zpětná kompatibilita se stávající kabeláží kategorie 5. použijte konektor IBM STP typu 1, což je stíněný konektor DB9. Tento konektor se běžně používá v sítích Token Ring.

Kategorie 5 (e) Kabel UTP

Mediální rozhraní UTP 100Base-TX používá dva páry vodičů. Aby se minimalizovaly přeslechy a možné zkreslení signálu, zbývající čtyři vodiče by neměly být použity k přenášení žádných signálů. Vysílací a přijímací signály pro každý pár jsou polarizované, přičemž jeden vodič nese kladný (+) a druhý záporný (-) signál. Barevné kódování vodičů kabelu a čísla pinů konektoru pro síť 100Base-TX jsou uvedeny v tabulce. 1. Přestože vrstva 100Base-TX PHY byla vyvinuta podle standardu ANSI TP-PMD, čísla pinů konektoru RJ 45 byla změněna tak, aby odpovídala již používaným vývodům 10Base-T. Standard ANSI TP-PMD používá pro příjem dat kolíky 7 a 9, zatímco standardy 100Base-TX a 10Base-T k tomu používají kolíky 3 a 6. Toto zapojení umožňuje používat adaptéry 100Base-TX místo adaptérů 10 Base - T a připojte je ke stejným kabelům kategorie 5 bez změny zapojení. V konektoru RJ 45 jsou použité páry vodičů připojeny na piny 1, 2 a 3, 6. Pro správné připojení vodičů dodržujte jejich barevné označení.

Tabulka 1. Účel kontaktů konektoruMDIkabelUTP100Base-TX

Uzly se vzájemně ovlivňují výměnou rámců (rámců). Ve Fast Ethernetu je rámec základní jednotkou výměny po síti – jakákoliv informace přenášená mezi uzly je umístěna v datovém poli jednoho nebo více rámců. Předávání rámců z jednoho uzlu do druhého je možné pouze v případě, že existuje způsob, jak jednoznačně identifikovat všechny síťové uzly. Proto má každý uzel v síti LAN adresu, která se nazývá jeho MAC adresa. Tato adresa je jedinečná: žádné dva uzly v místní síti nemohou mít stejnou MAC adresu. Navíc v žádné LAN technologii (s výjimkou ARCNet) nemohou mít žádné dva uzly na světě stejnou MAC adresu. Každý rámec obsahuje alespoň tři hlavní informace: adresu příjemce, adresu odesílatele a data. Některé rámce mají další pole, ale pouze tři uvedená jsou povinná. Obrázek 4 ukazuje strukturu rámce Fast Ethernet.

Obrázek 4. Struktura rámuRychleEthernet

• adresa příjemce- je uvedena adresa uzlu přijímajícího data;
• adresa odesílatele- je uvedena adresa uzlu, který odeslal data;
• délka / typ(L / T - Length / Type) - obsahuje informace o typu přenášených dat;
• kontrolní součet snímku(PCS - Frame Check Sequence) - určený ke kontrole správnosti rámce přijatého přijímacím uzlem.

Minimální velikost rámce je 64 oktetů nebo 512 bitů (podmínky oktet a byte - synonyma). Maximální velikost snímku je 1518 oktetů nebo 12144 bitů.

Rámcové adresování

Každý uzel v síti Fast Ethernet má jedinečné číslo nazývané MAC adresa nebo adresa uzlu. Toto číslo se skládá ze 48 bitů (6 bajtů), přiřazených síťovému rozhraní při výrobě zařízení a naprogramovaných během inicializace. Proto síťová rozhraní všech LAN, s výjimkou ARCNet, který používá 8bitové adresy přidělené správcem sítě, mají zabudovanou jedinečnou MAC adresu, která se liší od všech ostatních MAC adres na Zemi a je přidělena výrobcem. po dohodě s IEEE.

Pro usnadnění správy síťových rozhraní bylo IEEE navrženo rozdělit pole 48bitové adresy na čtyři části, jak je znázorněno na obrázku 5. První dva bity adresy (bity 0 a 1) jsou příznaky typu adresy. . Význam příznaků určuje, jak je část adresy interpretována (bity 2 - 47).

Obrázek 5. Formát MAC adresy

Je volán bit I/G příznak adresy jednotlivce / skupiny a ukazuje, jaká (individuální nebo skupinová) adresa je. Jednotlivá adresa je přiřazena pouze jednomu rozhraní (nebo uzlu) v síti. Adresy s I/G bitem nastaveným na 0 jsou MAC adresy nebo adresy uzlů. Pokud je I/O bit nastaven na 1, pak adresa patří do skupiny a je obvykle volána vícebodová adresa(multicast adresa) popř funkční adresa(funkční adresa). Adresu vícesměrového vysílání lze přiřadit jednomu nebo více síťovým rozhraním LAN. Rámce odeslané na adresu vícesměrového vysílání přijímají nebo kopírují všechna síťová rozhraní LAN, která ji mají. Adresy vícesměrového vysílání umožňují odeslání rámce do podmnožiny hostitelů v místní síti. Pokud je I/O bit nastaven na 1, pak se s bity 46 až 0 zachází jako s adresou vícesměrového vysílání a nikoli jako s poli U/L, OUI a OUA normální adresy. Je volán bit U/L univerzální / místní ovládací příznak a určuje, jak byla adresa přiřazena síťovému rozhraní. Pokud jsou oba bity, I/O a U/L, nastaveny na 0, pak adresa je jedinečný 48bitový identifikátor popsaný výše.

OUI (organizačně jedinečný identifikátor - organizačně jedinečný identifikátor). IEEE přiděluje jedno nebo více OUI každému výrobci síťových adaptérů a rozhraní. Každý výrobce je odpovědný za správné přiřazení OUA (organizačně jedinečná adresa - organizačně jedinečná adresa), který by měl mít jakékoli zařízení, které vytvoří.

