Выберите букву:

Архитектура ЭВМ иВС. Организация сетей Ethernet - скачать бесплатно - Реферат

- Вы можете скачать эту работу совершенно бесплатно
 
Тема: Организация сетей Ethernet
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
1.Ethernet…………………………………………………………………………...4
2.Технология Ethernet……………………………………………………………..4
3. Формат кадра…………………………………………………………………...5
4. MAC-адреса……………………………………………………………………..6
5.Разновидности Ethernet…………………………………..................................7
6. Система заземлений при построении сети……………………………………8
7.Регулирование протокола EtherNet/IP……………………………………….9
8.Организация передачи потоков Е1 через транспортную сеть Ethernet (TDM over IP)……………………………………………………………………………10
 9. Сеть EtherNet/IP согласуется с архитектурной концепцией NetLinx……..11
Заключение……………………………………………………………………… 12
Литература……………………………………………………………………….14
 
  
Введение
EtherNet/IP означает ‘Промышленный протокол Ethernet’. Это открытый промышленный сетевой стандарт, который использует стандартные микросхемы Ethernet и физическую среду передачи информации. Технология EtherNet/IP развилась благодаря высокому спросу на приложения по управлению через Ethernet. Этот стандарт также берет за основу требования промышленного управления по функциональной совместимости различных продуктов по управлению через Ethernet. EtherNet/IP является открытой сетью, так как использует стандарт Ethernet IEEE 802.3, набор протоколов TCP/IP, Стандартный промышленный протокол (Common Industrial Protocol – CIP), а также информационный протокол и протокол ввода вывода в режиме реального времени, которые используют сети DeviceNet и ControlNet.
 
  
1. Ethernet
Ethernet (эзернет, англ. Ethernet [ˈiːθərˌnɛt] от англ. ether [ˈiːθər]— эфир) — пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI.
Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.
 
2. Технология Ethernet
Возможность использовать витую пару и оптический кабель.
Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:
возможность работы в дуплексном режиме;
низкая стоимость кабеля «витой пары»;
более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле;
минимально допустимый радиус изгиба меньше;
большая помехозащищенность из-за использования дифференциального сигнала;
возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);
отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт и иногда даже полным «выгоранием» системного блока.
Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.
Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.
В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.
 
3. Формат кадра
Существует несколько форматов Ethernet-кадра. Первоначальный Version I (больше не применяется). Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) — наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом интернет.
 
Рисунок 1. Наиболее распространенный формат кадра Ethernet II
Novell — внутренняямодификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).
Кадр IEEE 802.2 LLC.
Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.
Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.
В качестве дополнения Ethernet-кадр может содержать тег IEEE 802.1Q для идентификации VLAN, к которой он адресован, и IEEE 802.1p для указания приоритетности.
Разные типы кадра имеют различный формат и значение MTU.
4. MAC-адреса
При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя кадра, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес. Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration Authority диапазон из шестнадцати миллионов (2^24) адресов, и по мере исчерпания выделенных адресов может запросить новый диапазон. Поэтому по трём старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя. Существуют таблицы, позволяющие определить производителя по MAC-адресу; в частности, они включены в программы типа arpalert. Некоторое время назад, когда сетевые карты не позволяли изменить свой MAC-адрес, некоторые провайдеры Internet использовали его для идентификации машины в сети при учёте трафика. Но все современные сетевые платы позволяют программно изменить MAC-адрес, однако если плата будет обесточена, то восстановится исходный MAC-адрес. Программы из Microsoft Office, начиная с версии Office 97, записывали MAC-адрес сетевой платы в редактируемый документ в качестве составляющей уникального GUID-идентификатора.
5. Разновидности Ethernet
В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех нижеперечисленных вариантах.
В этом разделе дано краткое описание всех официально существующих разновидностей. По некоторым причинам, в дополнение к основному стандарту многие производители рекомендуют пользоваться другими запатентованными носителями — например, для увеличения расстояния между точками сети используется волоконно-оптический кабель.
Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи. Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 — поддерживает стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.
6. Система заземлений при построении сети
Рисунок 2. Схема защиты для случая использования экранированных скрученных пар
Рисунок 3. Зоны заземлений
Земли-экраны соседних зон соединяются только в одной точке. Между зонами могут включаться пограничные устройства фильтрации, предназначенные для снижения уровня шумов и помех. В пределах зоны все устройства должны быть эквипотенциальны. Это достигается за счет подключения к общему экрану. Следует учитывать, что для сетей Ethernet практически нет ограничений по размеру (за счет использования оптоволоконных переключателей). Сеть может быть локальной, общегородской или даже междугородней[1].
7.Регулирование протокола EtherNet/IP
Весной 1998 года Международная специальная группа ControlNet (ControlNet International Special Interest Group – SIG) разработала способ для использования открытого и широкораспространенного прикладного уровня, используемого совместно сетями ControlNet и DeviceNet через сеть Ethernet. Используя эту технологию, ControlNet International (CI), Industrial Ethernet Association (IEA) и Open DeviceNet Vendor Association (ODVA) утвердили EtherNet/IP в марте 2000 г. – стандарт для автоматизированных предприятий, который регулирует этот общий протокол уровня приложений в сетях Ethernet. Открытый протокол предоставляет пользователям Ethernet как явную (информационную), так и неявную (управляющую) службу обмена сообщениями.
8.Организация передачи потоков Е1 через транспортную сеть Ethernet (TDM over IP)
Рисунок 4.Организация передачи потоков Е1 через транспортную сеть Ethernet
В данном решении, для организации передачи потоков Е1 через транспортную сеть Ethernet, используются модульные шлюзы TDMoIP (TDM over IP), реализованные на базе мультисервисных коммутаторов ММ-201RC-UNI и ММ-202RC-UNI, обеспечивают прозрачную передачу синхронных потоков (G.703/E1, V.35) через IP/Ethernet сеть. (Рис.1) Модульные шлюзы TDMoIP обеспечивают организацию максимального количества телефонных каналов при минимальной расходуемой пропускной способности линии связи благодаря наличию системы сжатия голоса, функции обнаружения голосовой активности (VAD) и динамическому распределению пропускной способности канала при передаче голосового трафика. Модуль оптического или SHDSL-модема, установленный в шлюз (Р, позволяет подключать TDM-оборудование, находящееся на значительном удалении от IP/Ethernet сети. Реализация шлюзов TDMoIP на основе мультисервисных коммутаторов даёт возможность организовывать передачу данных TDM через пакетные сети с функциональными возможностями, ранее доступными только при использовании нескольких устройств — маршрутизатора, мультиплексора, модема и шлюза TDMoIP. Модульные шлюзы TDMoIP позволяют значительно снизить стоимость передачи голоса, оптимизировать использование дорогостоящих каналов связи, организовать мультисервисную сеть передачи различных типов данных на основе разнородной инфраструктуры[2].
 
