Komplexní lokální sítě typu Ethernet

V nedávném vydání Technology Worldu (číslo 44) jsme vě-novali TECH-Tip vysvětlení referenčního modelu propojení ot...


V nedávném vydání Technology Worldu (číslo 44) jsme vě-novali TECH-Tip
vysvětlení referenčního modelu propojení otevřených systémů a v rámci úvodu do
moderních síťových technologií také jednotlivým typům Ethernetu. Dnes na
zmíněné články volně navazujeme texty, které se věnují komplexním lokálním
sítím typu Ethernet a dalším síťovým technologiím.
Mosty
V rámci lokálních sítí typu Ethernet se pro fyzické prodloužení segmentu a tím
dosahu sítě použijí opakovače (s výjimkou 10BASE-T, kde je centrální rozbočovač
základním stavebním kamenem samotné sítě). Pro segmentaci sítě a zvýšení jejího
rozsahu lze využít také transparentní mosty.
Mosty se učí rozpoznávat cílové adresy MAC v rámcích, které se dostávají na
jejich porty (z nich si průběžně budují a aktualizují tabulku adres a k nim
příslušných portů), a na jejich základě se rozhodují, zda rámec zůstane
"lokální" (za most se nedostane), nebo zda je třeba ho poslat dále do sítě.
Druhá varianta nastává i v případě, kdy most cílovou adresu nezná, nebo kdy se
jedná o všeobecnou adresu MAC (FFFF. FFFF.FFFFh).
Transparentní most, jak název napovídá, je pro koncové stanice připojené k síti
neviditelný a tyto stanice se mohou domnívat, že vždy komunikují se stanicemi
na stejném síťovém segmentu. Protože se při přepojování rámců prostřednictvím
mostu nevyužívá síťových adres (logicky oddělujících adresu sítě nebo podsítě
od adresy samotné stanice), ale ploché fyzické adresace typu MAC, výsledná síť
je vlastně jednou doménou, v níž se šíří vysílání na všeobecnou adresu.
Přepínače
Podobná omezení platí i při využití přepínačů (dnes často nahrazujících
rozbočovače) v rámci sítí typu Ethernet. Přepínače se však neuplatňují v síti
ze stejných důvodů jako mosty. Základním důvodem je samotný charakter lokální
sítě, která podporuje sdílení stejného přenosového média všemi připojenými
(aktivními) stanicemi.
Sdílený Ethernet, bez ohledu na základní rychlost, kterou podporuje, je svým
charakterem vždy náchylný ke kolizím, neboť vždy probíhá "boj" o přístup ke
sdílenému přenosovému prostředku na základě použité metody přístupu CSMA/CD.
Ten může v jednom okamžiku využívat pouze jediná stanice pro vysílání. Navíc
práce v jednodušším a běžnějším režimu polovičního duplexu znamená, že stanice
pracuje buď ve vysílacím (Tx), nebo v přijímacím (Rx) režimu, neboť není možné
současně podporovat na jednom kanálu oba směry komunikace, jak je tomu v režimu
plného duplexu.
Plný duplex
Plný duplex, kdy 2 komunikující zařízení mohou současně používat kanál pro
vysílání i příjem, znamená nutnost vyloučení přístupové metody CSMA/CD, a tím
se vzdát možnosti detekce kolizí (proto jsou duplexní spoje v zásadě
dvoubodové). Současně už nelze využít řízení toku a ochranu proti zahlcení.
Ztráta rámce má pak značný dopad, vyšší než při řešení kolizí, neboť je třeba o
nápravu vždy požádat vyšší vrstvy architektury, než je MAC. Proto je režim
plného duplexu možný pouze pro komunikaci mezi přepínači nebo mezi přepínačem a
serverem (plný duplex je výhodný pouze v případě relativně symetrické
komunikace), nikoli mezi opakovačem a koncovým zařízením nebo na sběrnici
tvořené koaxiálním kabelem s více připojenými stanicemi.
V zásadě nabízejí režim plného duplexu všechny typy IEEE 802.3, s výjimkou
100BASE-T4, kde nejsou přenosové páry vyčleněny pro vysílání a příjem. Někdy se
uvádí maximální rychlost při použití režimu plného duplexu jako dvojnásobek
základní rychlosti (např. 200 Mbit/s pro Fast Ethernet), a to může být poněkud
zavádějící: i nadále totiž platí, že lze vysílat data maximálně rychlostí 100
Mbit/s u Fast Etherne-tu (nikoli 200 Mbit/s) a přijímat data maximálně touto
rychlostí, pouze lze obě tyto činnosti provádět současně (ale nelze si
"půjčovat" nevyužitou kapacitu např. vysílacího kanálu pro příjem), takže 200
Mbit/s se uvádí jako agregovaný výkon.
Rychlost Ethernetu
Specifikace pro Fast Ethernet umožňuje připojit k jednomu segmentu zařízení,
která podporují nejen rychlost 100 Mbit/s, ale i původních 10 Mbit/s a pracují
v režimu polovičního nebo plného duplexu. Pak je nezbytná automatická dohoda o
rychlosti a režimu (specifikovaná v normě), aby se mezi sebou stanice dohodly