Když je nastaven bit U / L, adresa je spravována lokálně. To znamená, že jej neuvádí výrobce síťového rozhraní. Každá organizace si může vytvořit svou vlastní MAC adresu pro síťové rozhraní nastavením bitu U/L na 1 a bitů 2 až 47 na nějakou vybranou hodnotu. Síťové rozhraní po přijetí rámce nejprve dekóduje cílovou adresu. Když je v adrese nastaven I/O bit, vrstva MAC obdrží tento rámec pouze v případě, že je cílová adresa v seznamu, který je uložen v uzlu. Tato technika umožňuje jednomu uzlu poslat rámec mnoha uzlům.

Existuje speciální adresa pro vícesměrové vysílání vysílací adresa. U 48bitové adresy vysílání IEEE jsou všechny bity nastaveny na 1. Pokud je rámec vysílán s cílovou adresou vysílání, všechny uzly v síti jej přijmou a zpracují.

Délka / typ pole

Pole L / T (délka / typ) slouží dvěma různým účelům:

• k určení délky datového pole rámce, s vyloučením jakéhokoli vyplnění mezerami;
• k označení datového typu v datovém poli.

Hodnota pole L/T mezi 0 a 1500 je délka datového pole rámce; vyšší hodnota označuje typ protokolu.

Obecně platí, že pole L/T je historickým pozůstatkem standardizace Ethernetu v IEEE, která způsobila řadu problémů s kompatibilitou pro zařízení uvedená na trh před rokem 1983. V dnešní době Ethernet a Fast Ethernet nikdy nepoužívají pole L/T. Zadané pole slouží pouze pro koordinaci se softwarem, který zpracovává rámce (tedy s protokoly). Jediným skutečně standardním účelem pole L / T je ale jeho použití jako pole délky - specifikace 802.3 ani nezmiňuje jeho možné použití jako pole datového typu. Norma uvádí: "Rámce s hodnotou pole délky větší, než je uvedeno v článku 4.4.2, mohou být ignorovány, vyřazeny nebo použity soukromě. Použití těchto rámců je mimo rozsah této normy."

Shrneme-li to, co bylo řečeno, poznamenáváme, že pole L/T je primárním mechanismem, kterým typ rámu. Fast Ethernet a Ethernetové rámce, ve kterých je nastavena délka L / T pole (hodnota L / T 802.3, rámce, ve kterých je datový typ nastaven hodnotou stejného pole (hodnota L / T > 1500) se nazývají rámy Ethernet- II nebo DIX.

Datové pole

V datovém poli obsahuje informace, které jeden uzel posílá druhému. Na rozdíl od jiných polí, která ukládají velmi specifické informace, může datové pole obsahovat téměř jakékoli informace, pokud je jeho velikost alespoň 46 a ne více než 1500 bajtů. Jak je obsah datového pole formátován a interpretován, je určeno protokoly.

Pokud potřebujete odeslat data kratší než 46 bajtů, vrstva LLC přidá bajty s neznámou hodnotou na konec dat, tzv. bezvýznamné údaje(data podložky). Výsledkem je, že délka pole bude 46 bajtů.

Pokud je rámec typu 802.3, pak pole L / T udává množství platných dat. Pokud se například odesílá 12bajtová zpráva, pak pole L / T obsahuje hodnotu 12 a datové pole obsahuje 34 dalších nevýznamných bajtů. Přidání nevýznamných bajtů iniciuje vrstvu Fast Ethernet LLC a je obvykle implementováno v hardwaru.

Funkce vrstvy MAC nespecifikuje obsah pole L / T – software ano. Nastavení hodnoty tohoto pole téměř vždy provádí ovladač síťového rozhraní.

Kontrolní součet snímku

Sekvence kontroly snímků (PCS) zajišťuje, že přijaté snímky nejsou poškozeny. Při vytváření přenášeného rámce na úrovni MAC se používá speciální matematický vzorec CRC(Cyclic Redundancy Check), navržený pro výpočet 32bitové hodnoty. Výsledná hodnota se umístí do pole FCS snímku. Hodnoty všech bajtů rámce jsou dodávány na vstup prvku vrstvy MAC, který vypočítává CRC. Pole FCS je primárním a nejdůležitějším mechanismem pro detekci a opravu chyb Fast Ethernet. Počínaje prvním bajtem cílové adresy a konče posledním bajtem datového pole.

DSAP a hodnoty pole SSAP

Fast Ethernet – specifikace IEEE 802.3 u, oficiálně přijatá 26. října 1995, definuje standard protokolu datového spoje pro sítě pracující s měděnými i optickými kabely rychlostí 100 Mb/s. Nová specifikace je nástupcem standardu Ethernet IEEE 802.3, používá stejný formát rámce, mechanismus přístupu k médiím CSMA / CD a hvězdicovou topologii. Pro zvýšení propustnosti se vyvinulo několik prvků konfigurace fyzické vrstvy, včetně typů kabelů, délek segmentů a počtu rozbočovačů.

Fyzická vrstva

Standard Fast Ethernet definuje tři typy 100 Mbps Ethernet signalizačních médií.

· 100Base-TX - dva kroucené páry vodičů. Přenos se provádí v souladu se standardem pro přenos dat na zkrouceném fyzickém médiu, který vyvinula ANSI (American National Standards Institute - American National Standards Institute). Vinutý datový kabel může být stíněný nebo nestíněný. Používá algoritmus kódování dat 4B / 5B a metodu fyzického kódování MLT-3.

· 100Base-FX - dvoužilový, optický kabel. Přenos je rovněž prováděn v souladu se standardem ANSI pro přenos dat v médiích s optickými vlákny. Používá 4B / 5B algoritmus kódování dat a metodu fyzického kódování NRZI.

· 100Base-T4 je speciální specifikace vyvinutá výborem IEEE 802.3u. Podle této specifikace je přenos dat prováděn po čtyřech kroucených párech telefonního kabelu, který se nazývá kabel UTP kategorie 3. Používá algoritmus kódování dat 8B / 6T a metodu fyzického kódování NRZI.

