Adaptoare Ethernet și Fast Ethernet
Caracteristicile adaptorului
Adaptoare de rețea (NIC, placă de interfață de rețea) Ethernet și Fast Ethernet pot interfața cu un computer prin una dintre interfețele standard:
- Autobuz ISA (Arhitectură standard industrială);
- magistrală PCI (Peripheral Component Interconnect);
- magistrală PC Card (aka PCMCIA);
Adaptoarele proiectate pentru magistrala de sistem ISA (coloana vertebrală) au fost nu cu mult timp în urmă tipul principal de adaptoare. Numărul companiilor care produceau astfel de adaptoare a fost mare, motiv pentru care dispozitivele de acest tip erau cele mai ieftine. Adaptoarele ISA sunt disponibile pe 8 și 16 biți. Adaptoarele pe 8 biți sunt mai ieftine, în timp ce adaptoarele pe 16 biți sunt mai rapide. Adevărat, schimbul de informații prin magistrala ISA nu poate fi prea rapid (în limită - 16 MB / s, în realitate - nu mai mult de 8 MB / s, iar pentru adaptoarele pe 8 biți - până la 2 MB / s). Prin urmare, adaptoare Fast Ethernet, care necesită viteze mari de transmisie pentru o funcționare eficientă, pentru aceasta magistrala de sistem practic nu sunt produse. Autobuzul ISA este de domeniul trecutului.
Magistrala PCI a înlocuit practic magistrala ISA și devine principala magistrală de expansiune pentru computere. Oferă schimb de date pe 32 și 64 de biți și are un randament mare (teoretic până la 264 MB / s), care îndeplinește pe deplin cerințele nu numai Fast Ethernet, ci și Gigabit Ethernet mai rapid. De asemenea, este important ca magistrala PCI să fie utilizată nu numai în computerele IBM, ci și în computerele PowerMac. În plus, acceptă configurația hardware automată Plug-and-Play. Aparent, în viitorul apropiat, majoritatea adaptoare de rețea ... Dezavantajul PCI în comparație cu magistrala ISA este că numărul sloturilor sale de expansiune dintr-un computer este de obicei mic (de obicei 3 sloturi). Dar este exact adaptoare de rețea conectați-vă mai întâi la PCI.
Busul PC Card (fost PCMCIA) este utilizat în prezent numai în computerele notebook. În aceste computere, magistrala PCI internă nu este de obicei direcționată. Interfața PC Card oferă o conexiune simplă la un computer de carduri de expansiune în miniatură, iar cursul de schimb cu aceste carduri este destul de mare. Totuși, din ce în ce mai mult computere laptop dotat cu incorporat adaptoare de rețea, deoarece capacitatea de a accesa rețeaua devine o parte integrantă a setului standard de funcții. Aceste adaptoare de bord sunt din nou conectate la magistrala PCI internă a computerului.
La alegere adaptor de retea orientat către o anumită magistrală, trebuie în primul rând să vă asigurați că există sloturi de expansiune libere pentru această magistrală în computerul conectat la rețea. De asemenea, este necesar să se evalueze laboriozitatea instalării adaptorului achiziționat și perspectivele de lansare a plăcilor de acest tip. Acesta din urmă poate fi necesar în cazul unei defecțiuni a adaptorului.
În sfârșit, sunt mai multe adaptoare de rețea conectarea la computer prin portul LPT paralel (imprimante). Principalul avantaj al acestei abordări este că nu este nevoie să deschideți carcasa computerului pentru a conecta adaptoarele. În plus, în în acest caz adaptoarele nu ocupă resurse ale sistemului informatic, cum ar fi canalele de întrerupere și DMA, precum și adresele de memorie și dispozitive de intrare/ieșire. Cu toate acestea, viteza de schimb de informații între ei și computer în acest caz este mult mai mică decât atunci când se utilizează magistrala de sistem. În plus, necesită mai mult timp procesor pentru a comunica cu rețeaua, încetinind astfel computerul.
Recent, se găsesc tot mai multe computere în care adaptoare de rețea integrat în placa de sistem. Avantajele acestei abordări sunt evidente: utilizatorul nu trebuie să cumpere un adaptor de rețea și să-l instaleze într-un computer. Tot ce trebuie să faceți este să conectați cablul de rețea la un conector extern de pe computer. Cu toate acestea, dezavantajul este că utilizatorul nu poate selecta adaptorul cu cele mai bune performanțe.
Pentru alții caracteristici esentiale adaptoare de rețea pot fi atribuite:
- modalitatea de configurare a adaptorului;
- dimensiunea tablei memorie tamponși modurile de schimb cu acesta;
- capacitatea de a instala un cip de memorie doar pentru citire pe placă pentru pornirea de la distanță (BootROM).
- capacitatea de a conecta adaptorul la diferite tipuri de medii de transmisie (pereche răsucită, cablu coaxial subțire și gros, cablu de fibra optica);
- utilizat de viteza de transmisie a adaptorului prin rețea și prezența funcției de comutare a acestuia;
- posibilitatea de a utiliza adaptorul modului de schimb full-duplex;
- compatibilitatea adaptorului (mai precis, driverul adaptorului) cu software-ul de rețea utilizat.
Configurația de utilizator a adaptorului a fost utilizată în principal pentru adaptoarele proiectate pentru magistrala ISA. Configurarea implică reglarea la utilizarea resurselor sistemului computerului (adrese I/O, canale de întrerupere și acces direct la memorie, memorie tampon și memorie de pornire la distanță). Configurarea poate fi efectuată prin setarea comutatoarelor (jumpers) în poziția dorită sau folosind programul de configurare DOS furnizat cu adaptorul (Jumperless, Configurare software). La lansarea unui astfel de program, utilizatorului i se cere să stabilească configurația hardware folosind un meniu simplu: selectați parametrii adaptorului. Același program vă permite să faceți autotestare adaptor. Parametrii selectați sunt stocați în memoria nevolatilă a adaptorului. În orice caz, atunci când alegeți parametrii, trebuie să evitați conflictele cu dispozitive de sistem computer și cu alte plăci de expansiune.
Adaptorul poate fi configurat automat și în modul Plug-and-Play când computerul este pornit. Adaptoarele moderne acceptă de obicei acest mod, astfel încât pot fi instalate cu ușurință de către utilizator.
La cele mai simple adaptoare, schimbul cu memoria tampon internă a adaptorului (Adaptor RAM) se realizează prin spațiul de adrese al dispozitivelor I/O. În acest caz, nu este necesară configurarea suplimentară a adreselor de memorie. Trebuie specificată adresa de bază a memoriei tampon de memorie partajată. Este alocat zonei memoriei superioare a computerului (
Ethernet în ciuda
pentru tot succesul său, nu a fost niciodată elegant.
NIC-urile au doar rudimentare
conceptul de inteligență. Ei într-adevăr
mai întâi trimiteți pachetul și abia apoi
vezi dacă altcineva a transmis date
simultan cu ei. Cineva a comparat Ethernet-ul cu
o societate în care oamenii pot comunica
unul cu celălalt numai când toată lumea țipă
simultan.
Ca el
predecesor, Fast Ethernet folosește metoda
CSMACD (Acces multiplu Carrier Sense cu
Detectare coliziuni - Medii de acces multiple cu
simțul purtătorului și detectarea coliziunilor).
În spatele acestui acronim lung și de neînțeles
ascunzând o tehnologie foarte simplă. Cand
placa Ethernet ar trebui să trimită un mesaj, atunci
mai întâi așteaptă tăcerea, apoi
trimite un pachet și ascultă în același timp, nu
a trimis cineva un mesaj
simultan cu el. Dacă asta s-a întâmplat atunci
ambele pachete nu ajung la destinatar. Dacă
nu a existat nicio coliziune, dar placa ar trebui să continue
transmite date, încă așteaptă
cu câteva microsecunde înainte din nou
va încerca să trimită un lot nou. aceasta
făcut pentru a se asigura că și alte plăci
putea funcționa și nimeni nu a putut să captureze
canalul este monopol. În caz de coliziune, ambele
dispozitivele tac pentru un mic
interval de timp generat
la întâmplare și apoi luați
o nouă încercare de a transfera date.
Din cauza coliziunilor, nici unul
Ethernet, nici Fast Ethernet vor putea realiza vreodată
performanța sa maximă 10
sau 100 Mbps. De îndată ce începe
creșterea traficului de rețea, temporar
întârzieri între trimiterea pachetelor individuale
sunt reduse, iar numărul de coliziuni
crește. Real
Performanța Ethernet nu poate depăși
70% din lățimea de bandă potențială
capacitatea, și poate chiar mai mică dacă linia
copleșit serios.
Utilizări Ethernet
dimensiunea pachetului este de 1516 octeți, ceea ce este în regulă
potrivit când a fost creat pentru prima dată.
Astăzi acest lucru este considerat un dezavantaj când
Ethernet este folosit pentru comunicare
servere ca servere și linii de comunicație
tind să facă schimburi mari
numărul de pachete mici care
supraincarca reteaua. În plus, Fast Ethernet
impune o limită a distanței dintre
dispozitive conectate - nu mai mult de 100
metri și forțează să se arate
precauţie suplimentară când
proiectarea unor astfel de rețele.