na nejvyšší přípustné rychlosti práce, tj. zda se použi-je nižší rychlost 10
Mbit/s nebo 100 Mbit/s.
Duální adaptéry především na propojovacích síťových prvcích tak usnadňují
konfigurace a zajišťují efektivní práci sítě. Podobně jako rychlost lze
automaticky dohodnout i režim práce: plný nebo poloviční duplex.
Stanice 100BASE-T po svém startu inzeruje své možnosti prostřednictvím
testovacího signálu (pulzu rychlého spoje, fast link pulse, FLP). Pokud
přijímací stanice podporuje pouze 10BASE-T, potom tento signál bude ignorovat a
bude se pracovat s rychlostí 10 Mbit/s, v opačném případě její adaptér bude
signál detekovat a na základě algoritmu se stanice dohodnou na nejvyšší
podporované rychlosti na segmentu.
Přepínaný Ethernet
Přepínaný Ethernet vznikl v souvislosti s malým využitím sdílené sítě v
důsledku exponenciálního nárůstu kolizí při zvyšujícím se počtu aktivních
stanic v síti.
Přepínače pro Ethernet dnes nabízejí značné možnosti kombinované podpory portů
pro různé typy IEEE 802.3. Přepínače dnes výhodně nahrazují rozbočovače ve
sdílených sítích, neboť jsou nejen cenově stále příznivější, ale především řeší
problém zahlcení sítě způsobené nerovnoměrným rozložením provozu (klienti
oslovující stejné servery na tomtéž segmentu).
Přepínače umožňují vhodně seskupovat stanice na svých portech (segmentovaná
lokální síť), nebo dokonce připojit na port jedinou stanici (server, pracovní
stanici apod.), a tak vytvořit jakousi soukromou lokální síť. Přepínaný přístup
pracovních skupin (na port přepínače je připojen segment Ethernetu s několika
stanicemi) k jednotlivým serverům (na jiný port přepínače je připojen segment s
jediným serverem) maximálně zprůchodní síť a umožní hladkou komunikaci s
jednotlivými servery, zvláště s využitím vyhrazeného spoje s vyšší kapacitou
(např. kombinace Fast Ethernetu s běžným Ethernetem).
Pokud si představíme přepínač, na jehož porty jsou připojeny jednotlivé
stanice, potom komunikace bude vypadat zcela jinak než v případě sdíleného
přenosového prostředku: přepínač zajistí komunikaci všem dvojicím uzlů, které
spolu v daný okamžik chtějí komunikovat. Výsledkem je omezení vzniku kolizí
minimalizací kolizních domén sítě Ethernet a zvýšení průchodnosti sítě až na
maximum násobku původní šířky pásma počtem komunikujících dvojic portů (čili
maximálně polovičním počtem portů).
Aplikace sítí typu Ethernet
Největší podíl na instalovaných sítích typu IEEE 802.3 má Ethernet o 10 Mbit/s,
ale velmi rychle se prosadil i Fast Ethernet (IEEE 802.3u) a to díky své snadné
implementaci v sítích se stávajícím Ethernetem. Zatím nejrychlejší varianta
sítě s rychlostí 1 Gbit/s na svoje masové uplatnění ještě čeká, neboť normy
(IEEE 802.3z, ab) byly schváleny velmi nedávno.
Opět díky snadnému přechodu z Ethernetu na Gigabitový Ethernet lze předpokládat
využití především jako velmi rychlé páteřní sítě v lokálním prostředí na bázi
optiky, ale podpora symetrických kabelů UTP by měla přispět i k rychlému
prosazení v připojení serverů k přepínači. Jako první aplikace se nabízejí
modernizace spojů o 100 Mbit/s mezi přepínači nebo mezi serverem a přepínačem
na propustnost 1 Gbit/s. To samozřejmě vyžaduje modernizaci samotných přepínačů
o moduly podporující Gigabitový Ethernet a také serverů o nové síťové karty.
Gigabitový Ethernet je často srovnáván s ATM právě z hlediska uplatnění v
lokálním prostředí. Výkonnostně si sice tyto 2 typy sítí vcelku odpovídají, ale
jejich určení je odlišné. Gigabitový Ethernet je kvůli svým topologickým
omezením výlučně lokální záležitost, zatímco ATM je naopak především
technologie rozlehlých sítí, i když se všemi "doplňky" na podporu komunikace
lokálních sítí se snaží o průnik do lokálního prostředí.
I když se na první pohled může zdát, že je výhodnější využít jednu technologii,
která je schopná pracovat v lokálním i rozlehlém prostředí, nemusí tomu tak
být. Lokální sítě a rozlehlé sítě mají jiný charakter, jiný účel i jinou
cenovou politiku. Jakékoli přizpůsobování technologie pro "cizí" prostředí s
sebou nese určité nevýhody: potřebu dalších protokolů a mechanismů, nutnost
zásahu do hardwaru i softwaru koncových uživatelů nebo potřebu zaškolování. To
vše za příslušnou cenu navíc.
8 2679 / pen









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.