Click here to load reader

Technologie z rodziny Ethernet

  • View
    77

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Technologie z rodziny Ethernet. Plan wykładu. Wprowadzenie Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet Inne zastosowania technologii Ethernet Podsumowanie. Plan wykładu. Wprowadzenie Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet - PowerPoint PPT Presentation

Text of Technologie z rodziny Ethernet

  • Technologie z rodziny Ethernet

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • WprowadzenieNa pocztku lat 80-tych XX wieku nastpi szybki rozwj lokalnych sieci komputerowychPodstawow technologi stosowan w sieciach LAN by EthernetInne technologie, ktre stosowano w sieciach LAN to Token Ring (IBM), FDDIObecnie w sieciach LAN najpowszechniejsze technologie to Fast Ethernet, Gigabit Ethernet oraz WiFiNajnowsze wersje Ethernetu (10 Gigabit Ethernet oraz Gigabit Ethernet) stosowane s rwnie w sieciach miejskich i rozlegych

  • Dostp do cza - analogiaPrzyjmijmy, e uczestnicy seminarium chc porozmawiaJeeli kady co mwi nikt nikogo nie zrozumieJeeli kto bdzie mwi goniej, to wszyscy zaczn mwi goniej i ponownie nikt nikogo nie zrozumie

  • Dostp do cza - analogiaKady dostaje okrelony czas na swoj wypowied (TDMA)Kada grupa rozmawia w innym jzyku (CDMA)Kada grupa rozmawia si w innym pokoju (SDMA)Osoba zaczyna rozmow kiedy nikt inny nie mwi (CSMA)Kto prowadzi dyskusj (scentralizowana)

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetVLANIP i EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • ALOHA (1)Pierwowzr algorytmw dostpu niekontrolowanego, ktre legy u podstaw technologii Ethernet to protok ALOHA opracowany przez prof. Normana Abramsona w 1970 roku na Uniwersytecie Hawajskim

  • ALOHA (2)Nadawanie

  • ALOHA (3)Odbieranie - potwierdzenieACK

  • ALOHA (4)Odbieranie - kolizjaACKACKACKACK

  • CSMA (1)Protokoy typu CSMA (ang. Carrier Sense Multiple Access) wykorzystuj informacje pomocnicze uzyskane poprzez ledzenie nonejTylko w przypadku stwierdzenia wolnego cza nastpuje transmisjaPo wystpienia kolizji, stacja nadajca nie otrzymuje potwierdzenia, co wymusza retransmisj ramki po losowym czasie

  • CSMA (2)ledzenie nonej (ang. Carrier Sense)cze wolnecze wolnecze wolnecze zajtecze zajtecze zajte

  • Historia Ethernetu (1)Robert Metcalfe i David Boggs rozpoczli w 1972 roku prace nad now technologi sieciowej w firmie XeroxTechnologia zostaa nazwana Ethernet (ether po acinie to rodowisko w ktrym rozchodz si fale elektromagnetyczne)

  • Historia Ethernetu (2)Technologia Ethernet jako metod dostpu stosuje CSMA/CD ang. Carrier Sense Multiple Access Collision Detection) protok opracowany na podstawie protokou ALOHAW 1975 Metcalfe wraz z trzema kolegami zgosi patent dotyczcy metody CSMA/CDW 1979 Xerox zdecydowa przeksztaci technologi Ethernet w standard przemysowy co uatwio rozwj tej technologii

  • Historia Ethernetu (3)W 1979 powstaje firma 3Com (jedynym z zaoycieli jest Metcalfe), ktra rozpoczyna produkcj urzdze Ethernet W 1981 roku IEEE powouje podkomisj 802.3, aby opracowa standard EthernetW 1983 roku powstaje standard IEEE 10BASE5, ktry stosowa kabel koncentryczny i umoliwia transmisj z prdkoci 10 Mb/sW 1989 roku organizacja ISO przejmuje standard 88023 dotyczcy Ethernetu