Ethernet a fost primul
proiectat pe baza topologiei magistralei,
când toate dispozitivele erau conectate la un comun
cablu, subțire sau gros. Aplicație
perechea răsucită a schimbat doar parțial protocolul.
Când utilizați un cablu coaxial
ciocnirea a fost determinată deodată de toți
statii. În cazul perechii răsucite
utilizați semnalul „blocare” de îndată ce
stația detectează o coliziune, apoi aceasta
trimite un semnal către hub, acesta din urmă în
la rândul său trimite „gem” tuturor
dispozitivele conectate la acesta.
La
reduce congestionarea, rețelele Ethernet
împărțit în segmente care
se unesc cu poduri si
routere. Acest lucru vă permite să transferați
numai traficul necesar între segmente.
Un mesaj a trecut între doi
stațiile dintr-un segment nu vor
transferat către altul și nu îl va putea apela
suprasarcina.
Astăzi la
construirea unei autostrăzi centrale,
unificarea utilizării serverelor
Ethernet comutat. Switch-urile Ethernet pot
considerată de mare viteză
poduri multiport capabile de
determină independent în care dintre ele
porturile către care este adresat pachetul. Intrerupator
se uită la antetele pachetelor și așa
alcătuiește un tabel care definește
unde este acesta sau acel abonat cu asa ceva
adresă fizică. Asta permite
limitează domeniul de aplicare al pachetului
și reduce probabilitatea de preaplin,
trimițându-l doar la portul corect. Numai
pachetele de difuzare sunt trimise de
toate porturile.
100BaseT
- fratele mai mare 10BaseT
Ideea tehnologiei
Fast Ethernet s-a născut în 1992. in august
anul viitor un grup de producători
a fuzionat în Fast Ethernet Alliance (FEA).
Scopul FEA a fost obținerea
Aprobare formală Fast Ethernet din partea comitetului
802.3 Institutul de Ingineri Electricieni și
radioelectronică (Institutul de Electrică și Electronică
Ingineri, IEEE), de la acest comitet
se ocupă de standarde pentru Ethernet. Noroc
însoţită de tehnologie nouă şi
alianță de sprijin: în iunie 1995
toate procedurile formale au fost finalizate și
Tehnologia Fast Ethernet a fost numită
802.3u.
CU mana usoara IEEE
Fast Ethernet este denumit 100BaseT. Acest lucru este explicat
simplu: 100BaseT este o extensie
Standard 10BaseT cu lățime de bandă de la
10 Mbps până la 100 Mbps. Standardul 100BaseT include
într-un protocol pentru procesarea mai multor
acces purtător de sens și
Detectare coliziuni CSMA / CD (Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection), care este, de asemenea, utilizat în
10BaseT. În plus, Fast Ethernet poate funcționa
cabluri de mai multe tipuri, inclusiv
pereche răsucită. Ambele proprietăți sunt noi
standardele sunt foarte importante pentru potențial
cumpărători și datorită lor 100BaseT
se dovedește a fi o modalitate bună de a migra rețelele
bazat pe 10BaseT.
Principalul
un punct de vânzare pentru 100BaseT
este pe care se bazează Fast Ethernet
tehnologie moștenită. De la Fast Ethernet
se folosește același protocol de transfer
mesaje ca în versiunile Ethernet mai vechi și
sisteme de cabluri ale acestor standarde
compatibil, pentru a trece la 100BaseT de la 10BaseT
necesar
mai mica
investiție de capital decât pentru instalare
alte tipuri de rețele de mare viteză. cu exceptia
în plus, deoarece 100BaseT este
continuarea vechiului standard Ethernet, toate
instrumente și proceduri
analiza rețelei, precum și toate
software lucrând la
rețelele Ethernet mai vechi trebuie, în acest standard,
păstrează capacitatea de lucru.
Prin urmare, mediul 100BaseT va fi familiar
administratori de rețea cu experiență
cu Ethernet. Aceasta înseamnă că va dura pregătirea personalului
mai puțin timp și va costa semnificativ
mai ieftin.
CONSERVARE
Din PROTOCOL
Poate,
cea mai mare utilizare practică a noului
tehnologia a adus decizia de a pleca
protocolul de transfer al mesajelor neschimbat.
Protocolul de transfer al mesajelor, în cazul nostru
CSMA / CD, definește modul în care datele
transmis prin rețea de la un nod la altul
prin sistemul de cabluri. În modelul ISO/OSI
Protocolul CSMA/CD face parte din strat
controlul accesului la media (MAC).
La acest nivel, formatul este definit, în
unde informațiile sunt transmise prin rețea și
modul în care devine dispozitivul de rețea
acces la rețea (sau managementul rețelei) pentru
transmiterea datelor.
Nume CSMA / CD
poate fi împărțit în două părți: Acces multiplu Carrier Sense
și Detectarea coliziunilor. Din prima parte a numelui poți
concluziona cum un nod cu o rețea
adaptorul determină momentul în care acesta
ar trebui trimis un mesaj. În conformitate cu
Protocolul CSMA, nodul de rețea „ascultă” primul
rețea pentru a determina dacă acesta este transmis
acest moment orice alt mesaj.
Dacă este deranjat semnal purtător(ton purtător),
înseamnă că rețeaua este ocupată în prezent cu alta
mesaj - nodul de rețea intră în modul
așteaptă și locuiește în ea până la rețea
va fi lansat. Când vine rețeaua
tăcere, nodul începe să transmită.
De fapt, datele sunt trimise la toate nodurile
rețea sau segment, dar sunt acceptate numai de
nodul căruia îi sunt adresate.
Detectarea coliziunii -
a doua parte a numelui este folosită pentru a rezolva
situații în care două sau mai multe noduri încearcă
trimite mesaje în același timp.
Conform protocolului CSMA, toată lumea este pregătită
transmisie, nodul trebuie mai întâi să asculte rețeaua,
pentru a determina dacă este liberă. Dar,
dacă două noduri ascultă în același timp,
amândoi decid că rețeaua este gratuită și pornesc
transmiteți-vă pachetele în același timp. In acest
situații transmise date
se suprapun unul pe altul (rețea
inginerii îl numesc conflict), și nu unul singur
din mesaje nu ajunge la obiect
destinaţie. Detectarea coliziunilor necesită nodul
ascultat rețeaua și după transmitere
pachet. Dacă se găsește un conflict, atunci
nodul repetă transmisia prin aleatoriu
perioada de timp aleasă și
verifică din nou dacă a apărut un conflict.
TREI TIPURI DE ETHERNET RAPID
Precum și
păstrarea protocolului CSMA/CD, altele importante
soluția a fost proiectarea 100BaseT astfel
pentru a putea fi aplicat
cabluri tipuri diferite- ca acelea
sunt utilizate în versiunile Ethernet mai vechi și
modele mai noi. Standardul definește trei
modificări cu care să lucrați
diferite tipuri de cabluri Fast Ethernet: 100BaseTX, 100BaseT4
și 100BaseFX. Modificările 100BaseTX și 100BaseT4 sunt calculate
pereche răsucită, iar 100BaseFX a fost conceput pentru
cablu optic.
100BaseTX standard
necesită două perechi de UTP sau STP. unu
o pereche este folosită pentru transmisie, cealaltă pentru
recepţie. Aceste cerințe sunt îndeplinite de doi
standard major de cablu: EIA / TIA-568 UTP
Categoria 5 și STP Type 1 de la IBM. În 100BaseTX
prevedere atractivă
modul full duplex atunci când lucrați cu
servere de rețea, precum și utilizarea
doar două din patru perechi de opt nuclee
cablu - rămân celelalte două perechi
gratuit și poate fi folosit în
mai departe pentru a împuternici
retelelor.
Cu toate acestea, dacă tu
merge să funcționeze cu 100BaseTX, folosind for
din acest cablaj de Categoria 5, atunci ar trebui
fi conștient de deficiențele sale. Acest cablu
mai scump decât alte cabluri cu opt fire (de exemplu
Categoria 3). De asemenea, să lucrez cu el
este necesară utilizarea blocurilor punchdown (punchdown
blocuri), conectori și panouri de patch-uri,
îndeplinirea cerințelor categoriei 5.
Trebuie adăugat că pentru sprijin
modul full duplex ar trebui să fie
instalați comutatoare full duplex.
Standard 100BaseT4
diferă în cerinţe mai blânde pentru
cablul pe care îl utilizați. Motivul pentru aceasta este
faptul că 100BaseT4 utilizează
toate cele patru perechi ale unui cablu cu opt fire: unul
pentru transmisie, altul pentru recepție și
celelalte două funcționează ca transmisie,
si la receptie. Astfel, în 100BaseT4 și recepție,
iar transmiterea datelor poate fi efectuată de
trei perechi. Prin descompunerea a 100 Mbps în trei perechi,
100BaseT4 scade frecvența semnalului, deci
destul și mai puțin
cablu de înaltă calitate. Pentru implementare
Pentru rețelele 100BaseT4 sunt potrivite cablurile de Categoria 3 și UTP.
5, precum și UTP Categoria 5 și STP Tip 1.
