Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

4.3.6. Gigabit Ethernet

Не успели еще, как говорится, высохнуть чернила на только что созданном стандарте Fast Ethernet, как комитет 802 приступил к работе над новой версией. Ее почти сразу окрестили Gigabit Ethernet( гигабитной сетью Ethernet). IEEE ратифицировал наиболее популярную форму сети в 1999 году под названием 802.3ab. Ниже мы обсудим некоторые ключевые свойства Gigabit Ethernet. Более подробную информацию можно найти в(Spurgeon, 2000).

Главные предпосылки комитета в отношении Gigabit Ethernet были те же самые, что и для Fast Ethernet: увеличить производительность в 10 раз, сохранив обратную совместимость со старыми сетями Ethernet. В частности, Gigabit Ethernet должен был обеспечить дейтаграммный сервис без подтверждений, как при одноадресной, так и при широковещательной передаче. При этом необходимо было сохранить неизменными 48-битную схему адресации и формат кадра, включая нижние и верхние ограничения его размера. Новый стандарт удовлетворил всем этим требованиям.

Как и Fast Ethernet, все конфигурации Gigabit Ethernet строятся по принципу «точка-точка». Простейшая гигабитная сеть, показанная на рис. 4.19, а, состоит из двух компьютеров, напрямую соединенных друг с другом. В более общем случае, однако, имеется коммутатор или концентратор, к которому подсоединяется множество компьютеров, возможна также установка дополнительных коммутаторов или концентраторов (рис. 4.19, б). Но в любом случае, к одному кабелю Gigabit Ethernet всегда присоединяются два устройства, ни больше, ни меньше.

Рис. 4.19.Сеть Ethernet, состоящая: а — из двух станций; б — из множества станций

Аналогично, как и Fast Ethernet, Gigabit Ethernet может работать в двух режимах: полнодуплексном и полудуплексном. «Нормальным» считается полнодуплексный, при этом трафик может идти одновременно в обоих направлениях. Этот режим используется, когда имеется центральный коммутатор, соединенный с периферийными компьютерами или коммутаторами. В такой конфигурации сигналы всех линий буферизируются, поэтому абоненты могут отправлять данные, когда им вздумается. Отправитель не прослушивает канал, потому что ему не с кем конкурировать. На линии между компьютером и коммутатором компьютер — это единственный потенциальный отправитель; передача произойдет успешно даже в том случае, если одновременно с ней ведется передача со стороны коммутатора (линия полнодуплексная). Так как конкуренции в данном случае нет, протокол CSMA/CD не применяется, поэтому максимальная длина кабеля определяется исключительно мощностью сигнала, а вопросы времени распространения шумового всплеска здесь не встают. Коммутаторы могут работать на смешанных скоростях; более того, они автоматически выбирают оптимальную скорость. Самонастройка поддерживается так же, как и в Fast Ethernet, но теперь можно выбирать скорость 10, 100 или 1000 Мбит/с.

Полудуплексный режим работы используется тогда, когда компьютеры соединены не с коммутатором, а с концентратором. Концентратор не буферизирует входящие кадры. Вместо этого он электрически соединяет все линии, симулируя моноканал обычного Ethernet. В этом режиме возможны коллизии, поэтому применяется CSMA/ CD. Поскольку кадр минимального размера (то есть из 64 байт) может передаваться в 100 раз быстрее, чем в классической сети Ethernet, максимальная длина кабеля должна быть, соответственно, уменьшена в 100 раз. Она составляет 25 м — именно при таком расстоянии между станциями шумовой всплеск гарантированно достигнет отправителя до окончания его передачи. Если бы кабель имел длину 2500 м, то отправитель кадра из 64 байт при 1 Гбит/с успел бы много чего наделать даже за то время, пока его кадр прошел бы только десятую часть пути в одну сторону, не говоря уж о том, что сигнал должен еще и вернуться обратно.

Ограничение на длину было таким жестким, что комитет решил добавить в стандарт два новых свойства, позволивших увеличить максимальную длину кабеля до 200 м, что, вероятно, должно удовлетворить большинство организаций. Первое называется расширением носителя( carrier extension). Заключается это расширение всего-навсего в том, что аппаратура вставляет собственное поле заполнения, растягивающее нормальный кадр до 512 байт. Поскольку это поле добавляется отправителем и изымается получателем, то программному обеспечению нет до него никакого дела. Конечно, тратить 512 байт на передачу 64 байт — это несколько расточительно с точки зрения эффективности использования пропускной способности. Эффективность такой передачи составляет всего 9 %.