Architektúra sietí Ethernetu

10Base5 Thick Ethernet (Yellow Cable)

• historicky najstaršia verzia Ethernetu• segment tvorený hrubým koaxiálnym káblom o impedanci 50 ohm,

priemer kábla 10 mm, rýchlosť prenosu 10Mbps• maximálna dĺžka jedného segmentu je 500m• maximálny počet staníc na jednom segmente 100• ukončenie segmentu musí byť na oboch koncoch pomocou terminátorov

s odporom 50 Ohm, čo je charakteristická impedancia káblu, aby sa zabránilo odrazom signálu na konci zbernice, ktoré by interferenciou rušili ďalšie vysielanie

Zbernicová topológia 10Base5Dĺžka 5 x 100m

Baseband – základné pásmo

Broadband – širokopásmový prenos, prenášaný signál je namodulovaný na iný nosný signál, ktorý lepšie prechádza médiom

Prenosová rýchlosť 10Mbps

10Base5 Thick Ethernet (Yellow Cable)

• zariadenie sa pripája ku káblu pomocou transceivera, ktorý sa pripojí bez prerušenia hlavného káblu ( hrotmi sa zapichne do strednej žily a tienenia )

• Transceiver (vysielač + prijímač) trans mitter – re ceiver

• Počítač možno pripojiť káblom až 50 m dlhým, sieťová karta nemá transceiver

• segmenty je možné spájať pomocou aktívnych prvkov - opakovačov (repeater )

• v prípade prerušenia zbernice výpadok celej siete

10Base2 Ethernet – tenký koaxiál

• rýchlosť prenosu 10Mb/s, vzdialenosť do 185m• sieťová karta obsahuje integrovaný transceiver• využíva tenký koaxiálny kábel, priemer 5mm, s impedanciou 50 Ohm,

ohybnejší

A – vonkajší ochranný obalB – vnútorné tieniace opletenieC – vnútorná izoláciaD – pevný Cu- vodič ( žila )

10base2 terminatorUkončenie zbernice na zamedzenie odrazov

10base2 T-konektor pripojenie zariadenia ku zbernici

Koaxiálny kábel ukončený BNC konektorom na prepojenie T-konektorov

Technologické verzie Ethernetu• Ethernet - původní varianta s přenosovou rychlostí 10 Mbit/s. Definována pro

koaxiální kabel, kroucenou dvojlinku a optické vlákno.

• Fast Ethernet - rychlejší verze s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s definovaná standardem IEEE 802.3u. Převzala maximum prvků z původního Ethernetu (formát rámce, algoritmus CSMA/CD apod.), aby se usnadnil, urychlil a zlevnil vývoj. V současnosti ji lze považovat za základní verzi Ethernetu. Je k dispozici pro kroucenou dvojlinku a optická vlákna.

• Gigabitový Ethernet - zvýšil přenosovou rychlost na 1 Gbit/s. Opět recykloval co nejvíce prvků z původního Ethernetu, teoreticky i algoritmus CSMA/CD. V praxi je ale gigabitový Ethernet provozován pouze přepínaně s plným duplexem. Důležité je především použití stejného formátu rámce. Původně byl definován pouze pro optická vlákna (IEEE 802.3z), později byla doplněna i varianta pro kroucenou dvojlinku (IEEE 802.3ab).

• 10Gbitový Ethernet - představuje zatím poslední standardizovanou verzi. Jeho definice byla jako IEEE 802.3ae přijata v roce 2003. Přenosová rychlost činí 10 Gbit/s, jako médium zatím slouží hlavně optická vlákna a opět používá stejný formát rámce. Algoritmus CSMA/CD byl definitivně opuštěn, tato verze pracuje vždy plně duplexně. V současnosti (2008) byla vyvinuta jeho specifikace pro kroucenou dvojlinku s označení IEEE 802.3an.