Avantaj
100BaseT4 este mai puțin rigid
cerințele de cablare. Categoria 3 și
4 sunt mai frecvente și, în plus, ele
semnificativ mai ieftin decât cablurile
Lucruri de categoria 5 de care trebuie să țineți cont înainte
începutul lucrărilor de instalare. Dezavantajele sunt
sunt că 100BaseT4 necesită toate cele patru
perechi și acel full duplex este acesta
nu este suportat de protocol.
Fast Ethernet include
de asemenea, un standard pentru lucrul cu multimode
fibră optică cu miez de 62,5 microni și 125 microni
coajă. Standardul 100BaseFX este axat pe
în principal pe portbagaj - pentru conectare
Repetoare Fast Ethernet într-unul singur
clădire. Beneficii tradiționale
cablurile optice sunt inerente standardului
100BaseFX: imunitate la electromagnetice
zgomot, protecție îmbunătățită a datelor și mare
distanța dintre dispozitivele din rețea.
ALERGĂTOR
DISTANȚE SCURTĂ
Deși Fast Ethernet și
este o continuare a standardului Ethernet,
nicio migrare de la 10BaseT la 100BaseT
să fie privit ca un înlocuitor mecanic
echipamente - pentru aceasta pot
sunt necesare modificări în topologia rețelei.
Teoretic
Limita diametrului segmentului Fast Ethernet
este de 250 de metri; este doar 10
limită de dimensiune teoretică procentuală
Rețea Ethernet (2500 de metri). Această limitare
decurge din natura protocolului CSMA / CD și
viteza de transmisie 100 Mbit/s.
Ce deja
notat mai devreme transmiterea datelor
stația de lucru trebuie să asculte rețeaua în
trecerea timpului pentru a se asigura
că datele au ajuns la stația de destinație.
Într-o rețea Ethernet cu o lățime de bandă de 10
Interval de timp Mbps (de exemplu 10Base5),
post de lucru necesar pentru
ascultarea rețelei pentru un conflict,
este determinată de distanță, care este de 512 biți
cadru (dimensiunea cadrului este specificată în standardul Ethernet)
va trece în timpul procesării acestui cadru de
stație de lucru. Pentru Ethernet cu lățime de bandă
cu o capacitate de 10 Mbps, această distanță este
2500 de metri.
Pe de alta parte,
același cadru de 512 biți (standard 802.3u
atunci specifică un cadru de aceeași dimensiune ca 802.3
este în 512 biți), transmisă de lucru
stație din rețeaua Fast Ethernet, vor trece doar 250 m,
înainte ca stația de lucru să o finalizeze
prelucrare. Dacă stația de recepție ar fi
scos din stația de emisie de către
distanță peste 250 m, atunci cadrul ar putea
intra în conflict cu un alt cadru pe
linii undeva mai departe, iar transmisia
stația, după ce a finalizat transmisia, nu mai este
ar accepta acest conflict. De aceea
diametrul maxim al unei rețele 100BaseT este
250 de metri.
La
folosiți distanța permisă,
aveți nevoie de două repetoare pentru a vă conecta
toate nodurile. Conform standardului,
distanta maxima intre nod si
repetorul este de 100 de metri; în Fast Ethernet,
ca în 10BaseT, distanța dintre
hub-ul și stația de lucru nu sunt
trebuie să depășească 100 de metri. În măsura în care
dispozitive de conectare (repetoare)
introduce intarzieri suplimentare, real
distanța de lucru dintre noduri poate
fi si mai mic. De aceea
pare rezonabil să luăm tot
distanțe cu o anumită marjă.
A lucra la
vor trebui achiziționate distanțe lungi
cablu optic. De exemplu, echipamente
100BaseFX în modul half duplex permite
conectați un comutator la un alt comutator
sau o stație terminală situată pe
distanță de până la 450 de metri unul de celălalt.
Cu 100BaseFX full duplex instalat, puteți
conectați două dispozitive de rețea
distanță de până la doi kilometri.
CUM
INSTALAȚI 100BASET
Pe lângă cabluri,
despre care am discutat deja pentru instalarea Fast
Sunt necesare adaptoare de rețea Ethernet
stații de lucru și servere, hub-uri
100BaseT și, eventual, unele
Comutatoare 100BaseT.
Adaptoare,
necesare pentru organizarea unei rețele 100BaseT,
se numesc adaptoare Ethernet 10/100 Mbps.
Aceste adaptoare sunt capabile să (această cerință
standard 100BaseT) disting în mod independent 10
Mbps de la 100 Mbps. Pentru a servi grupul
servere și stații de lucru transferate
100BaseT, aveți nevoie și de un hub 100BaseT.
Când este pornit
server sau calculator personal cu
cu un adaptor 10/100, acesta din urmă emite un semnal,
anunțând ce poate oferi
lățime de bandă 100 Mbps. Dacă
stație de recepție (cel mai probabil, aceasta
va exista un hub) este de asemenea conceput pentru
lucrează cu 100BaseT, va da un semnal ca răspuns,
la care atât hub-ul cât și PC-ul sau serverul
comută automat la modul 100BaseT. Dacă
hub-ul funcționează doar cu 10BaseT, nu
returnează un semnal și PC-ul sau serverul
va comuta automat în modul 10BaseT.
Cand
configurațiile 100BaseT la scară mică pot fi
folosiți o punte 10/100 sau comutați-l
va asigura comunicarea părții din rețea cu care lucrează
100BaseT, cu rețea preexistentă
10BaseT.
Înşelător
RAPIDITATE
Rezumând totul
cele de mai sus, observăm că, după cum ni se pare,
Fast Ethernet este cel mai bun pentru rezolvarea problemelor
sarcini de vârf ridicate. De exemplu, dacă
un utilizator lucrează cu CAD sau
programe de procesare a imaginilor și
necesită o creștere a debitului
abilitate, atunci Fast Ethernet poate fi
o ieșire bună. Cu toate acestea, dacă
probleme cauzate de exces
utilizatorii din rețea, apoi pornește 100BaseT
încetini schimbul de informații cu aproximativ 50%
încărcarea rețelei - cu alte cuvinte, pe aceeași
nivel ca 10BaseT. Dar până la urmă este
la urma urmei, nimic mai mult decât o extensie.
Laboratorul de testare ComputerPress a testat plăci de rețea Fast Ethernet pentru utilizare în stații de lucru 10/100 Mbit/s. magistrala PCI... Au fost selectate cele mai frecvente plăci utilizate în prezent, cu o capacitate de transfer de 10/100 Mbit/s, deoarece, în primul rând, pot fi utilizate în rețele Ethernet, Fast Ethernet și mixte și, în al doilea rând, promițătoarea tehnologie Gigabit Ethernet ( lățime de bandă de până la 1000 Mbit / s) este încă folosit cel mai des pentru a conecta servere puternice la echipamentul de rețea al nucleului rețelei. Este extrem de important ce echipamente de retea pasiva de calitate (cabluri, prize etc.) sunt folosite in retea. Este bine cunoscut faptul că, dacă un cablu cu pereche răsucită de Categoria 3 este suficient pentru rețelele Ethernet, categoria 5 este necesară pentru Fast Ethernet. Imprăștirea semnalului, imunitatea slabă la zgomot pot reduce semnificativ lățimea de bandă a rețelei.
Scopul testării a fost acela de a determina, în primul rând, indicele de performanță efectivă (Raportul indicelui de performanță / eficiență - denumit în continuare indicele P / E), și numai apoi - valoarea absolută a debitului. Indicele P / E este calculat ca raportul dintre lățimea de bandă a plăcii de rețea în Mbps și procentul de utilizare a procesorului. Acest index este standardul industrial pentru determinarea performanței adaptoarelor de rețea. A fost introdus pentru a lua în considerare utilizarea plăcilor de rețea a resurselor CPU. Acest lucru se datorează faptului că unii producători de adaptoare de rețea încearcă să obțină cele mai bune performanțe utilizând mai multe cicluri de procesor de computer pentru a efectua operațiuni de rețea. Utilizarea redusă a procesorului și lățimea de bandă relativ mare sunt esențiale pentru rularea aplicațiilor de afaceri și multimedia esențiale, precum și pentru sarcinile în timp real.
Am testat cardurile care sunt utilizate cel mai des în prezent pentru stațiile de lucru din rețelele corporative și locale:
- D-Link DFE-538TX
- SMC EtherPower II 10/100 9432TX / MP
- 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM
- Compex RL 100ATX
- Intel EtherExpress PRO / 100 + Management
- CNet PRO-120
- NetGear FA 310TX
- Allied Telesyn AT 2500TX
- Surecom EP-320X-R
Principalele caracteristici ale adaptoarelor de rețea testate sunt prezentate în tabel. 1 . Să explicăm câțiva dintre termenii folosiți în tabel. Detectarea automată a vitezei de conectare înseamnă că adaptorul însuși determină viteza maximă posibilă de funcționare. În plus, dacă autodetecția este acceptată, nu este necesară nicio configurație suplimentară la trecerea de la Ethernet la Fast Ethernet și invers. Adica de la administrator de sistem nu este nevoie să reconfigurați adaptorul și să reîncărcați driverele.