  • CSMA/CD (1)W metodzie CSMA/CD (ang. CSMA Collision Detection) stacje potrafi wykry kolizj w czu poprzez jednoczesne nadawanie i nasuchiwanieNastpnie poprzez wymuszenie kolizji (ang. jam) informuj inne stacje o kolizji Po losowym czasie ponawiaj transmisjMetoda stosowana w technologii Ethernet IEEE 802.3

  • CSMA/CD (2)Wykrywanie kolizji (ang. Collision Detection)cze wolnecze wolnecze wolnecze zajteKolizjacze wolneKolizjacze zajtecze zajtecze wolnecze wolne

  • CSMA/CD (3)

  • CSMA/CD dla IEEE 802.3 (1)

  • CSMA/CD dla IEEE 802.3 (2)Kada aktywna stacja nasuchuje cze i rejestruje kiedy cze jest zajte, trwa strefa buforowa lub cze jest wolneStacja moe nadawa tylko wtedy gdy cze jest wolne przez okrelony czas IFG (ang. interframe gap)Jeeli kana jest zajty, stacja czeka na szczelin IFGW sytuacji gdy speniony jest warunek 2, ale po rozpoczciu i-tej prby transmisji nastpia kolizja, po wymuszeniu sygnau kolizji (ang. jam) stacja zawiesza sw aktywno na czas ti

  • CSMA/CD dla IEEE 802.3 (3)Stacja nadawcza oprcz pierwszej prby podejmuje co najwyej 15 dodatkowych prb transmisji. Jeli adna z tych prb si nie uda, to stacja przerywa dziaanie i powiadamia o tym wysze warstwyCzas ti zawieszenia aktywnoci stacji po i-tej prbie liczony jest wedug ti= riS, gdzie ri to liczba losow z przedziau , k=min{i,10}, a S jest wartoci szczeliny czasowej. Szczelina czasowa okrela minimaln dugo ramki

  • CSMA/CD dla IEEE 802.3 (4)Zaleno pomidzy obcieniem sieci Ethernet 802.3, a liczb prb re/transmisji ramek

  • CSMA/CD dla IEEE 802.3 (5)Podstawowe parametry:strefa buforowa - 9,6 sszeroko szczeliny czasowej - 51,2 sczas wymuszenia kolizji - 3,2 smaksymalna dugo ramki - 1518 bajtwminimalna dugo ramki - 64 bajtwliczba prb retransmisji- 16liczba prb retransmisji z powikszeniem czasu - 10rozmiar adresu - 48 bitw

  • CSMA/CD dla IEEE 802.3 (6)

  • Zalety CSMA/CD dla IEEE 802.3Wszystkie stacje s cakowicie rwnoprawneProtok jest bardzo prosty i nie wymaga midzy stacjami wymiany ramek o charakterze organizacyjnym Protok traktuje kolizje jako normalne zdarzenia Niektre zakcenia mog by rozpoznane jako kolizje danie nadawania zgoszone przy wolnym czu jest natychmiast realizowaneWszystkie parametry protokou s jednoznacznie zdefiniowane

  • Wady CSMA/CD dla IEEE 802.3Niedeterministyczny czas dostpu do czaMoliwo odrzucenia zgoszenia po 16 kolizjach Wraz ze wzrostem obcienia sieci ronie liczba kolizji Dla obcienia powyej 50-60 % ronie liczba prb retransmisji Cz pasma jest tracona na kolizje

  • Domena kolizyjnaWszystkie urzdzenia, ktre wsplnie rywalizuj o dostp do medium tworz jedn domen kolizyjnUrzdzenia w jednej domenie kolizyjnej wspdziel pasmo przepustowocirednica sieci to maksymalny rozmiar domeny kolizyjnej, ktra umoliwia wykrycie kolizjiZa dua rednica sieci prowadzi do pnych (nie wykrytych) kolizji (ang. late collision)

  • Adresowanie w EthernetW technologii Ethernet stosowany jest format adresw MAC-48 opracowany przez IEEEAdres MAC-48 skada si z 48 bitw i jest zapisywany heksadecymalnie, np. 02-0A-33-34-FF-56Adres rozgoszeniowy (broadcast) to FF-FF-FF-FF-FF-FFPierwsze 24 bity adresu MAC-48 nazywane s kodem producenta OUI (ang. Organizationally Unique Identifiers) nadawane przez IEEE http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtmlKolejne 24 bity adresu producent przydziela podczas produkcji