Multimodální kabel

Tento typ kabelu z optických vláken používá vlákno s jádrem o délce 50 nebo 62,5 mikrometru a vnějším pláštěm o délce 125 mikrometrů. Takový kabel se nazývá 50/125 (62,5 / 125) mikrometrový vícevidový optický kabel. K přenosu světelného signálu po multimodovém kabelu slouží LED transceiver s vlnovou délkou 850 (820) nanometrů. Pokud multimódový kabel spojuje dva porty přepínačů pracujících v plně duplexním režimu, pak může být dlouhý až 2000 metrů.

Jednorežimový kabel

Singlemode vlákno má menší průměr jádra 10 mikrometrů než multimode vlákno a používá laserový transceiver pro přenos přes singlemode kabel, což společně zajišťuje efektivní přenos na dlouhé vzdálenosti. Vlnová délka přenášeného světelného signálu se blíží průměru jádra, což je 1300 nanometrů. Toto číslo je známé jako vlnová délka s nulovou disperzí. V jednovidovém kabelu je rozptyl a ztráta signálu velmi nízká, což umožňuje přenos světelných signálů na velké vzdálenosti než v případě multividového vlákna.

38. Technologie Gigabit Ethernet, obecná charakteristika, specifikace fyzického prostředí, základní pojmy.
3.7.1. Obecná charakteristika normy

Brzy poté, co se produkty Fast Ethernet dostaly na trh, začali síťoví integrátoři a správci pociťovat určitá omezení při budování podnikových sítí. V mnoha případech servery připojené přes kanál 100 Mb/s přetížily páteřní sítě, které také pracují rychlostí 100 Mb/s – páteřní sítě FDDI a Fast Ethernet. Byla potřeba další úroveň hierarchie rychlosti. V roce 1995 mohly vyšší rychlost poskytovat pouze ATM přepínače a v té době neexistovaly vhodné prostředky pro migraci této technologie do lokálních sítí (ačkoli byla počátkem roku 1995 přijata specifikace LAN Emulation - LANE, její praktická implementace byl ještě vpředu), měly být realizovány v téměř nikdo se neodvážil do místní sítě. Kromě toho se technologie ATM vyznačovala velmi vysokou úrovní nákladů.

Další krok, který podnikla IEEE, se tedy zdál logický – 5 měsíců po konečném přijetí standardu Fast Ethernet v červnu 1995 bylo IEEE High Speed ​​​​Technology Research Group nařízeno, aby prozkoumala možnost vývoje standardu Ethernet s ještě vyšší bitovou rychlost.

V létě 1996 byla oznámena skupina 802.3z, která měla vyvinout protokol podobný Ethernetu, jak jen to bude možné, ale s přenosovou rychlostí 1000 Mbps. Stejně jako u Fast Ethernetu byla zpráva přijata zastánci Ethernetu s velkým nadšením.

Hlavním důvodem nadšení byla vyhlídka na stejně hladkou migraci páteřních sítí na gigabitový Ethernet, podobnou migraci přetížených ethernetových segmentů umístěných na nižších úrovních síťové hierarchie na Fast Ethernet. Navíc již byly k dispozici zkušenosti s přenosem dat gigabitovými rychlostmi, a to jak v teritoriálních sítích (technologie SDH), tak v lokálních sítích – technologie Fibre Channel, která se používá především pro připojení vysokorychlostních periferií k velkým počítačům a přenos dat po vláknech -optický kabel od rychlosti blízké gigabitu pomocí redundantního kódu 8B / 10B.

První verze standardu byla přezkoumána v lednu 1997 a standard 802.3z byl nakonec přijat 29. června 1998 na zasedání výboru IEEE 802.3. Práce na implementaci gigabitového Ethernetu na kroucené dvoulinkě kategorie 5 byly převedeny na speciální komisi 802.3ab, která již posoudila několik verzí návrhu tohoto standardu a od července 1998 se projekt značně ustálil. Konečné přijetí standardu 802.3ab se očekává v září 1999.

Bez čekání na přijetí standardu některé společnosti uvedly do léta 1997 první zařízení Gigabit Ethernet na kabelu z optických vláken.

Hlavní myšlenkou vývojářů standardu Gigabit Ethernet je co nejvíce zachovat myšlenky klasické ethernetové technologie při dosažení bitové rychlosti 1000 Mbps.

Vzhledem k tomu, že při vývoji nové technologie je přirozené očekávat určité technické inovace, které sledují obecný směr vývoje síťových technologií, je důležité poznamenat, že gigabitový Ethernet, stejně jako jeho pomalejší protějšky, na úrovni protokolu nebude Podpěra, podpora:

• kvalita služeb;
• redundantní připojení;
• testování provozuschopnosti uzlů a zařízení (v druhém případě - s výjimkou testování port-to-port komunikace, jako je tomu u Ethernetu 10Base-T a 10Base-F a Fast Ethernetu).

Všechny tři jmenované vlastnosti jsou považovány za velmi perspektivní a užitečné v moderních sítích a zejména v sítích blízké budoucnosti. Proč je autoři gigabitového Ethernetu opouštějí?

Hlavní myšlenkou vývojářů technologie Gigabit Ethernet je, že existuje a nadále bude existovat poměrně málo sítí, ve kterých bude vysoká rychlost páteře a schopnost přidělovat prioritní pakety v přepínačích dostatečná k zajištění kvality. dopravních služeb pro všechny klienty sítě. A pouze v ojedinělých případech, kdy je páteř dostatečně zatížena a požadavky na kvalitu služby jsou velmi přísné, je nutné použít technologii ATM, která svou vysokou technickou náročností zaručuje kvalitu služby pro všechny hlavní druhy dopravy.

39. Systém strukturální kabeláže používaný v síťových technologiích.
Structured Cabling System (SCS) je soubor spínacích prvků (kabelů, konektorů, konektorů, cross-over panelů a rozvaděčů) a také technika jejich společného použití, která umožňuje vytvářet pravidelné, snadno rozšiřitelné komunikační struktury v počítačové sítě.

Systém strukturované kabeláže je jakýmsi „konstruktérem“, s jehož pomocí projektant sítě sestaví požadovanou konfiguraci ze standardních kabelů propojených standardními konektory a zapnutých standardních cross-over panelů. V případě potřeby lze snadno změnit konfiguraci připojení - přidat počítač, segmentovat, přepnout, odebrat nepotřebná zařízení a také změnit připojení mezi počítači a rozbočovači.