Suportul pentru modul Bus Master permite transferul datelor direct între placa de rețea și memoria computerului. Acest lucru eliberează procesorul central pentru alte operațiuni. Această proprietate a devenit standardul de facto. Nu e de mirare că toate plăcile de rețea cunoscute acceptă modul Bus Master.
Activarea de la distanță (Wake on LAN) vă permite să porniți computerul prin rețea. Adică, devine posibilă repararea computerului în afara orelor de lucru. În acest scop, se folosesc conectori cu trei pini de pe placa de bază și adaptorul de rețea, care sunt conectați cu un cablu special (inclus în setul de livrare). În plus, este necesar un software de control special. Tehnologia Wake on LAN este dezvoltată de alianța Intel-IBM.
Modul full duplex permite transmiterea simultană a datelor în ambele direcții, semi-duplex - într-unul singur. Astfel, debitul maxim posibil în modul full duplex este de 200 Mbps.
DMI (Desktop Management Interface) oferă posibilitatea de a obține informații despre configurația și resursele computerului folosind software-ul de management al rețelei.
Suportul pentru specificația WfM (Wired for Management) permite unui adaptor de rețea să interacționeze cu software-ul de gestionare și administrare a rețelei.
Pentru a porni de la distanță sistemul de operare al unui computer printr-o rețea, adaptoarele de rețea sunt furnizate cu o memorie BootROM specială. Acest lucru permite utilizarea eficientă a stațiilor de lucru fără disc din rețea. Majoritatea cardurilor testate aveau doar un slot BootROM; BootROM-ul în sine este de obicei o opțiune comandată separat.
Suportul ACPI (Advanced Configuration Power Interface) ajută la reducerea consumului de energie. ACPI este o nouă tehnologie pentru managementul energiei. Se bazează pe utilizarea atât a hardware-ului, cât și instrumente software... Practic, Wake on LAN este o parte integrantă a ACPI.
Mijloacele proprie de creștere a productivității pot crește eficiența plăcii de rețea. Cele mai cunoscute dintre ele sunt Parallel Tasking II de la 3Com și Adaptive. Companie de tehnologie Intel. Aceste fonduri sunt de obicei brevetate.
Suportul pentru sistemele de operare majore este oferit de aproape toate adaptoarele. Principalele sisteme de operare includ: Windows, Windows NT, NetWare, Linux, SCO UNIX, LAN Manager și altele.
Nivelul de suport al serviciului este evaluat prin disponibilitatea documentației, a unei dischete cu drivere și a capacității de a descărca cele mai recente drivere de pe site-ul companiei. Ambalajul joacă, de asemenea, un rol important. Din acest punct de vedere, cele mai bune, după părerea noastră, sunt rețeaua Adaptoare D-Link, Allied Telesyn și Surecom. Dar, în general, nivelul de suport a fost satisfăcător pentru toate cardurile.
De obicei, garanția acoperă întreaga durată de viață a adaptorului de alimentare (garanție pe viață). Uneori este limitat la 1-3 ani.
Tehnica de testare
Toate testele au folosit cele mai recente drivere NIC descărcate de pe serverele de Internet ale furnizorilor respectivi. În cazul în care driverul plăcii de rețea a permis orice ajustări și optimizări, au fost utilizate setările implicite (cu excepția adaptorului de rețea Intel). Rețineți că cel mai bogat caracteristici suplimentare iar funcțiile sunt furnizate de carduri și drivere corespunzătoare de la 3Com și Intel.
Performanța a fost măsurată folosind utilitarul Novell Perform3. Principiul de funcționare al utilitarului este că un fișier mic este rescris de pe o stație de lucru pe una partajată. unitate de rețea server, după care rămâne în memoria cache de fișiere a serverului și este citit de acolo de multe ori într-o anumită perioadă de timp. Acest lucru permite interacțiunile memorie-rețea-memorie și elimină impactul latenței discului. Parametrii utilitarului includ dimensiunea inițială a fișierului, dimensiunea finală a fișierului, pasul de redimensionare și timpul de testare. Utilitarul Novell Perform3 emite valori de performanță cu diferite dimensiuni de fișiere, medii și performanță maximă(în KB/s). Următorii parametri au fost utilizați pentru a configura utilitarul:
- Dimensiunea inițială a fișierului - 4095 octeți
- Dimensiunea finală a fișierului - 65.535 octeți
- Creșterea fișierului - 8192 octeți
Timpul de testare pentru fiecare fișier a fost setat la douăzeci de secunde.
Fiecare experiment a folosit o pereche de plăci de rețea identice, una rulând pe un server și cealaltă pe o stație de lucru. Acest lucru nu pare să fie în conformitate cu practica obișnuită, deoarece serverele folosesc de obicei adaptoare de rețea specializate cu o serie de caracteristici suplimentare. Dar exact așa - aceleași plăci de rețea sunt instalate pe server și pe stațiile de lucru - testarea este efectuată de toate laboratoarele de testare cunoscute din lume (KeyLabs, Tolly Group etc.). Rezultatele sunt puțin mai mici, dar experimentul se dovedește a fi curat, deoarece doar plăcile de rețea analizate funcționează pe toate computerele.
Configurație client Compaq DeskPro EN:
- Procesor Pentium II 450 MHz
- cache 512 KB
- RAM 128 MB
- hard disk 10 GB
- sala de operatie sistem Microsoft Windows NT Server 4.0 c 6 a SP
- Protocol TCP/IP.
Configurare server Compaq DeskPro EP:
- procesor Celeron 400 MHz
- RAM 64 MB
- hard disk 4,3 GB
- sistem de operare Microsoft Windows NT Workstation 4.0 c c 6 a SP
- Protocol TCP/IP.
Testarea a fost efectuată în condițiile în care computerele erau conectate direct cu un cablu încrucișat UTP Categoria 5. În timpul acestor teste, plăcile funcționau în modul 100Base-TX Full Duplex. În acest mod, debitul se dovedește a fi puțin mai mare datorită faptului că o parte din informațiile de serviciu (de exemplu, confirmarea de primire) sunt transmise simultan cu Informatii utile, al cărui volum este estimat. În aceste condiții, a fost posibil să se înregistreze valori destul de mari ale debitului; de exemplu, adaptorul 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM are o medie de 79,23 Mbps.
Sarcina procesorului a fost măsurată pe server folosind Utilitare Windows NT Performance Monitor; datele au fost scrise într-un fișier jurnal. Perform3 a fost rulat pe client pentru a nu afecta sarcina procesorului serverului. Intel Celeron a fost folosit ca procesor al computerului server, a cărui performanță este semnificativ mai mică decât performanța procesoarelor Pentium II și III. Intel Celeron a fost folosit intenționat: adevărul este că, întrucât sarcina procesorului este determinată cu o eroare absolută suficient de mare, în cazul valorilor absolute mari, eroarea relativă se dovedește a fi mai mică.
După fiecare test, utilitarul Perform3 plasează rezultatele muncii sale într-un fișier text ca un set de date de următoarea formă:
65535 octeți. 10491,49 KBps. 10491,49 KBps agregat. 57343 octeți. 10844,03 KBps. 10844,03 KBps agregat. 49151 octeți. 10737,95 KBps. 10737,95 KBps agregat. 40959 octeți. 10603,04 KBps. 10603,04 KBps agregat. 32767 octeți. 10497,73 KBps. 10497,73 KBps agregat. 24575 octeți. 10220,29 KBps. 10220,29 KBps agregat. 16383 octeți. 9573,00 KBps. 9573,00 KBps agregat. 8191 octeți. 8195,50 KBps. 8195,50 KBps agregat. 10844,03 KBps maxim. 10145,38 KBp mediu.
Este afișată dimensiunea fișierului, debitul corespunzător pentru clientul selectat și pentru toți clienții (în acest caz, există un singur client), precum și debitul maxim și mediu pe tot parcursul testului. Valorile medii rezultate pentru fiecare test au fost convertite din KB/s în Mbit/s folosind formula:
(KB x 8) / 1024,
iar valoarea indicelui P / E a fost calculată ca raport dintre debitul și sarcina procesorului ca procent. Ulterior, valoarea medie a indicelui P/E a fost calculată pe baza rezultatelor a trei măsurători.
Folosind utilitarul Perform3 pe Windows NT Workstation, a apărut următoarea problemă: pe lângă scrierea pe o unitate de rețea, fișierul a fost scris și în memoria cache a fișierelor locale, din care ulterior a fost citit foarte rapid. Rezultatele au fost impresionante, dar nerealiste, deoarece nu a existat un transfer de date în sine prin rețea. Pentru ca aplicațiile să poată trata unitățile de rețea partajate ca în mod normal unități locale, v sistem de operare se folosește o componentă specială de rețea - un redirector care redirecționează cererile I/O prin rețea. În condiții normale de funcționare, atunci când se execută procedura de scriere a unui fișier pe o unitate de rețea partajată, redirectorul utilizează algoritmul de stocare în cache Windows NT. De aceea, atunci când scrie pe server, scrie și în memoria cache a fișierelor locale a mașinii client. Și pentru testare, este necesar ca stocarea în cache să se efectueze numai pe server. Pentru a vă asigura că nu există memorie cache pe computerul client, în registru Windows Valorile parametrilor NT au fost modificate pentru a dezactiva stocarea în cache efectuată de redirector. Iată cum s-a făcut:
- Calea de registru:
HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Servicii \ Rdr \ Parametri
Nume parametru:
UseWriteBehind permite optimizarea write-behind pentru fișierele care sunt scrise
Tip: REG_DWORD
Valoare: 0 (implicit: 1)
- Calea de registru:
HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ Lanmanworkstation \ parametri
Nume parametru:
UtilizeNTCaching specifică dacă redirectorul va folosi managerul cache Windows NT pentru a stoca în cache conținutul fișierului.