  • Struktura ramki EthernetPreambuaPreambua (7 bajtw) zawieraja na zmian jedynk i zero (1010), suy do synchronizacji odbiorcySFD (ang. start frame delimiter) (1 bajt) to znacznik pocztkowy ramki w postaci 10101011 Adres docelowySFD1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Adres docelowy MAC (6 bajtw)Adres nadawcyAdres nadawcy MAC (6 bajtw)TypTyp (2 bajty), jeeli warto mniejsza ni 1500, to oznacza dugo ramki, jeeli wiksza to typ pakietu DaneCRCDane (46 - 1500 bajtw), jeeli liczba przesyanych danych jest mniejsza ni 46 bajtw, to uzupeniane s zerami CRC (4 bajty) suma kontrolna

  • Warstwy fizyczne IEEE 802.3 (1)

  • Warstwy fizyczne IEEE 802.3 (2)

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetVLANIP i EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • Fast EthernetIEEE zatwierdzi standard Fast Ethernet w 1995 roku jako IEEE 802.3uFast Ethernet to nastpca Ethernetu, ktry pokona standard 100VG-AnyLANFast Ethernet zwiksza prdko transmisji do 100 Mb/sZachowana zostaa metoda dostpu do cza CSMA/CD oraz format ramkiNajwikszych zmian dokonano w warstwie fizycznej

  • Topologia Fast EthernetInternetInne sieci

  • Warstwy fizyczne Fast Ethernet

  • Autonegocjacja (1)Urzdzenia Fast Ethernetu mog wsppracowa z urzdzeniami EthernetWprowadzono mechanizm Autonegocjacji (ang. Autonegotiation) umoliwiajcy rozpoznawanie trybu pracy urzdze i wybranie trybu o najwyszym, akceptowanym przez oba urzdzeniaMechanizm Autonegocjacji uywa serii szybkich impulsw cza FLP (ang. Fast Link Pulse), ktre jest zmodyfikowan wersj sygnau NLP (ang. Normal Link Pulse) uywanego w sieciach 10BASE-T

  • Autonegocjacja (2)Autonegocjacja wybiera tryb o najwyszym, akceptowanym przez oba urzdzenia priorytecie wedug nastpujcej kolejnoci:100BASE-TX Full Duplex100BASE-T4 100BASE-TX10BASE-T Full Duplex10BASE-T

  • Half duplex vs. Full duplex (1)1234cze half duplexcze full duplex

  • Half duplex vs. Full duplex (2)Half duplex:Wspdzielony Ethernetcze wspdzielone dla transmisji w obie stronyMetoda dostpu do cza to CSMA/CDFull duplex:Przeczany EthernetW kad stron dostpna pena przepustowoNie ma potrzeby stosowania CSMA/CD, czyli znikaj ograniczenia zwizane z CSMA/CD

  • Ewolucja technologii EthernetEthernet oparty na wspdzielonym kablu koncentrycznym z wystpowaniem kolizjiEthernet oparty na skrtce UTP z wystpowaniem kolizji i zastosowaniem koncentratoraEthernet oparty na skrtce UTP bez kolizji, peen dupleks z zastosowaniem przecznika

  • Dziaanie koncentratora przykad KolizjaKoncentrator

  • Dziaanie koncentratora - przykadWspdzielenie pasmaKoncentrator

  • PrzecznikPrzecznik

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • Gigabit EthernetGigabit Ethernet to dalsze rozwinicie technologii, zwikszajc prdko transmisji do 1 Gb/s Zosta zaakceptowany w 1998 roku jako standard IEEE 802.3zZachowana zostaa metoda zarzdzania czem CSMA/CD, co przy 10-krotnym zwikszeniu szybkoci transmisji spowodowao dalsze ograniczenie dopuszczalnej rozpitoci sieci Gigabitowy Ethernet umoliwia prac penodupleksow Rozszerzono nechanizm autonegocjacji uwzgldniajc technolgi Gigabit Ethernet