Při budování systému strukturované kabeláže se předpokládá, že každé pracoviště v podniku by mělo být vybaveno zásuvkami pro připojení telefonu a počítače, i když to v tuto chvíli není potřeba. To znamená, že dobrý systém strukturované kabeláže je nadbytečný. To může v budoucnu ušetřit peníze, protože změny připojení nových zařízení lze provést opětovným připojením stávajících kabelů.

Typická hierarchická struktura systému strukturované kabeláže zahrnuje:

• horizontální podsystémy (v rámci podlaží);
• vertikální podsystémy (uvnitř budovy);
• subsystém kampusu (v rámci jednoho území s několika budovami).

Horizontální subsystém spojuje podlahovou seřaďovací skříň s výstupy uživatelů. Subsystémy tohoto typu odpovídají podlažím budovy. Vertikální subsystém spojuje seřaďovací skříně každého patra s centrálním dispečinkem budovy. Dalším krokem v hierarchii je kampusový subsystém, který propojuje několik budov s hlavním dispečinkem celého kampusu. Tato část kabelážního systému je běžně označována jako páteř.

Použití strukturované kabeláže místo chaotických kabelů má mnoho výhod.

· Všestrannost. Systém strukturované kabeláže s promyšlenou organizací se může stát jednotným médiem pro přenos počítačových dat v místní počítačové síti, organizaci místní telefonní sítě, přenos obrazových informací a dokonce i přenos signálů z protipožárních čidel nebo bezpečnostních systémů. To vám umožňuje automatizovat mnoho procesů kontroly, monitorování a řízení ekonomických služeb a systémů podpory života podniku.

· Zvýšená životnost. Zastarání dobře strukturovaného kabelážního systému může být 10-15 let.

· Snížení nákladů na přidávání nových uživatelů a změnu jejich umístění. Je známo, že náklady na kabelový systém jsou značné a nejsou určeny především náklady na kabel, ale náklady na jeho položení. Proto je výhodnější provést jednorázovou práci na pokládce kabelu, případně s velkou rezervou na délku, než provést pokládku několikrát a prodloužit délku kabelu. S tímto přístupem se veškerá práce na přidání nebo přesunutí uživatele zredukuje na připojení počítače ke stávající zásuvce.

· Možnost snadného rozšíření sítě. Systém strukturované kabeláže je modulární, a proto se snadno rozšiřuje. Například lze do kmene přidat novou podsíť, aniž by to ovlivnilo stávající podsítě. Typ kabelu můžete změnit v samostatné podsíti nezávisle na zbytku sítě. Systém strukturované kabeláže je základem pro rozdělení sítě do snadno ovladatelných logických segmentů, protože sama je již rozdělena na fyzické segmenty.

· Poskytování efektivnější služby. Systém strukturované kabeláže se snadněji obsluhuje a řeší problémy než sběrnicová kabeláž. V případě sběrnicové kabeláže vede porucha některého ze zařízení nebo spojovacích prvků k obtížně lokalizovatelné poruše celé sítě. V systémech strukturované kabeláže selhání jednoho segmentu neovlivní ostatní, protože agregace segmentů se provádí pomocí rozbočovačů. Koncentrátory diagnostikují a lokalizují vadnou oblast.

· Spolehlivost. Systém strukturované kabeláže má zvýšenou spolehlivost, protože výrobce takového systému garantuje nejen kvalitu jeho jednotlivých komponent, ale také jejich kompatibilitu.

40. Huby a síťové adaptéry, princip, použití, základní pojmy.
Rozbočovače spolu se síťovými adaptéry a kabeláží představují minimální množství zařízení, které lze použít k vytvoření místní sítě. Taková síť bude představovat společné sdílené prostředí.

Síťový adaptér (karta síťového rozhraní, NIC) spolu se svým ovladačem implementuje druhou, linkovou vrstvu modelu otevřených systémů ve finálním síťovém uzlu - počítači. Přesněji řečeno, v síťovém operačním systému dvojice adaptér a ovladač plní pouze funkce fyzické vrstvy a vrstvy MAC, zatímco vrstva LLC je obvykle implementována modulem operačního systému, který je stejný pro všechny ovladače a síťové adaptéry. Vlastně by to tak mělo být v souladu s modelem zásobníku protokolů IEEE 802. Například ve Windows NT je úroveň LLC implementována v modulu NDIS, který je společný pro všechny ovladače síťového adaptéru bez ohledu na to, jakou technologii ovladač podporuje.

Síťový adaptér spolu s ovladačem provádějí dvě operace: přenos rámce a příjem.

U adaptérů pro klientské počítače se velká část práce přesouvá na ovladač, díky čemuž je adaptér jednodušší a levnější. Nevýhodou tohoto přístupu je vysoká míra vytížení centrálního procesoru počítače rutinními pracemi na přenášení rámců z RAM počítače do sítě. Centrální procesor je nucen vykonávat tuto práci namísto provádění úloh uživatelské aplikace.

Síťový adaptér musí být nakonfigurován před instalací do počítače. Konfigurace adaptéru obvykle určuje IRQ používané adaptérem, kanál DMA (pokud adaptér podporuje režim DMA) a základní adresu I/O portů.

Téměř ve všech moderních technologiích lokálních sítí je definováno zařízení, které má několik stejných jmen - rozbočovač(koncentrátor), rozbočovač (hub), opakovač (opakovač). V závislosti na oblasti použití tohoto zařízení se výrazně mění skladba jeho funkcí a design. Pouze hlavní funkce zůstává nezměněna - je opakování rámu buď na všech portech (jak je definováno ve standardu Ethernet), nebo pouze na některých portech, podle algoritmu definovaného odpovídajícím standardem.