9. Сеть EtherNet/IP согласуется с архитектурной концепцией NetLinx
EtherNet/IP создана на базе стандартного промышленного протокола (Common Industrial Protocol – CIP), служащего для обмена сообщениями ввода/вывода в режиме реального времени и информационными сообщениями в сетях DeviceNet и ControlNet. CIP предоставляет общий прикладной уровень между сетями, который не зависит от физической среды передачи информации. Эта независимость позволяет осуществлять прямую маршрутизацию сообщений CIP по сетям EtherNet/IP, ControlNet и DeviceNet. В зависимости от требований вашего приложения, сеть EtherNet/IP может быть автономной, или объединенной с сетью DeviceNet или ControlNet для предоставления дополнительных информационных служб и служб управления. Это многообразие обеспечивает гибкость в управлении и установке, что дает наилучшие возможности по управлению с минимальными инженерными усилиями[3].
 
  
Заключение
Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:
Количество станций в сети не превышает 1024 (с учетом ограничений для коаксиальных сегментов).
Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.
Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов (напомним, что при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов).
Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и максимальную длину сегментов каждого типа.
Физический смысл ограничения задержки распространения сигнала по сети уже пояснялся - соблюдение этого требования обеспечивает своевременное обнаружение коллизий.
Требование на минимальное межкадровое расстояние связано с тем, что при прохождении кадра через повторитель это расстояние уменьшается. Каждый пакет, принимаемый повторителем, ресинхронизируется для исключения дрожания сигналов, накопленного при прохождении последовательности импульсов по кабелю и через интерфейсные схемы. Процесс ресинхронизации обычно увеличивает длину преамбулы, что уменьшает межкадровый интервал. При прохождении кадров через несколько повторителей межкадровый интервал может уменьшиться настолько, что сетевым адаптерам в последнем сегменте не хватит времени на обработку предыдущего кадра, в результате чего кадр будет просто потерян. Поэтому не допускается суммарное уменьшение межкадрового интервала более чем на 49 битовых интервалов. Величину уменьшения межкадрового расстояния при переходе между соседними сегментами обычно называют в англоязычной литературе Segment Variability Value, SVV, а суммарную величину уменьшения межкадрового интервала при прохождении всех повторителей - Path Variability Value, PVV. Очевидно, что величина PVV равна сумме SVV всех сегментов, кроме последнего.
 
  
 
Литература
1. Назаров С.В. и др. Локальные вычислительные сети. - М.: Финансы и статистика, 1994.
2. Спортак М.А. и др. Высокопроизводительные сети. Энциклопедия пользователя / Пер. с англ. - к.: издательство Диа Софт, 1998.
3. Microsoft Corporation. Компьютерные сети. Учебный курс / Пер. с англ. - М.: Русская редакция, 1997.

Наверх

www.webmoney.ru Яндекс цитирования Рейтинг@Mail.ru Студенческий Маяк © 2010 - 2012   ИП Каминская О.В. ОГРНИП 310774602801230
При использовании материалов активная ссылка на StudMayak.ru обязательна.