  • AutonegocjacjaAutonegocjacja wybiera tryb o najwyszym, akceptowanym przez oba urzdzenia priorytecie wedug nastpujcej kolejnoci:1000BASE-T full duplex 1000BASE-T half duplex 100BASE-T2 full duplex 100BASE-TX full duplex 100BASE-T2 half duplex 100BASE-T4 100BASE-TX half duplex 10BASE-T full duplex 10BASE-T half duplex

  • Warstwa cza danych Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet korzysta z formatu ramki 802.3Podobnie jak wolniejsze wersje Gigabit Ethernet moe dziaa w trybie p- oraz penego dupleksu Minimalna dugo ramki zostaa zwikszona z 64 do 512 bajtw, w celu zwikszenie rednicy sieci dla metody CSMA/CDDla krtkich ramek Gigabit Ethernet staje si nieefektywny, dlatego wprowadzona tryb transmisji typu burst. W tym trybie stacja moe transmitowa mae ramki a do osignicia ich sumy rwnej 8192 bajty. Przerwy midzy ramkami bd wypenione transmisj, czyli medium bdzie zajte przez cay czas

  • Warstwy fizyczne Gigabit Ethernet

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • 10 Gigabit Ethernet10 Gigabit Ethernet to kontynuacja technologii Ethernet, zwikszajca prdko transmisji do 10 Gb/sPodobnie jak Fast oraz Gigabit Ethernet pracuje na penym dupleksieNie jest stosowana metoda dostpu CSMA/CD, w zwizku z tym ograniczenie dotyczce rozmiaru sieci nie jest ju tak restrykcyjne Zachowano format ramki wedug standardu IEEE 802.3

  • Obszary zastosowa 10 Gigabit EthernetSieci LAN: poczenia midzyserwerowe, poczenia przecznik-przecznik, poczenia serwer-przecznikSieci MAN: poczenia midzy przecznikami rdzeniowymi do 80 km z wykorzystaniem wiatowodu jednomodowegoSieci WAN: dziki unifikacji standardu Ethernet 10 Gigabit ze standardami OC192c (SONET) oraz VC64c (SDH), moliwe bdzie budowa sieci WAN heterogenicznych uywajcych technologii Ethernet 10 Gb/s, SONET lub SDH

  • 10 Gigabit Ethernet end-to-endStosowania technologii 10 Gigabit Ethernet we wszystkich rodzajach sieci, pozwala na budow duych sieci stosujcych wycznie Ethernet jako rodka transportu end-to-end Redukuje to potrzeb konwersji i stosowania technik intersieciowych, ktre powoduj zwikszenie opnienia w sieciach komputerowych

  • Porwnanie 10 Gigabit z poprzednimi wersjami Ethernet 10 Gigabit Ethernet pracuje tylko w trybie penego dupleksu, czyli nie obsuguje transmisji pdupleks i metody CSMA/CDMinimalna dugo ramki wynosi 64 bajty (jak dla Fast Ethernet i Ethernet), nie ma potrzeby wyduania ramki do 512 bitw jak dla Gigabit EthernetSieci 10 Gigabit Ethernet bd dysponowa rnymi interfejsami PMD Interfejs WAN PHY umoliwiajcy stosowanie 10 Gigabit Ethernet w sieciach WANJako medium transmisyjne stosowany jest gwnie wiatowd

  • Warstwy fizyczne dla wiatowodu

  • 10 Gigabit Ethernet w kablu miedzianym Grupa robocza 802.3ak przyja w 2004 standard 10GBASE-CX4 okablowania Twinax, ktre pozwala budowa poczenia o dugoci do 15 metrwGrupa robocza 802.3an przyja w 2006 standard 10GBASE-TPoczenia 10GBASE-T powinny by budowane wykorzystujc okablowanie kat. 6a i 7 przy ograniczeniu dugoci poczenia do 100 metrw Mona te korzysta z usug starszych kabli kat. 6, jednak dugo poczenia nie powinna przekracza 55 metrw