Tip: REG_DWORD Valoare: 0 (implicit: 1)
Adaptor de rețea de gestionare Intel EtherExpress PRO / 100 +
Debitul cardului și utilizarea procesorului sunt aproape aceleași cu cele ale 3Com. Ferestrele pentru setarea parametrilor acestei hărți sunt prezentate mai jos.
Noul controler Intel 82559 din acest card oferă performanțe foarte ridicate, mai ales în rețelele Fast Ethernet.
Tehnologia pe care Intel o folosește în cardul său Intel EtherExpress PRO / 100 + se numește Adaptive Technology. Esența metodei este schimbarea automată a intervalelor de timp dintre pachetele Ethernet, în funcție de încărcarea rețelei. Pe măsură ce congestionarea rețelei crește, distanța dintre pachetele Ethernet individuale crește dinamic, ceea ce reduce coliziunile și crește debitul. Cu o sarcină redusă a rețelei, atunci când probabilitatea de coliziuni este scăzută, intervalele de timp dintre pachete sunt reduse, ceea ce duce și la creșterea performanței. Beneficiile acestei metode ar trebui să fie cele mai mari în segmentele Ethernet de coliziune mari, adică în cazurile în care topologia rețelei domină hub-urile mai degrabă decât comutatoarele.
Noua tehnologie Intel, numită Priority Packet, permite ca traficul prin NIC să fie reglat în funcție de prioritățile pachetelor individuale. Acest lucru oferă posibilitatea de a crește ratele de transfer de date pentru aplicațiile critice.
Este oferit suport VLAN (standard IEEE 802.1Q).
Există doar doi indicatori pe placă - lucru / conexiune, viteză 100.
www.intel.com
Adaptor de rețea SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX / MP
Arhitectura acestui card folosește două tehnologii promițătoare SMC SimulTasking și InterPacket Gap programabil. Prima tehnologie este similară cu tehnologia 3Com Parallel Tasking. Comparând rezultatele testelor pentru cardurile acestor doi producători, putem concluziona despre gradul de eficiență al implementării acestor tehnologii. De asemenea, rețineți că această placă de rețea a arătat al treilea rezultat în ceea ce privește performanța și indicele P/E, depășind toate plăcile cu excepția 3Com și Intel.
Pe card sunt patru indicatoare LED: viteza 100, transmisie, conexiune, duplex.
Site-ul web principal al companiei este www.smc.com
Ethernet rapid
Fast Ethernet - Specificația IEEE 802.3 u adoptată oficial la 26 octombrie 1995 definește standardul de protocol strat de legătură pentru rețele care funcționează atât cu cabluri de cupru, cât și cu fibră optică la o viteză de 100 Mb/s. Noua specificație este succesorul standardului Ethernet IEEE 802.3, folosind același format de cadru, mecanism de acces media CSMA/CD și topologie în stea. Mai multe elemente de configurare a stratului fizic au evoluat pentru a crește debitul, inclusiv tipurile de cabluri, lungimile segmentelor și numărul de hub-uri.
Structura Fast Ethernet
Pentru a înțelege mai bine funcționarea și a înțelege interacțiunea elementelor Fast Ethernet, consultați Figura 1.
Figura 1. Sistem Fast Ethernet
Substratul de control al legăturii logice (LLC).
Specificația IEEE 802.3 u descompune funcțiile stratului de legătură în două substraturi: controlul legăturii logice (LLC) și stratul de acces mediu (MAC), care vor fi discutate mai jos. LLC, ale cărei funcții sunt definite de standardul IEEE 802.2, oferă de fapt interconectarea cu protocoale de mai multe nivel inalt, (de exemplu, cu IP sau IPX), oferind diverse servicii de comunicații:
- Service fara conexiune si confirmare de primire. Un serviciu simplu care nu asigură controlul fluxului sau controlul erorilor și nu garantează livrarea corectă a datelor.
- Serviciu orientat spre conexiune. Un serviciu absolut de încredere care garantează livrarea corectă a datelor prin stabilirea unei conexiuni la sistemul de recepție înainte de începerea transferului de date și prin utilizarea mecanismelor de control al erorilor și al fluxului de date.
- Serviciu fără conexiune cu recunoașteri. Un serviciu moderat complex care utilizează mesaje de confirmare pentru a asigura livrarea, dar nu stabilește conexiuni până când datele nu sunt transferate.
Pe sistemul de transmisie, datele din aval din protocolul Network Layer sunt mai întâi încapsulate de substratul LLC. Standardul le numește Protocol Data Unit (PDU). Când PDU-ul este transmis la substratul MAC, unde este din nou încadrat cu un antet și cu informații de post, poate fi numit din punct de vedere tehnic cadru în acest moment. Pentru un pachet Ethernet, aceasta înseamnă că cadrul 802.3 conține un antet LLC de trei octeți în plus față de datele de la nivelul de rețea. Astfel, lungimea maximă admisă a datelor în fiecare pachet este redusă de la 1500 la 1497 de octeți.
Antetul LLC este format din trei câmpuri:
În unele cazuri, cadrele LLC joacă un rol minor în procesul de comunicare în rețea. De exemplu, într-o rețea care utilizează TCP / IP împreună cu alte protocoale, singura funcție a LLC ar putea fi aceea de a permite cadrelor 802.3 să conțină un antet SNAP, cum ar fi un Ethertype, care indică protocolul Network Layer către care ar trebui să fie trimis cadrul. În acest caz, toate PDU-urile LLC utilizează formatul de informații nenumerotate. Cu toate acestea, alte protocoale de nivel superior necesită servicii mai avansate de la LLC. De exemplu, sesiunile NetBIOS și mai multe protocoale NetWare folosesc serviciile LLC orientate spre conexiune mai larg.
Antet SNAP
Sistemul de recepție trebuie să determine care dintre protocoalele de nivel de rețea ar trebui să primească datele primite. Pachetele 802.3 din PDU-ul LLC folosesc un alt protocol numit sub -ReţeaAccesprotocol (SNAP, Protocol de acces la subrețea).
Antetul SNAP are 5 octeți și se află imediat după antetul LLC în câmpul de date al cadrului 802.3, așa cum se arată în figură. Antetul conține două câmpuri.
Cod de organizare. ID-ul organizației sau al furnizorului este un câmp de 3 octeți care ia aceeași valoare ca primii 3 octeți ai adresei MAC a expeditorului din antetul 802.3.
Cod local. Codul local este un câmp de 2 octeți care este echivalent funcțional cu câmpul Ethertype din antetul Ethernet II.
Subnivel de potrivire
După cum sa menționat mai devreme, Fast Ethernet este un standard evolutiv. Un MAC proiectat pentru interfața AUI trebuie mapat pentru interfața MII utilizată în Fast Ethernet, pentru care este acest substrat.
Control acces media (MAC)
Fiecare nod dintr-o rețea Fast Ethernet are un controler de acces media (Mass-mediaAccesControlor- MAC). MAC este cheia pentru Fast Ethernet și are trei scopuri:
Cea mai importantă dintre cele trei atribuiri MAC este prima. Pentru orice tehnologie de rețea care utilizează un mediu comun, regulile de acces la mediu care determină momentul în care un nod poate transmite sunt caracteristica sa principală. Mai multe comitete IEEE sunt implicate în elaborarea regulilor de acces la mediu. Comitetul 802.3, denumit adesea comitetul Ethernet, definește standardele LAN care folosesc reguli numite CSMA /CD(Acces multiplu Carrier Sense cu detectarea coliziunilor).
CSMS / CD sunt reguli de acces media atât pentru Ethernet, cât și pentru Fast Ethernet. În acest domeniu cele două tehnologii coincid complet.
Deoarece toate nodurile din Fast Ethernet partajează același mediu, ele pot transmite doar atunci când este rândul lor. Această coadă este definită de regulile CSMA/CD.
CSMA / CD
Controlerul MAC Fast Ethernet ascultă pe operator înainte de a transmite. Purtătorul există doar atunci când un alt nod transmite. Stratul PHY detectează prezența unui purtător și generează un mesaj pentru MAC. Prezența unui purtător indică faptul că mediul este ocupat și nodul (sau nodurile) de ascultare trebuie să cedeze celui care transmite.
Un MAC care are un cadru de transmis trebuie să aștepte o perioadă minimă de timp după sfârșitul cadrului anterior înainte de a-l transmite. Acest timp se numește decalaj între pachete(IPG, interpacket gap) și durează 0,96 microsecunde, adică o zecime din timpul de transmisie al unui pachet Ethernet normal la 10 Mbps (IPG este singurul interval de timp, întotdeauna specificat în microsecunde, nu timp de biți) Figura 2.