Technologické verzie Ethernetu• 10Base-T ako prenosové médium používa krútenú dvojlinku s

rýchlosťou 10 Mbit/s. Využíva dva páry zo štyroch párov. Dnes je nahradená rýchlejšou 100 Mbit/s variantou

• 10Base-F Varianta s optickými vláknami s rýchlosťou 10 Mbit/s. Používa sa pre spojenia na väčšiu vzdialenosť alebo na spojenie medzi objektami, kde nemožno použiť krútenú dvojlinku. Dnes je nahradená vyššími rýchlosťami (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet)

• 100Base-TX Varianta s prenosovou rýchlosťou 100 Mbit/s, ( Fast Ethernet ), používa dva páry UTP nebo STP káblu kategórie 5

• 100Base-T2 Používa dva páry UTP kategórie 3, 4, 5. Je to varianta vhodná pro staršie rozvody štrukturovanej kabeláže

• 100Base-T4 Používa štyri páry UTP kategórie 3, 4, 5. Tiež vhodné pro staršie rozvody štrukturovanej kabeláže

• 100Base-FX Fast Ethernet používa dve optické vlákna.

• 1000Base-T Ethernet s rýchlosťou 1000 Mbit/s, nazývaný Gigabit Ethernet. Využívá 4 páry UTP kabeláže kategórie 5e, je definovaný do vzdialenosti 100 metrů

• 1000Base-CX Gigabit Ethernet na bázi Cu- vodiča pre krátke vzdialenosti, určený pre prepojovanie skupín zariadení

• 1000Base-SX Gigabit Ethernet používa mnohovidové optické vlákno. Je určený pre chrbticové siete do vzdialeností niekoľko sto metrov

• 1000Base-LX Gigabit Ethernet používa jednovidové optické vlákno. Je určený pre väčšie vzdálenosti až niekoľko desiatok kilometrov

• 10GBase-T Ethernet s rýchlosťou 10 Gbit/s, nazývaný Ten Gigabit Ethernet(alebo tiež EFM - Ethernet on the first mile). Využíva 4 páry S/FTP (jednotlivé páry tienené metalickou fóliou + metalický oplet okolo všetkých párov dohromady) kabeláže kategorie 6A (Category 6 Augmented - šírka pásma 500 MHz), je definovaný do vzdialenosti 100 metrov

Technologické verzie Ethernetu

Technologické verzie EthernetuEthernetové médiá - charakteristika

Fyzická versus logická topológia

• Použitie Hub-u zmenilo fyzickú topológiu, nie však logickú

• V prípade poruchy jedného z káblov nedošlo k výpadku celej siete

• Čím väčší počet prípojok Hub mal, tým väčšiu kolíznu doménu vytváral

• Dáta prichádzajúce na jeden vstup HUB rozpošle všetkým zariadeniam, pripojeným na ostatné vstupy HUBu

Základom logickej topológie Ethernetu je multiaccess bus, t.j. zdieľané spoločné médium

Počiatky použitia HUBu

• Ethernet HUB je z jednej strany pripojený na zbernicu (má konektor pre tenký alebo hrubý Ethernet) a z druhej stranu sú zásuvky RJ45 pre krútenú dvojlinku. Ta umožňuje pripojiť ďalšie zariadenia až do vzdialenosti 100m.

• Konštrukcia Ethernet HUBov dovoľuje ich kaskádovanie, t.j. spájanie za sebou, maximálne do štvrtej úrovne.

Dôsledky použitia HUBu

Šírka pásma zdieľaná 12

hostami

Počet kolízií v sieti sa zväčšil – jedna kolízna doména

Nízky výkon sieti založenej na HUB technológii

Použitie switcha ( prepínača )

Vznik dvoch menších kolíznych domén

Switch pôsobí ako mostík medzi

dvoma cez HUB zdieľanými médiami

Každý PC má svoju vlastnú kolíznu doménu

Switch v centre siete LAN

Použitie switcha

Zmenšenie kolíznych domén

• Nahradením HUBu switchom ( prepínačom ) došlo ku zrušeniu kolíznej domény

• Prepínač posiela dáta iba tomu zariadeniu, ktorému sú určené

• Rozlišuje ich na základe MAC adresy príslušného zariadenia

Použitie switchov na zvýšenie redundancie siete

Viaceré switche prepojené jedným centrálnym switchom

Dva cetrálne switche zabezpečujú potrebnú redundanciu ( nadbytočnosť )

Výpadok jedného z týchto cetrálnych switchov nevyradí prevádzku celej siete

Výpadok switcha spôsobí iba výpadok počítačov priamo pripojených ku switchu

Použitie Gigabit EthernetuGigabitová technológia je použitá na rozšírené prepojenie LAN sietí do väčších MAN sietí a prepojenie pomocou sériových WAN liniek

