Разводка проводов витая пара

Если UTP кабель содержит только две пары, то стандарт предполагает следующую разводку (провода соответствующего цвета соединяются между собой):

10Base-T/100Base-TX одна сторона цвет провода другая сторона   бело/оранж     оранж/белый     бело/синий     сине/белый

Для восьмижильного кабеля (четыре пары) существуют два стандарта соединения 568A или 568B. Оба этих варианта эквивалентны. Но обычно рекомендуют использовать стандарт 568A.

EIA/TIA-568A одна сторона цвет провода другая сторона   бело/зеленый     зелен/белый     бело/оранж     сине/белый     бело/синий     оранж/белый     бело/коричн.     коричн./белый

EIA/TIA-568B, AT&T 258A одна сторона цвет провода другая сторона   бело/оранж     оранж/белый     бело/зеленый     сине/белый     бело/синий     зелен/белый     бело/коричн.     коричн./белый

Как уже было сказано раньше, сам кабель витой пары помещается в стандартную вилку типа RJ-45.

Методика расчета конфигурации сети Fast Ethernet

Итак, только недавно мы закончили проводить расчеты, как опять возвращаемся к тому же. Сейчас нам опять придется с вами заняться не очень приятным, но очень полезным делом -

теперь нам предстоит поработать со справочными данными, которые определены стандартом IEEE 802.3u и научится рассчитывать правильность выполнения условия надежного распознавания коллизий теперь уже для сетей Fast Ethernet. Хотя сейчас нам уже будет немного проще, поскольку с основным подходом к расчету конфигурации сети мы уже знакомы. Но для начала мы должны определить те требования, которыми ограничиваются принципы построения 100-Мегабитных сетей Fast Ethernet.

Итак, сначала поговорим о правилах построения сети, затем о методах проверки их выполнения.

Если говорить о сетевом оборудовании, то кроме кабелей, которые мы уже обсудили, для установки Fast Ethernet потребуются сетевые адаптеры для рабочих станций и серверов, концентраторы 100BaseT и, возможно, некоторое количество коммутаторов 100BaseT.

Адаптеры, необходимые для организации сети 100BaseT, носят название адаптеров Ethernet 10/100 Мбит/с. Они способны (это требование стандарта 100BaseT мы рассматривали) самостоятельно отличать скорость 10 Мбит/с от 100 Мбит/с.

В сетях Fast Ethernet любой источник кадров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью и др. относят к определенной категории оборудования, которая называется - DTE (Data Terminal Equipment).

Каждый кадр, который вырабатывает такое устройство для разделяемого сегмента - это новый кадр. Так, к примеру, если мост (коммутатор) передают через свой выходной порт кадр, который поступил в свое время от подключенного к нему сетевого адаптера, то для сегмента сети, к которому подключен этот выходной порт, этот кадр является новым.

Порт повторителя не является DTE, так как он просто побитно повторяет на выходе, то, что получает на входе, то есть повторяет уже появившийся в сегменте кадр.

В прошлом разделе урока мы определили четыре основных правила корректной конфигурации Ethernet 802.3:

- количество узлов не более 1024

- максимальная длина кабеля в сегменте определена соответствующей спецификацией

- время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала

- сокращение межкадрового интервала IPG (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала

Для сети Fast Ethernet, которая сохранила протоколы MAC уровня Ethernet, выполнение условия - PDV сети не более 575 битовых интервала остается в силе.

Условие - PVV не больше, чем 49 битовых интервала выполняется всегда, поскольку в сетях Fast Ethernet используется не большое количество повторителей, которые вносят задержки распространения в сеть. А что касается требований физического уровня - это для сети Fast Ethernet отдельный вопрос.

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:

ограничения на максимальные длины сегментов, которые соединяют устройства- источники кадров (соединение DTE- DTE);

ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих устройства-источники кадров (DTE) с портом повторителя;

ограничения на общий максимальный диаметр сети;

ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько устройств-источников кадров (DTE) подключается к портам повторителя, образуя сеть топологии звезда.

Соединения DTE-DTE в разделяемых сегментах не встречаются (помните, когда мы объясняли, почему петлевидные соединения повторителей не допустимы), а вот для мостов/коммутаторов и маршрутизаторов такие соединения являются нормой - когда сетевой адаптер прямо соединен с портом одного из этих устройств, либо эти устройства соединяются друг с другом.