Figura 2. Decalaj între pachete
După sfârșitul pachetului 1, toate nodurile LAN trebuie să aștepte timpul IPG înainte de a putea transmite. Intervalul de timp dintre pachetele 1 și 2, 2 și 3 din Fig. 2 este ora IPG. După ce transmisia pachetului 3 a fost completă, niciun nod nu avea material de procesat, astfel încât intervalul de timp dintre pachetele 3 și 4 este mai lung decât IPG.
Toate nodurile din rețea trebuie să respecte aceste reguli. Chiar dacă un nod are multe cadre de transmis și acest nod este singurul care transmite, atunci după trimiterea fiecărui pachet trebuie să aștepte cel puțin timp IPG.
Aceasta face parte din Regulile de acces media Fast Ethernet CSMA. Pe scurt, multe noduri au acces la mediu și folosesc transportatorul pentru a ține evidența dacă este ocupat.
Rețelele experimentale timpurii au aplicat exact aceste reguli și astfel de rețele au funcționat foarte bine. Cu toate acestea, utilizarea numai a CSMA a creat o problemă. Adesea, două noduri, care au un pachet de transmis și așteaptă timpul IPG, ar începe să transmită în același timp, ceea ce duce la coruperea datelor de ambele părți. Această situație se numește coliziune(coliziune) sau conflict.
Pentru a depăși acest obstacol, protocoalele timpurii au folosit un mecanism destul de simplu. Pachetele au fost împărțite în două categorii: comenzi și reacții. Fiecare comandă trimisă de nod a cerut o reacție. Dacă nu s-a primit niciun răspuns pentru o perioadă de timp (numită perioadă de expirare) după ce comanda a fost trimisă, comanda originală a fost re-emisă. Acest lucru se poate întâmpla de mai multe ori ( sumă limită timeouts) înainte ca nodul expeditor să înregistreze eroarea.
Această schemă ar putea funcționa bine, dar numai până la un anumit punct. Conflictele au cauzat o degradare dramatică a performanței (măsurată de obicei în octeți pe secundă), deoarece nodurile au rămas adesea inactive, așteptând ca comenzile să nu ajungă niciodată la destinație. Congestionarea rețelei, creșterea numărului de noduri sunt direct legate de creșterea numărului de conflicte și, în consecință, de scăderea performanței rețelei.
Primii designeri de rețea au găsit rapid o soluție la această problemă: fiecare nod trebuie să detecteze pierderea unui pachet transmis prin detectarea unui conflict (și să nu aștepte o reacție care nu va urma niciodată). Aceasta înseamnă că pachetele pierdute din cauza conflictului trebuie retransmise imediat înainte de expirarea timpului de expirare. Dacă gazda a transmis ultimul bit al pachetului fără conflict, atunci pachetul a fost transmis cu succes.
Sensul purtătorului poate fi combinat bine cu detectarea coliziunilor. Coliziunile continuă să apară, dar acest lucru nu afectează performanța rețelei, deoarece nodurile scapă rapid de ele. Grupul DIX, după ce a dezvoltat regulile de accesare a mediului CSMA/CD pentru Ethernet, le-a oficializat sub forma unui algoritm simplu - Figura 3.
Figura 3. Algoritmul de funcționare CSMA/CD
Dispozitiv de strat fizic (PHY)
Deoarece Fast Ethernet poate folosi o varietate de tipuri de cabluri, fiecare mediu necesită o preconversie unică a semnalului. Conversia este, de asemenea, necesară pentru transmisia eficientă a datelor: pentru a face codul transmis rezistent la interferențe, posibile pierderi sau distorsiuni ale elementelor sale individuale (baud), pentru a asigura sincronizarea eficientă a ceasurilor pe partea de transmisie sau de recepție.
Substratul de codificare (PCS)
Codifică / decodifică datele care vin de la / către stratul MAC folosind algoritmi sau.
Substraturi de interconectare fizică și dependență de medii fizice (PMA și PMD)
Substraturile PMA și PMD comunică între substratul PSC și interfața MDI, asigurând formarea în conformitate cu metoda de codificare fizică: sau.
Subnivel de negociere automată (AUTONEG)
Substratul de auto-negociere permite a două porturi de comunicare să selecteze automat cel mai eficient mod de operare: full-duplex sau half-duplex 10 sau 100 Mb/s. Strat fizic
Standardul Fast Ethernet definește trei tipuri de medii de semnalizare Ethernet de 100 Mbps.
- 100Base-TX - două perechi de fire răsucite. Transmiterea se realizează în conformitate cu standardul pentru transmiterea datelor într-un mediu fizic răsucit, dezvoltat de ANSI (American National Standards Institute - American National Standards Institute). Cablul de date spiralat poate fi ecranat sau neecranat. Utilizează algoritmul de codare a datelor 4B / 5B și metoda de codare fizică MLT-3.
- 100Base-FX este un cablu de fibră optică cu două fire. Transmisia se realizează, de asemenea, în conformitate cu standardul ANSI pentru transmiterea datelor în medii de fibră optică. Utilizează algoritmul de codare a datelor 4B / 5B și metoda de codare fizică NRZI.
Specificațiile 100Base-TX și 100Base-FX sunt cunoscute și ca 100Base-X
- 100Base-T4 este o specificație specială dezvoltată de comitetul IEEE 802.3u. Conform acestei specificații, transmisia datelor se realizează peste patru pereche răsucită cablu telefonic, care se numește cablu UTP categoria 3. Utilizează algoritmul de codare a datelor 8B / 6T și metoda de codare fizică NRZI.
În plus, standardul Fast Ethernet include linii directoare pentru cablul cu perechi răsucite ecranat de Categoria 1, care este cablul standard utilizat în mod tradițional în rețelele Token Ring. Organizația de asistență și liniile directoare pentru utilizarea cablului STP pe Fast Ethernet oferă o cale către Fast Ethernet pentru clienții cu cablare STP.
Specificația Fast Ethernet include, de asemenea, un mecanism de negociere automată care permite unui port gazdă să se ajusteze automat la o rată de transfer de date de 10 Mbps sau 100 Mbps. Acest mecanism se bazează pe schimbul unui număr de pachete cu un port al unui hub sau switch.
Mediu 100Base-TX
Două perechi răsucite sunt utilizate ca mediu de transmisie pentru 100Base-TX, o pereche fiind folosită pentru a transmite date, iar cealaltă pentru a le primi. Deoarece specificația ANSI TP-PMD conține descrieri atât ale perechilor răsucite ecranate, cât și ale celor neecranate, specificația 100Base-TX include suport atât pentru perechile răsucite de tip 1, cât și pentru cele 7 neecranate.
Conector MDI (Medium Dependent Interface).
Interfața de legătură 100Base-TX dependentă de media poate fi unul din două tipuri. Pentru cablul cu pereche răsucită neecranat, utilizați un conector RJ 45 Categoria 5 cu 8 pini ca conector MDI. Același conector este utilizat pe o rețea 10Base-T pentru a oferi compatibilitate inversă cu cablarea existentă de Categoria 5. utilizați conector IBM STP tip 1, care este un conector DB9 ecranat. Acest conector este utilizat în mod obișnuit în rețelele Token Ring.
Cablu UTP categoria 5 (e).
Interfața media UTP 100Base-TX utilizează două perechi de fire. Pentru a minimiza diafonia și posibila distorsiune a semnalului, celelalte patru fire nu ar trebui folosite pentru a transporta niciun semnal. Semnalele de transmisie și recepție pentru fiecare pereche sunt polarizate, cu un fir transportând semnalul pozitiv (+) și celălalt negativ (-). Codurile de culoare ale cablurilor și numerele de pin ale conectorului pentru rețeaua 100Base-TX sunt prezentate în tabel. 1. Deși stratul 100Base-TX PHY a fost dezvoltat după standardul ANSI TP-PMD, numerele pinului conectorului RJ 45 au fost modificate pentru a se alinia cu pinout-urile 10Base-T deja utilizate. Standardul ANSI TP-PMD folosește pinii 7 și 9 pentru a primi date, în timp ce standardele 100Base-TX și 10Base-T folosesc pinii 3 și 6. Această cablare vă permite să utilizați adaptoare 100Base-TX în loc de adaptoare de bază 10 - T și conectați-le la aceleași cabluri de Categoria 5 fără a schimba cablajul. În conectorul RJ 45, perechile de fire folosite sunt conectate la pinii 1, 2 și 3, 6. Pentru conectarea corectă a firelor, urmați codul lor de culoare.
Tabelul 1. Scopul contactelor conectoruluiMDIcabluUTP100Base-TX
Nodurile interacționează între ele prin schimbul de cadre (cadre). În Fast Ethernet, un cadru este unitatea de bază de schimb într-o rețea - orice informație transmisă între noduri este plasată în câmpul de date al unuia sau mai multor cadre. Redirecționarea cadrelor de la un nod la altul este posibilă numai dacă există o modalitate de a identifica în mod unic toate nodurile de rețea. Prin urmare, fiecare nod dintr-o rețea LAN are o adresă numită adresa sa MAC. Această adresă este unică: niciun nod din rețeaua locală nu poate avea aceeași adresă MAC. Mai mult, în nicio tehnologie LAN (cu excepția ARCNet) nici două noduri din lume nu pot avea aceeași adresă MAC. Orice cadru conține cel puțin trei informații principale: adresa destinatarului, adresa expeditorului și date. Unele cadre au alte câmpuri, dar sunt obligatorii doar cele trei enumerate. Figura 4 prezintă structura cadrului Fast Ethernet.