Hub má obvykle několik portů, ke kterým jsou připojeny koncové uzly sítě - počítače - pomocí samostatných fyzických segmentů kabelu. Koncentrátor spojuje jednotlivé fyzické segmenty sítě do jediného sdíleného prostředí, do kterého se přistupuje v souladu s jedním z uvažovaných LAN protokolů - Ethernet, Token Ring atd. technologiemi produkovaly vlastní rozbočovače - Ethernet; Token Ring; FDDI a 100VG-AnyLAN. Pro konkrétní protokol se někdy používá vlastní, vysoce specializovaný název tohoto zařízení, který přesněji odráží jeho funkce nebo se používá z tradice, např. pro koncentrátory Token Ring je charakteristický název MSAU.

Každý hub vykonává nějakou základní funkci definovanou v odpovídajícím protokolu technologie, kterou podporuje. Přestože je tato funkce do určité míry definována v technologickém standardu, při implementaci se mohou rozbočovače od různých výrobců lišit v detailech, jako je počet portů, podpora několika typů kabelů atd.

Kromě hlavní funkce může hub plnit řadu doplňkových funkcí, které buď nejsou ve standardu definovány vůbec, nebo jsou volitelné. Například rozbočovač Token Ring může vykonávat funkci vypnutí nefunkčních portů a přepnutí na záložní kruh, ačkoli takové možnosti nejsou ve standardu popsány. Hub se ukázal jako pohodlné zařízení pro provádění dalších funkcí, které usnadňují sledování a provoz sítě.

41. Použití můstků a přepínačů, principy, vlastnosti, příklady, omezení
Strukturování pomocí mostů a spínačů

síť lze rozdělit na logické segmenty pomocí dvou typů zařízení – mostů a/nebo přepínačů (switch, switch hub).

Most a přepínač jsou funkční dvojčata. Obě tato zařízení posouvají snímky na základě stejných algoritmů. Mosty a přepínače používají dva typy algoritmů: algoritmus průhledný most, popsané ve standardu IEEE 802.1D nebo v algoritmu zdrojový směrovací most od IBM pro sítě Token Ring. Tyto standardy byly vyvinuty dlouho předtím, než byl představen první přepínač, proto používají termín „most“. Když se zrodil první model průmyslového přepínače pro technologii Ethernet, prováděl stejný algoritmus předávání rámců IEEE 802.ID, který byl vyvíjen pomocí mostů lokálních a globálních sítí již tucet let.

Hlavní rozdíl mezi přepínačem a mostem je v tom, že most zpracovává snímky sekvenčně, zatímco přepínač zpracovává snímky paralelně. Tato okolnost je způsobena skutečností, že mosty se objevily v dobách, kdy byla síť rozdělena na malý počet segmentů a provoz mezi segmenty byl malý (dodržoval pravidlo 80 na 20 %).

Dnes mosty stále fungují v sítích, ale pouze na poměrně pomalých globálních spojích mezi dvěma vzdálenými LAN. Tyto mosty se nazývají vzdálené mosty a fungují stejným způsobem jako 802.1D nebo zdrojové směrování.

Transparentní mosty mohou kromě přenosu rámců v rámci stejné technologie překládat protokoly LAN, jako je Ethernet na Token Ring, FDDI na Ethernet atd. Tato vlastnost transparentních mostů je popsána ve standardu IEEE 802.1H.

V následujícím budeme zařízení, které posouvá snímky pomocí mostního algoritmu a pracuje v lokální síti, nazývat moderním termínem „přepínač“. Při popisu samotných algoritmů 802.1D a Source Routing v další části budeme zařízení tradičně nazývat most, jak se ve skutečnosti v těchto standardech nazývá.

42. Switche pro lokální sítě, protokoly, režimy provozu, příklady.
Každý z 8 portů 10Base-T je obsluhován jedním Ethernet Packet Processor (EPP). Kromě toho má přepínač systémový modul, který koordinuje práci všech procesorů EPP. Systémový modul udržuje obecnou tabulku adres přepínače a zajišťuje správu přepínače SNMP. K přenosu rámců mezi porty se používá přepínací tkanina, podobná těm, které se nacházejí v telefonních přepínačích nebo víceprocesorových počítačích, spojující více procesorů s více paměťovými moduly.

Spínací matice funguje na principu přepínání kanálů. Pro 8 portů může matice poskytovat 8 současných interních kanálů při polovičním duplexním provozu portu a 16 při plně duplexním provozu, kdy vysílač a přijímač každého portu pracují nezávisle na sobě.

Když rámec dorazí na port, procesor EPP uloží prvních několik bajtů rámce do vyrovnávací paměti, aby mohl přečíst cílovou adresu. Po obdržení cílové adresy se procesor okamžitě rozhodne přenést paket, aniž by čekal na příchod zbývajících bajtů rámce.

Pokud je potřeba přenést rámec na jiný port, procesor se obrátí na přepínací matici a pokusí se v ní ustavit cestu, která spojí jeho port s portem, přes který jde cesta k cílové adrese. Přepínací struktura to může udělat pouze v případě, že je cílový port v tu chvíli volný, to znamená, že není připojen k jinému portu; pokud je port zaneprázdněn, pak, jako v každém zařízení s přepojováním okruhů, matice selže v připojení. V tomto případě je rámec plně ukládán do vyrovnávací paměti procesorem vstupního portu, načež procesor čeká, až se výstupní port uvolní a přepínací matice vytvoří požadovanou cestu. Jakmile je požadovaná cesta stanovena, bajty rámce ve vyrovnávací paměti jsou odeslány které jsou přijímány procesorem výstupního portu. Jakmile downstream procesor přistoupí k připojenému ethernetovému segmentu pomocí CSMA / CD algoritmu, bajty rámce jsou okamžitě přeneseny do sítě. Popsaný způsob přenosu rámce bez jeho plného ukládání do vyrovnávací paměti se nazývá „on-the-fly“ nebo „cut-through“ přepínání. Hlavním důvodem pro zlepšení výkonu sítě při použití přepínače je paralelní zpracování více snímků Tento efekt je znázorněn na Obr. 4.26. Obrázek znázorňuje ideální stav z hlediska zlepšení výkonu, kdy čtyři z osmi portů přenášejí data maximální rychlostí 10 Mb/s pro protokol Ethernet a tato data přenášejí bez konfliktu na další čtyři porty přepínače - datové toky mezi uzly sítě jsou distribuovány tak, že každý port přijímající rámec má svůj vlastní výstupní port. Pokud switch zvládne zpracovat vstupní provoz i při maximální rychlosti příchozích rámců na vstupní porty, pak bude celkový výkon switche v daném příkladu 4x10 = 40 Mbps a při zobecnění příkladu pro N portů - (N / 2) xlO Mbps. Přepínač prý poskytuje každé stanici nebo segmentu připojenému k jeho portům vyhrazenou protokolovou šířku pásma.Situace v síti se přirozeně nevyvíjí vždy tak, jak je znázorněno na Obr. 4.26. Pokud dvě stanice, například stanice připojené k portům 3 a 4, zároveň potřebujete zapisovat data na stejný server připojený k portu 8, pak přepínač nebude schopen přidělit datový tok 10 Mbps každé stanici, protože port 5 nemůže přenášet data rychlostí 20 Mbps. Rámce stanic budou čekat ve vnitřních frontách vstupních portů 3 a 4, až se port uvolní 8 pro přenos dalšího snímku. Je zřejmé, že dobrým řešením pro takovou distribuci datových toků by bylo připojení serveru na vysokorychlostní port, například Fast Ethernet. sítí, je jeho vysoký výkon, vývojáři přepínačů se ho snaží uvolnit tímto způsobem tzv neblokování modely spínačů.