Aktívne prvky počítačovej siete

• Okrem pasívnych prvkov ( kabeláž, konektory ), vytvárajúcich fyzickú prepojovaciu cestu obsahujú siete tzv. aktívne prvky

• Aktívne prvky slúžia na obnovu prenášaných signálov• Aktívne prvky slúžia tiež na distribúciu týchto signálov do

požadovaných cieľových staníc

Druhy aktívnych prvkov :• Prevodník ( converter )• Opakovač ( repeater )• Rozbočovač ( hub )• Most ( bridge )• Prepínač ( switch )• Smerovač ( router )

Sieťová karta – NIC ( Network Interface Card )

• podporuje obidva typy konektorov

• koaxiálny 10BASE2 (BNC konektor, naľavo)

• krútená dvojlinka 10BASE-T (RJ-45 konektor, napravo).

staršie prevedenie

Opakovač ( Repeater )

• Obnovuje elektrický alebo optický signál, aby mohol byť ďalej prenášaný

• Zosilnením a tvarovaním nastaví také parametre signálu ako boli pri vysielaní zo zdroja signálu

• nerozoznáva dátové rámce, pracuje iba s jednotkami a nulami

Rozbočovač ( HUB )

• Ethernetový rozbočovač (z angl. ethernet hub) je aktívny prvok počítačovej siete

• umožňuje jej vetvenie a je základom sietí s hviezdicovou topológiou

• funguje ako viacportový opakovač - všetky dáta, ktoré prichádzajú na jeden z jeho portov skopíruje na všetky ostatné porty, bez ohľadu na to, na ktorom porte sa nachádza zariadenie, ktorému sú dáta adresované

• rozbočovač zväčšuje kolíznu doménu• všetky zariadenia na danom segmente siete „vidia“

všetky rámce, aj tie, ktoré sú adresované iným zariadeniam a u väčších sietí to znamená zbytočné preťažovanie tých zariadení, ktorým dáta v skutočnosti nepatria.

Most ( Bridge )• spája dva segmenty siete rovnakej topológie a technológie.

Predlžuje sa tak dĺžka vedenia • bridge počúva prevádzku na obidvoch stranách a v

prijatých správach vyhľadáva fyzické adresy zdrojového a cieľového počítača

• zo zdrojových adries (t.j. adries odosielateľov) vytvára tabuľku prítomnosti počítačov na svojich jednotlivých stranách

• podľa zdrojovej a cieľovej adresy sa rozhoduje, či má správu prehodiť do druhého segmentu alebo nie

• bridge vykonáva teda určitú filtráciu správ a na druhú stranu prepúšťa len tie, ktoré sú tam určené. Pritom využíva podmienky jednoznačnosti fyzických adries na spájaných segmentoch

• bridge pracuje podľa samoučiaceho sa algoritmu. Pri štarte sú ich pracovne tabuľky prázdne. Tabuľky sa postupne podľa prevádzky napĺňajú. Bridge nevyžaduje teda žiadnu konfiguráciu.

Prepínač ( switch ) • je to vlastne multiportový most

• umožňuje paralelnú komunikáciu medzi rôznymi dvojicami PC

• vnútri switchu sa porty prepoja jeden k druhému iba vtedy, keď sú adresované

• má v sebe pamäť, v ktorej má uloženú tabuľku MAC adries PC, pripojených k nemu

• Ak v nej nájde MAC adresu PC, zhodnú s cieľovou MAC adresou v dátovom rámci, vyšle dáta priamo na tento port

• Využíva celú šírku pásma pripojenej linky

Smerovač ( router )• spája lokálne siete aj rôznych topológii alebo pripája lokálnu sieť k

rozľahlej sieti WAN • pracuje na základe sieťových adries a smerovacích protokolov a do

druhej siete prepúšťa len tie správy, ktoré sú tam určené (smerované)

• Väčšinou sú to, ako po stránke technickej, tak aj programovej, špeciálne počítač, ktoré obsahujú aj niekoľko sieťových rozhraní, najmenej však dve

• Router musí byť po štarte nakonfigurovaný, musia sa mu zadať adresy jeho sieťových rozhraní. Adresy ďalších sietí získava zo siete snímaním a vytváraním smerovacích tabuliek.

• Ak router spája siete rôznej topológie a teda aj technológie, musí okrem smerovania ešte vykonávať transformáciu správ z jednej siete do druhej.