Figura 4. Structura cadruluiRapidEthernet
- adresa destinatarului- este indicată adresa nodului care primește datele;
- adresa expeditorului- este indicată adresa nodului care a transmis datele;
- lungime/tip(L / T - Lungime / Tip) - conține informații despre tipul de date transmise;
- sumă de verificare a cadrului(PCS - Frame Check Sequence) - conceput pentru a verifica corectitudinea cadrului primit de nodul receptor.
Dimensiunea minimă a cadrului este de 64 de octeți sau 512 biți (termeni octetși octet - sinonime). Dimensiunea maximă a cadrului este de 1518 octeți sau 12144 de biți.
Adresarea cadru
Fiecare nod dintr-o rețea Fast Ethernet are un număr unic numit adresa MAC sau adresa nodului. Acest număr este format din 48 de biți (6 octeți), alocați interfeței de rețea în timpul fabricării dispozitivului și programați în timpul inițializării. Prin urmare, interfețele de rețea ale tuturor rețelelor LAN, cu excepția ARCNet, care utilizează adrese pe 8 biți atribuite de administratorul de rețea, au o adresă MAC unică încorporată, care diferă de toate celelalte adrese MAC de pe Pământ și este atribuită de producător. în acord cu IEEE.
Pentru a facilita gestionarea interfețelor de rețea, IEEE a propus să împartă câmpul de adresă de 48 de biți în patru părți, așa cum se arată în Figura 5. Primii doi biți ai adresei (biții 0 și 1) sunt indicatori de tip adresă. . Semnificația steagurilor determină modul în care partea de adresă este interpretată (biții 2 - 47).
Figura 5. Formatul adresei MAC
Bitul I/G este numit steag adresa individuală/de grupși arată care este adresa (individ sau grup). O adresă individuală este atribuită unei singure interfețe (sau nod) din rețea. Adresele cu bitul I/G setat la 0 sunt adrese MAC sau adresele nodurilor. Dacă bitul I/O este setat la 1, atunci adresa aparține grupului și este de obicei apelată adresa multipunct(adresă multicast) sau adresa functionala(adresa functionala). O adresă multicast poate fi atribuită uneia sau mai multor interfețe de rețea LAN. Cadrele trimise la o adresă multicast primesc sau copiază toate interfețele de rețea LAN care o au. Adresele multicast permit trimiterea unui cadru către un subset de gazde dintr-o rețea locală. Dacă bitul I/O este setat la 1, atunci biții de la 46 la 0 sunt tratați ca o adresă multicast și nu ca câmpurile U/L, OUI și OUA ale adresei normale. Bitul U/L este numit steag de control universal/localși determină modul în care adresa a fost atribuită interfeței de rețea. Dacă ambii biți, I/O și U/L, sunt setați la 0, atunci adresa este identificatorul unic de 48 de biți descris mai devreme.
OUI (identificator unic organizațional - identificator unic organizațional). IEEE atribuie unul sau mai multe OUI fiecărui producător de adaptoare de rețea și interfețe. Fiecare producător este responsabil pentru atribuirea corectă a OUA (adresa unică organizațională - adresa unică organizațională), care ar trebui să aibă orice dispozitiv pe care îl creează.
Când bitul U / L este setat, adresa este gestionată local. Aceasta înseamnă că nu este specificat de producătorul interfeței de rețea. Orice organizație își poate crea propria adresă MAC pentru o interfață de rețea setând bitul U / L la 1 și biții de la 2 la 47 la o valoare aleasă. Interfața de rețea, după ce a primit cadrul, în primul rând decodifică adresa de destinație. Când bitul I/O este setat în adresă, stratul MAC va primi acest cadru numai dacă adresa de destinație se află în lista care este stocată pe nod. Această tehnică permite unui nod să trimită un cadru la mai multe noduri.
Există o adresă specială multicast numită adresa de difuzare.Într-o adresă de difuzare IEEE pe 48 de biți, toți biții sunt setați la 1. Dacă un cadru este transmis cu o adresă de difuzare destinație, atunci toate nodurile din rețea îl vor primi și procesa.
Lungime/Tip câmp
Câmpul L / T (Lungime / Tip) servește două scopuri diferite:
- pentru a determina lungimea câmpului de date al cadrului, excluzând orice umplutură cu spații;
- pentru a indica tipul de date în câmpul de date.
Valoarea câmpului L/T între 0 și 1500 este lungimea câmpului de date al cadrului; o valoare mai mare indică tipul de protocol.
În general, câmpul L/T este un reziduu istoric al standardizării Ethernet în IEEE, care a dat naștere la o serie de probleme de compatibilitate pentru echipamentele lansate înainte de 1983. În prezent, Ethernet și Fast Ethernet nu folosesc niciodată câmpuri L/T. Câmpul specificat servește doar pentru coordonarea cu software-ul care procesează cadre (adică cu protocoale). Dar singurul scop cu adevărat standard al câmpului L / T este să-l folosească ca câmp de lungime - specificația 802.3 nici măcar nu menționează posibila sa utilizare ca câmp de tip de date. Standardul prevede: „Cadrele cu o valoare a câmpului de lungime mai mare decât cea specificată în clauza 4.4.2 pot fi ignorate, aruncate sau utilizate în mod privat. Utilizarea acestor cadre este în afara domeniului de aplicare al acestui standard”.
Rezumând cele spuse, observăm că câmpul L/T este mecanismul primar prin care tipul de cadru. Se numesc cadre Fast Ethernet și Ethernet în care lungimea câmpului L / T este setată (valoarea L / T 802.3, cadrele în care tipul de date este setat de valoarea aceluiași câmp (valoarea L / T> 1500) sunt numite rame Ethernet- II sau DIX.
Câmp de date
În câmpul de date conține informații pe care un nod le trimite altuia. Spre deosebire de alte câmpuri care stochează informații foarte specifice, un câmp de date poate conține aproape orice informație, atâta timp cât dimensiunea sa este de cel puțin 46 și nu mai mult de 1500 de octeți. Modul în care conținutul unui câmp de date este formatat și interpretat este determinat de protocoale.
Dacă trebuie să trimiteți date cu o lungime mai mică de 46 de octeți, stratul LLC adaugă octeți cu o valoare necunoscută la sfârșitul datelor, numite date nesemnificative(date pad). Ca rezultat, lungimea câmpului devine 46 de octeți.
Dacă cadrul este de tip 802.3, atunci câmpul L / T indică cantitatea de date valide. De exemplu, dacă este trimis un mesaj de 12 octeți, atunci câmpul L / T conține valoarea 12, iar câmpul de date conține 34 de octeți suplimentari nesemnificativi. Adăugarea de octeți nesemnificativi inițiază stratul Fast Ethernet LLC și este de obicei implementat în hardware.
Facilitatea de strat MAC nu specifică conținutul câmpului L / T - software-ul o face. Setarea valorii acestui câmp se face aproape întotdeauna de driverul de interfață de rețea.
Suma de verificare a cadrului
Secvența de verificare a cadrelor (PCS) asigură că cadrele primite nu sunt corupte. La formarea cadrului transmis la nivel MAC, se folosește o formulă matematică specială CRC(Verificarea redundanței ciclice), conceput pentru a calcula o valoare de 32 de biți. Valoarea rezultată este plasată în câmpul FCS al cadrului. Valorile tuturor octeților cadrului sunt furnizate la intrarea elementului de strat MAC care calculează CRC. Câmpul FCS este principalul și cel mai important mecanism de detectare și corectare a erorilor Fast Ethernet. Începând de la primul octet al adresei de destinație și terminând cu ultimul octet al câmpului de date.
Valorile câmpurilor DSAP și SSAP
Valori DSAP / SSAP | Descriere |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Indiv LLC Sublayer Mgt |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Group LLC Sublayer Mgt |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Controlul căii SNA |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rezervat (IP DOD) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISO CLNS IS 8473 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Algoritmul de codare 8B6T convertește un octet de date de opt biți (8B) într-un simbol ternar de șase biți (6T). Grupurile de coduri 6T sunt concepute pentru a fi transmise în paralel pe trei perechi de cabluri torsadate, astfel încât rata efectivă de transfer de date pentru fiecare pereche torsadată este de o treime din 100 Mbit/s, adică 33,33 Mbit/s. Rata simbolului ternar pentru fiecare pereche răsucită este de 6/8 de 33,3 Mbps, ceea ce corespunde unei rate de ceas de 25 MHz. Cu această frecvență funcționează temporizatorul interfeței MP. Spre deosebire de semnalele binare, care au două niveluri, semnalele ternare transmise pe fiecare pereche pot avea trei niveluri.
Tabel de codificare a caracterelor
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Astăzi este aproape imposibil să găsești un laptop sau placa de baza fără o placă de rețea integrată, sau chiar două. Toate au un singur conector - RJ45 (mai precis, 8P8C), dar viteza controlerului poate diferi cu un ordin de mărime. La modelele ieftine este de 100 megabiți pe secundă (Fast Ethernet), la cele mai scumpe - 1000 (Gigabit Ethernet).