43. Algoritmus transparentního můstku.
Transparentní mosty jsou pro síťové adaptéry koncových uzlů neviditelné, protože nezávisle vytvářejí speciální tabulku adres, na základě které se můžete rozhodnout, zda potřebujete přenést příchozí rámec do jiného segmentu nebo ne. Když jsou použity transparentní mosty, síťové adaptéry fungují stejným způsobem jako v případě jejich nepřítomnosti, to znamená, že neprovádějí žádnou další akci, aby rám dostaly přes most. Algoritmus transparentního přemostění je nezávislý na technologii LAN, ve které je most instalován, takže transparentní ethernetové mosty fungují přesně jako transparentní mosty FDDI.

Transparentní most vytváří svou tabulku adres na základě pasivního monitorování provozu cirkulujícího v segmentech připojených k jeho portům. V tomto případě most bere v úvahu adresy zdrojů datových rámců přicházejících na porty mostu. Na základě adresy zdroje rámce most usoudí, že tento uzel patří do jednoho nebo jiného segmentu sítě.

Zvažte proces automatického vytvoření tabulky adres mostu a její použití na příkladu jednoduché sítě znázorněné na Obr. 4.18.

Rýže. 4.18. Jak funguje průhledný most

Most spojuje dva logické segmenty. Segment 1 se skládá z počítačů připojených jednou délkou koaxiálního kabelu k portu 1 můstku a segment 2 se skládá z počítačů připojených jinou délkou koaxiálního kabelu k portu 2 můstku.

Každý mostový port se chová jako koncový bod na svém segmentu s jednou výjimkou – mostový port nemá vlastní MAC adresu. Přístav mostu funguje v tzv slibný režim zachytávání paketů, kdy jsou všechny pakety přicházející na port uloženy ve vyrovnávací paměti. V tomto režimu most monitoruje veškerý provoz přenášený v segmentech, které jsou k němu připojeny, a využívá pakety procházející přes něj ke studiu složení sítě. Protože všechny pakety jsou zapisovány do vyrovnávací paměti, nepotřebuje most adresu portu.

Most v počátečním stavu neví nic o počítačích, se kterými jsou ke každému z jeho portů připojeny MAC adresy. Proto v tomto případě most jednoduše přenese jakýkoli zachycený a uložený rámec na všech svých portech kromě toho, ze kterého byl tento rámec přijat. V našem příkladu má most pouze dva porty, takže přenáší rámce z portu 1 na port 2 a naopak. Když se most chystá přenést rámec ze segmentu do segmentu, například ze segmentu 1 do segmentu 2, pokusí se znovu o přístup k segmentu 2 jako koncovému uzlu podle pravidel přístupového algoritmu, v tomto příkladu podle pravidla CSMA / CD algoritmu.

Současně s přenosem rámce na všechny porty se most dozví zdrojovou adresu rámce a provede nový záznam o jeho příslušnosti do své tabulky adres, které se také říká filtrovací nebo směrovací tabulka.

Poté, co most projde fází učení, může fungovat efektivněji. Při příjmu rámce směrovaného např. z počítače 1 do počítače 3 prohledá tabulku adres pro shodu jejích adres s cílovou adresou 3. Protože takový záznam existuje, most provede druhou fázi analýzy tabulky - kontroluje, zda jsou počítače se zdrojovými adresami (v našem případě adresa 1) a cílovou adresou (adresa 3) v jednom segmentu. Protože v našem příkladu jsou v různých segmentech, operaci provede most přeposílání rámec - přenáší rámec na jiný port, který předtím přijal přístup k jinému segmentu.

Pokud je cílová adresa neznámá, pak most přenáší rámec na všechny své porty, kromě portu - zdroje rámce, jako v počáteční fázi procesu učení.

44. Mosty se směrováním ze zdroje.
Zdrojově směrované přemostění se používá k propojení Token Ring a FDDI kroužků, i když pro stejný účel lze použít i transparentní přemostění. Source Routing (SR) je založeno na tom, že vysílající stanice vloží do rámce odeslaného do jiného ringu všechny adresové informace o mezilehlých můstcích a prstencích, kterými musí rámec projít, než vstoupí do kruhu, ke kterému je stanice připojena.

Podívejme se na principy fungování Source Routing bridge (dále jen SR-bridge) na příkladu sítě znázorněné na Obr. 4.21. Síť se skládá ze tří kruhů spojených třemi mosty. Kruhy a mosty mají identifikátory pro definování trasy. SR-mosty nevytvářejí tabulku adres, ale při posouvání rámců využívají informace dostupné v odpovídajících polích datového rámce.