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • Metro EthernetKlasyczny Ethernet nie zapewnia odpowiedniej skalowalnoci, bezpieczestwa i efektywnoci dla zastosowa w duych sieciach miejskich i rozlegychDlatego powstaa koncepcja Metro Ethernet, zawierajca szereg nowych rozwiza umoliwiajcych stosowanie Ethernetu w sieciach miejskich i rozlegychRozwojem koncepcji Metro Ethernet zajmuje si Metro Ethernet Forum (metroethernetforum.org)Metro Ethernet uywa technologii Carrier Ethernet

  • Carrier EthernetCarrier Ethernet wsppracuje z technologiami transportowymi stosowanymi powszechnie w sieciach rozlegych i miejskich (np. SDH/SONET, MPLS)Technologia Carrier Ethernet jest rozwijana w celu zapewnienia nastpujcych funkcjonalnoci:Ustandaryzowane usugiSkalowalnoNiezawodnoJako usugZarzdzanie usugami

  • Zasilanie przez okablowanie EthernetStandard IEEE802.3af (Power over Ethernet) pozwala zasila urzdzenia sieciowe przez okablowanie EthernetStandard precyzuje dostarczanie energii ze rda zasilania PSE (Power Sourcing Equipment) do urzdzenia odbiorczego PD (Powered Device), za porednictwem tego samego kabla, w ktrym s przesyane daneUrzdzenie sieciowe jest zasilane przez okablowanie UTP (kat. 5e) napiciem zmiennym 48 V natenie prdu do 400 mA, a ciga moc dostarczana do kadego wza nie moe przekracza 15,4 WStandard IEEE 802.3at przeznaczony dla kabli od kat. 5 zapewnia moc 25 W

  • Zalety zasilanie przez Ethernet Uatwia instalowanie telefonw IP i punktw dostpu bezprzewodowych sieci LANZmniejsza koszty zwizane z wdraaniem tego typu rozwizaSie dystrybuujca zasilanie ma tak sam architektur, jak sie LAN, co umoliwia instalacje w centralnym punkcie sieci LAN jeden zasilacz UPS, ktry chroni wszystkie urzdzenia sieciowe Zapewnia zdalny dostp i moliwo zarzdzania z wykorzystaniem technologii SNMP/Web

  • rda zasilania[rdo: www.networld.pl]

  • Dostpowy Ethernet na przewodach miedzianych Grupa IEEE 802.3ah przyja w 2004 standard Ethernet in the First Mile dotyczcy przesyania Ethernetu na czach miedzianych sucych do przekazu gosuPrzykadem tego typu rozwizania jest Long-Reach Ethernet (LRE)LRE zwiksza zasig Ethernetu, wykorzystujc bez dodatkowych warunkw skrtk miedzian przewodu telefonicznegoLRE zapewnia transmisj w penym dupleksie

  • Long-Reach Ethernet Zasig LRE:15 Mb/s w obie strony na odlego do 1 km 10 Mb/s w obie strony na odlego do 1,2 km5 Mb/s w obie strony na odlego do 1,5 kmDziki uzyskiwanym przez LRE szybkociom i zasigowi ta technologia zapewnia: Szerokopasmowe poczenia internetoweWsparcie dla telefonii IPKonwergencj aplikacji wideo/gos/dane

  • Plan wykaduWprowadzenieEthernetFast EthernetGigabit Ethernet10 Gigabit EthernetInne zastosowania technologii EthernetPodsumowanie

  • PodsumowanieEthernet to najbardziej popularna technologia sieci lokalnychPocztkowo Ethernet uywa metody CSMA/CD, ale obecnie uywany jest przeczany Ethernet w trybie penego dupleksuW konsekwencji ograniczenia zwizane z CSMA/CD s ju nieaktualneObecnie pracuje si nad kolejn wersj 40/100 Gigabit EthernetNajwikszym konkurentem Ethernetu jest WiFi

  • Kolejny wykadWarstwa fizyczna