Dacă computerul dvs. nu are un controler LAN încorporat, atunci cel mai probabil este deja un „bătrân” bazat pe un procesor Intel Pentium 4 sau AMD Athlon XP, precum și „strămoșii” acestora. Astfel de „dinozauri” pot fi „împrieteniți” cu o rețea cu fir numai prin instalarea unei plăci de rețea discrete cu slot PCI, deoarece magistralele PCI Express la momentul naşterii lor nu existau încă. Dar chiar și pentru magistrala PCI (33 MHz), sunt produse plăci de rețea care acceptă cel mai actual standard Gigabit Ethernet, deși lățimea de bandă ar putea să nu fie suficientă pentru a elibera pe deplin potențialul de mare viteză al unui controler gigabit.
Dar chiar și în cazul unei plăci de rețea integrate de 100 de megabiți, un adaptor discret va trebui să fie achiziționat de cei care urmează să facă „upgrade” la 1000 de megabiți. Cea mai bună opțiune achiziționarea unui controler PCI Express, care va oferi viteza maximă a rețelei, dacă, desigur, conectorul corespunzător este prezent în computer. Adevărat, mulți vor prefera un card PCI, deoarece sunt mult mai ieftine (costul începe literalmente de la 200 de ruble).
Care sunt beneficiile practice ale trecerii de la Fast Ethernet la Gigabit Ethernet? Cât de diferită este rata reală de transfer de date dintre versiunile PCI ale plăcilor de rețea și PCI Express? Va fi suficientă viteza obișnuită Hard disk pentru o descărcare completă a unui canal gigabit? Veți găsi răspunsurile la aceste întrebări în acest material.
Participanții la test
Trei dintre cele mai ieftine plăci de rețea discrete (PCI - Fast Ethernet, PCI - Gigabit Ethernet, PCI Express - Gigabit Ethernet) au fost selectate pentru testare, deoarece sunt la cea mai mare căutare.
Placa de rețea PCI de 100 Mbps este reprezentată de modelul Acorp L-100S (prețul începe de la 110 ruble), care folosește chipset-ul Realtek RTL8139D, cel mai popular pentru cardurile ieftine.
Placa de rețea PCI de 1000 Mbps este reprezentată de modelul Acorp L-1000S (prețul începe de la 210 de ruble), care se bazează pe cipul Realtek RTL8169SC. Acesta este singurul card cu un radiator pe chipset - pentru restul participanților la test răcire suplimentară nu este necesar.
Placă de rețea PCI Express de 1000 Mbps prezentată model TP-LINK TG-3468 (prețul începe de la 340 de ruble). Și nu a făcut excepție - se bazează pe chipsetul RTL8168B, care este și produs de Realtek.
Aspectul plăcii de rețea
Chipset-urile din aceste familii (RTL8139, RTL816X) pot fi văzute nu numai pe plăci de rețea discrete, ci și integrate pe multe plăci de bază.
Caracteristicile tuturor celor trei controlere sunt prezentate în următorul tabel:
Arată tabelul
Lățimea de bandă a magistralei PCI (1066 Mbit / s) ar trebui, teoretic, să fie suficientă pentru a „transforma” plăcile de rețea gigabit la viteză maximă, dar în practică este posibil să nu fie suficientă. Ideea este că acest „canal” este partajat de toate dispozitivele PCI; în plus, transmite informații de service privind întreținerea autobuzului în sine. Să vedem dacă această presupunere este confirmată de măsurătorile reale ale vitezei.
O altă nuanță: marea majoritate a modernului hard disk-uri au o viteză medie de citire de cel mult 100 de megaocteți pe secundă și adesea chiar mai puțin. În consecință, ei nu vor putea furniza o încărcare completă a canalului gigabit al plăcii de rețea, a cărui viteză este de 125 megaocteți pe secundă (1000: 8 = 125). Există două moduri de a ocoli această limitare. Primul este de a combina o pereche de astfel de hard disk-uri într-o matrice RAID (RAID 0, striping), în timp ce viteza se poate dubla aproape. Al doilea este utilizarea unităților SSD, ai căror parametri de viteză sunt vizibil mai mari decât cei ai hard disk-urilor.
Testare
Un computer cu următoarea configurație a fost folosit ca server:
- procesor: AMD Phenom II X4 955 3200 MHz (quad-core);
- placa de baza: ASRock A770DE AM2 + (chipset AMD 770 + AMD SB700);
- RAM: Hynix DDR2 4 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (în modul dual-channel);
- placa video: AMD Radeon HD 4890 1024 MB DDR5 PCI Express 2.0;
- placa de retea: Realtek RTL8111DL 1000 Mbps (integrat pe placa de baza);
- sistem de operare: Microsoft Windows 7 Home Premium SP1 (versiunea pe 64 de biți).
Un computer cu următoarea configurație a fost folosit ca client în care au fost instalate plăcile de rețea testate:
- procesor: AMD Athlon 7850 2800 MHz (dual core);
- placa de baza: MSI K9A2GM V2 (MS-7302, AMD RS780 + chipset AMD SB700);
- RAM: Hynix DDR2 2 x 2048 GB PC2 8500 1066 MHz (în modul dual-channel);
- placa video: AMD Radeon HD 3100 256 MB (integrat in chipset);
- HDD: Seagate 7200.10 160GB SATA2;
- sistem de operare: Microsoft Windows XP Home SP3 (versiunea de 32 de biți).
Testarea a fost efectuată în două moduri: citire și scriere conexiune retea de pe hard disk-uri (acest lucru ar trebui să arate că pot fi un „gât de sticlă”), precum și de pe discuri RAM din memorie cu acces aleator computere care imit unități SSD rapide. Plăcile de rețea au fost conectate direct folosind un cablu de corecție de trei metri (pereche răsucită cu opt nuclee, categoria 5e).
Rata de transfer de date (hard disk - hard disk, Mbps)
Viteza reală de transfer de date prin placa de rețea Acorp L-100S de 100 de megabiți nu a atins tocmai maximul teoretic. Deși ambele carduri gigabit au depășit-o pe prima de aproximativ șase ori, nu au reușit să arate viteza maximă posibilă. Se vede clar că viteza „s-a sprijinit” pe performanța hard disk-urilor Seagate 7200.10, care în testarea directă pe un computer înregistrează în medie 79 de megaocteți pe secundă (632 Mbps).
În acest caz, nu există o diferență fundamentală de viteză între plăcile de rețea pentru magistrala PCI (Acorp L-1000S) și PCI Express (TP-LINK), avantajul nesemnificativ al acesteia din urmă poate fi explicat prin eroarea de măsurare. Ambele controlere au funcționat la aproximativ șaizeci la sută din capacitatea lor.
Rata de transfer de date (disc RAM - disc RAM, Mbps)
Acorp L-100S ar fi arătat același lucru viteza micași la copierea datelor de pe discuri RAM de mare viteză. Acest lucru este de înțeles - standardul Fast Ethernet nu corespunde realităților moderne de mult timp. În comparație cu modul de testare „hard disk-hard disk”, placa Acorp L-1000S Gigabit PCI a îmbunătățit vizibil performanța - avantajul a fost de aproximativ 36 la sută. Un avans și mai impresionant a fost demonstrat de placa de rețea TP-LINK TG-3468 - o creștere de aproximativ 55 la sută.
Aici s-a manifestat debitul mai mare al magistralei PCI Express - a depășit Acorp L-1000S cu 14%, ceea ce nu mai poate fi atribuit unei erori. Câștigătorul a căzut puțin sub maximul teoretic, dar viteza de 916 megabiți pe secundă (114,5 Mb/s) arată încă impresionant - asta înseamnă că va trebui să așteptați ca copierea să se termine cu aproape un ordin de mărime mai puțin (comparativ cu Fast Ethernet). De exemplu, timpul pentru a copia un fișier de 25 GB (obișnuit HD rip cu calitate bună) de la computer la computer va dura mai puțin de patru minute, iar cu adaptorul din generația anterioară - mai mult de jumătate de oră.
Testele au arătat că plăcile de rețea Gigabit Ethernet au un avantaj uriaș (de până la zece ori) față de controlerele Fast Ethernet. Dacă computerele dumneavoastră au doar hard disk-uri necombinat într-o matrice de striping (RAID 0), nu va exista nicio diferență fundamentală de viteză între plăcile PCI și PCI Express. În caz contrar, precum și atunci când utilizați unități SSD productive, ar trebui să se acorde preferință cardurilor cu interfață PCI Express, care va oferi cea mai mare rată de transfer de date posibilă.
Desigur, trebuie avut în vedere faptul că alte dispozitive din „calea” rețelei (switch, router...) trebuie să suporte standardul Gigabit Ethernet, iar categoria de perechi răsucite (patch cord) trebuie să fie de cel puțin 5e. În caz contrar, viteza reală va rămâne la nivelul de 100 de megabiți pe secundă. Apropo, rămâne compatibilitatea cu standardul Fast Ethernet: puteți conecta, de exemplu, un laptop cu o placă de rețea de 100 de megabiți la o rețea gigabit, acest lucru nu va afecta viteza altor computere din rețea.