Obr. 4.21.Směrovací mosty zdroje

Po přijetí každého paketu se můstek SR pouze musí podívat na pole směrovacích informací (RIF, v rámci Token Ring nebo FDDI) pro svůj vlastní identifikátor. A pokud je tam přítomen a doprovázen identifikátorem prstenu, který je k tomuto můstku připojen, pak v tomto případě můstek zkopíruje příchozí rámec do zadaného prstenu. Jinak se rámeček nezkopíruje do druhého kroužku. V každém případě je původní kopie rámce vrácena přes původní kruh odesílající stanice, a pokud byla přenesena do jiného kruhu, pak bity A (rozpoznaná adresa) a C (zkopírovaný rámec) bitů polí stavu rámce jsou nastavte na 1, abyste informovali vysílající stanici, že rámec byl přijat cílovou stanicí (v tomto případě byl přenesen můstkem do jiného kruhu).

Vzhledem k tomu, že informace o směrování v rámci není potřeba vždy, ale pouze pro přenos rámce mezi stanicemi připojenými k různým kruhům, je přítomnost pole RIF v rámci indikována nastavením individuální / skupinové adresy (I / G) na 1 bit ( v tomto případě se tento bit nepoužije, jak bylo zamýšleno, protože zdrojová adresa je vždy individuální).

RIF má třídílné kontrolní podpole.

• Typ rámu definuje typ pole RIF. Existují různé typy polí RIF používaných k nalezení trasy a k odeslání rámce podél známé trasy.
• Maximální délka pole používá můstek ke spojení prstenců, které mají jinou hodnotu MTU. Pomocí tohoto pole můstek oznámí stanici maximální možnou délku rámce (tj. minimální hodnotu MTU podél celé vícedílné trasy).
• Délka pole RIF je nezbytné, protože počet deskriptorů trasy, které specifikují identifikátory zkřížených kruhů a mostů, není předem znám.

Aby algoritmus zdrojového směrování fungoval, používají se dva další typy rámců - rámec vysílání s jednou cestou (SRBF) a rámec vysílání pro všechny cesty (ARBF).

Všechny SR bridge musí být administrátorem ručně konfigurovány tak, aby posílaly ARBF rámce na všechny porty kromě zdrojového portu rámce a pro SRBF rámce musí být některé mostové porty blokovány, aby v síti nebyly žádné smyčky.

Výhody a nevýhody zdrojových směrovacích mostů

45. Spínače: technické provedení, funkce, vlastnosti ovlivňující jejich činnost.
Vlastnosti technické realizace přepínačů. Mnoho přepínačů první generace bylo podobných směrovačům, to znamená, že byly založeny na univerzální centrální procesorové jednotce připojené k portům rozhraní prostřednictvím interní vysokorychlostní sběrnice. Hlavní nevýhodou těchto přepínačů byla jejich nízká rychlost. Univerzální procesor si v žádném případě nedokázal poradit s velkým objemem specializovaných operací pro přenos rámců mezi moduly rozhraní. Kromě procesorových čipů pro úspěšný neblokující provoz potřebuje přepínač také vysokorychlostní uzel pro přenos rámců mezi čipy portového procesoru. V současné době přepínače používají jedno ze tří schémat jako základ, na kterém je takový výměnný uzel postaven:

• spínací matice;
• sdílená vícevstupová paměť;
• společný autobus.

Dnes je téměř nemožné najít v prodeji notebook nebo základní desku bez integrované síťové karty, nebo dokonce dvou. Všechny mají jeden konektor - RJ45 (přesněji 8P8C), ale rychlost ovladače se může o řád lišit. U levných modelů je to 100 megabitů za sekundu (Fast Ethernet), u dražších - 1000 (Gigabit Ethernet).

Pokud váš počítač nemá vestavěný LAN řadič, pak se s největší pravděpodobností již jedná o „starce“ založeného na procesoru Intel Pentium 4 nebo AMD Athlon XP a také jejich „předky“. Takové „dinosaury“ lze „spřátelit“ s drátovou sítí pouze instalací diskrétní síťové karty s PCI slotem, protože sběrnice PCI Express v době jejich zrodu neexistovaly. Ale i pro sběrnici PCI (33 MHz) jsou vyráběny síťové karty, které podporují nejaktuálnější standard Gigabit Ethernet, i když jeho šířka pásma nemusí stačit k plnému využití vysokorychlostního potenciálu gigabitového řadiče.

Ale i v případě 100megabitové integrované síťové karty si budou muset ti, kteří se chystají „upgradovat“ na 1000 megabitů, pořídit diskrétní adaptér. Nejlepší možností by bylo koupit řadič PCI Express, který poskytne maximální rychlost sítě, pokud je samozřejmě v počítači přítomen odpovídající konektor. Je pravda, že mnozí dají přednost kartě PCI, protože jsou mnohem levnější (cena začíná doslova od 200 rublů).

Jaké jsou praktické výhody přechodu z Fast Ethernet na Gigabit Ethernet? Jak rozdílná je skutečná rychlost přenosu dat verzí PCI síťových karet a PCI Express? Bude rychlost běžného pevného disku stačit k plnému načtení gigabitového kanálu? Odpovědi na tyto otázky najdete v tomto materiálu.

Účastníci testu

K testování byly vybrány tři nejlevnější diskrétní síťové karty (PCI - Fast Ethernet, PCI - Gigabit Ethernet, PCI Express - Gigabit Ethernet), protože je po nich největší poptávka.

Síťová karta 100 Mbps PCI je zastoupena modelem Acorp L-100S (cena začíná na 110 rublech), který používá čipovou sadu Realtek RTL8139D, nejoblíbenější pro levné karty.

Síťová karta PCI 1000 Mbps je zastoupena modelem Acorp L-1000S (cena začíná od 210 rublů), který je založen na čipu Realtek RTL8169SC. Jde o jedinou kartu s chladičem na čipsetu – zbytek účastníků testu dodatečné chlazení nepotřebuje.

Síťová karta 1000 Mbps PCI Express je zastoupena modelem TP-LINK TG-3468 (cena začíná na 340 rublech). A nebylo to výjimkou – je založen na čipsetu RTL8168B, který vyrábí také Realtek.

Vzhled síťové karty

Čipsety z těchto rodin (RTL8139, RTL816X) lze vidět nejen na diskrétních síťových kartách, ale také integrované na mnoha základních deskách.

Charakteristiky všech tří ovladačů jsou uvedeny v následující tabulce:

Zobrazit tabulku

Šířka pásma PCI sběrnice (1066 Mbit/s) by teoreticky měla stačit na „rozhoupání“ gigabitových síťových karet na plnou rychlost, ale v praxi to stále nemusí stačit. Jde o to, že tento „kanál“ sdílejí všechna zařízení PCI; navíc přenáší servisní informace o údržbě samotné sběrnice. Podívejme se, zda tento předpoklad potvrdí reálná měření rychlosti.

Ještě jedna nuance: naprostá většina moderních pevných disků má průměrnou rychlost čtení maximálně 100 megabajtů za sekundu a často ještě méně. V souladu s tím nebudou schopny poskytnout plné zatížení gigabitového kanálu síťové karty, jehož rychlost je 125 megabajtů za sekundu (1000: 8 = 125). Existují dva způsoby, jak toto omezení obejít. Prvním je spojení dvojice takových pevných disků do pole RAID (RAID 0, striping), přičemž rychlost může být téměř dvojnásobná. Druhým je použití SSD disků, jejichž rychlostní parametry jsou znatelně vyšší než u pevných disků.

Testování

Jako server byl použit počítač s následující konfigurací:

• procesor: AMD Phenom II X4 955 3200 MHz (čtyřjádrový);
• základní deska: ASRock A770DE AM2 + (AMD 770 + AMD SB700 chipset);
• RAM: Hynix DDR2 4 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (v dvoukanálovém režimu);
• grafická karta: AMD Radeon HD 4890 1024 MB DDR5 PCI Express 2.0;
• síťová karta: Realtek RTL8111DL 1000 Mbps (integrovaná na základní desce);
• operační systém: Microsoft Windows 7 Home Premium SP1 (64bitová verze).

Jako klient byl použit počítač s následující konfigurací, do kterého byly nainstalovány testované síťové karty:

• procesor: AMD Athlon 7850 2800 MHz (dvoujádrový);
• základní deska: MSI K9A2GM V2 (MS-7302, AMD RS780 + AMD SB700 chipset);
• RAM: Hynix DDR2 2 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (v dvoukanálovém režimu);
• grafická karta: AMD Radeon HD 3100 256 MB (integrovaná v čipsetu);
• pevný disk: Seagate 7200.10 160 GB SATA2;
• operační systém: Microsoft Windows XP Home SP3 (32bitová verze).

Testy probíhaly ve dvou režimech: čtení a zápis přes síťové připojení z pevných disků (to by mělo ukázat, že mohou být úzkým hrdlem), a také z RAM disků v RAM počítačů napodobujících rychlé SSD disky. Síťové karty byly připojeny přímo pomocí třímetrového propojovacího kabelu (osmijádrový kroucený pár, kategorie 5e).

Rychlost přenosu dat (pevný disk - pevný disk, Mbps)

Reálná rychlost přenosu dat přes 100megabitovou síťovou kartu Acorp L-100S zdaleka nedosahovala teoretického maxima. Obě gigabitové karty sice předčily první zhruba šestinásobně, ale nedokázaly předvést maximální možnou rychlost. Je jasně vidět, že rychlost „spočívala“ na výkonu pevných disků Seagate 7200.10, který při přímém testování na počítači dosahuje v průměru 79 megabajtů za sekundu (632 Mbps).

Mezi síťovými kartami pro sběrnici PCI (Acorp L-1000S) a PCI Express (TP-LINK) není v tomto případě zásadní rozdíl v rychlosti, nepodstatnou výhodu druhé jmenované lze vysvětlit chybou měření. Oba ovladače pracovaly na zhruba šedesát procent své kapacity.

Rychlost přenosu dat (RAM disk - RAM disk, Mbps)

Acorp L-100S podle očekávání vykazoval stejně nízkou rychlost při kopírování dat z vysokorychlostních RAM disků. To je pochopitelné – standard Fast Ethernet již dávno neodpovídá moderní realitě. Ve srovnání s testovacím režimem „pevný disk-pevný disk“ karta Acorp L-1000S Gigabit PCI znatelně zlepšila výkon – výhoda byla asi 36 procent. Ještě působivější náskok předvedla síťová karta TP-LINK TG-3468 – nárůst o zhruba 55 procent.

Zde se projevila vyšší propustnost sběrnice PCI Express - předčila Acorp L-1000S o 14 procent, což již nelze přičítat chybě. Vítěz trochu zaostával za teoretickým maximem, ale rychlost 916 megabitů za sekundu (114,5 Mb/s) stále vypadá působivě – to znamená, že si na dokončení kopírování budete muset počkat téměř o řád méně (v porovnání na Fast Ethernet). Například zkopírování souboru o velikosti 25 GB (typický HD rip v dobré kvalitě) z počítače do počítače bude trvat méně než čtyři minuty a s adaptérem předchozí generace to bude trvat déle než půl hodiny.

Testování ukázalo, že síťové karty Gigabit Ethernet mají oproti řadičům Fast Ethernet obrovskou výhodu (až desetinásobnou). Pokud mají vaše počítače pouze pevné disky, které nejsou sdružené do stripingového pole (RAID 0), pak mezi kartami PCI a PCI Express nebude zásadní rozdíl v rychlosti. V opačném případě, stejně jako při použití produktivních SSD disků, by měly být upřednostněny karty s rozhraním PCI Express, které zajistí nejvyšší možnou rychlost přenosu dat.

Přirozeně je třeba mít na paměti, že ostatní zařízení v síťové „cestě“ (switch, router...) musí podporovat standard Gigabit Ethernet a kategorie kroucené dvoulinky (patch cord) musí být minimálně 5e. Jinak reálná rychlost zůstane na úrovni 100 megabitů za vteřinu. Mimochodem, zpětná kompatibilita se standardem Fast Ethernet zůstává: do gigabitové sítě můžete připojit například notebook se 100megabitovou síťovou kartou, rychlost ostatních počítačů v síti to neovlivní.