Спецификация IEEE 802.3u определяет следующие максимальные значения сегментов, которые соединяют устройства-источники кадров (DTE-DTE)

Теперь поговорим об использовании повторителей в сетях Fast Ethernet.

Повторители Fast Ethernet делятся на два класса.

Повторители класса I поддерживают все типы логического кодирования данных: как 4В/5В, так и 8В/6Т.

Повторители класса II поддерживают только какой-либо один тип логического кодирования - либо 4В/5В, либо 8В/6Т.

Таким образом, повторители класса I позволяют выполнять передачу логических кодов с битовой скоростью 100 Мбит/с, а повторителям класса II эта операция недоступна.

Поэтому повторители класса I могут иметь порты всех трех типов физического уровня Fast Ethernet:

100Base-TX, 100Base-FX и 100Base-T4.

Повторители класса II имеют либо все порты 100Base-T4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние оба используют один и тот же логический код 4В/5В.

В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя класса I.

Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости передачи различных систем сигнализации. Величина этой задержки распространения для одного повторителя класса I равна - 70 bt.

Повторители класса II вносят меньшую задержку при передаче сигналов:

46 bt для портов TX/FX и 33,5 bt для портов Т4.

Поэтому максимальное число повторителей класса II в одном домене коллизий определили - 2.

Причем допустимое расстояние между этими двумя повторителями, по соответствию выполнения условия допустимого PDV, можно выбирать не длиннее 5 метров.

Итак, максимальное число повторителей класса II в домене коллизий - 2, причем они соединяются между собой кабелем не длиннее 5 метров.

Условие не длиннее 5-ти метров на самом деле универсальное, справедливое для всех типов конфигураций, но если произвести необходимые расчеты, то можно показать, что для некоторых конфигураций это расстояние может быть и больше. С другой стороны, если просто пользоваться именно этим ограничением, то вы никогда не ошибетесь. Для того, чтобы проводить какие либо расчеты нам нужны некоторые справочные данные для стандарта Fast Ethernet.

То, что в сети Fast Ethernet можно использовать небольшое количество повторителей не является серьезным препятствием при построении больших сетей, так как применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий, каждый из которых будет строиться на одном или двух повторителях. Общая длина сети не будет иметь в этом случае ограничений.

С такой логической структурой сети мы познакомимся далее в наших последующих уроках при изучении работы мостов и маршрутизаторов.

Итак, давайте приведем правила построения сети на основе повторителей класса I.

Таким образом, правило 4-х хабов превратилось для технологии Fast Ethernet в правило одного или двух хабов, в зависимости от класса хаба.

Но опять еще раз и еще раз напоминаю для определения корректной конфигурации сети можно не руководствоваться правилами одного или двух хабов, а нужно рассчитывать время двойного оборота сети, PDV, как это было показано выше для сети Ethernet 10 Мбит/с.

Как и для технологии Ethernet 10 Мбит/с, комитет 802.3 дает исходные данные для расчета времени двойного оборота сигнала. Однако при этом сама форма представления этих данных и методика расчета несколько изменились. Комитет предоставляет данные об удвоенных задержках, вносимых каждым элементом сети, не разделяя сегменты сети на левый, правый и промежуточный.

Кроме того, задержки, вносимые сетевыми адаптерами, учитывают преамбулы кадров, поэтому

время двойного оборота при расчете конфигурации Fast Ethernet нужно сравнивать с величиной 512 битовых интервала (bt),

то есть со временем передачи кадра минимальной длины без преамбулы.

Для повторителей класса IPDV можно рассчитать следующим образом.

Задержки, вносимые прохождением сигналов по кабелю, рассчитываются на основании данных таблицы, в которой учитывается удвоенное прохождение сигнала по кабелю.

Задержки, которые вносят два взаимодействующих через повторитель сетевых адаптера (или порта коммутатора), берутся из другой таблицы.

Учитывая, что удвоенная задержка, вносимая повторителем класса I, равна 140 bt, можно рассчитать время двойного оборота для произвольной конфигурации сети, естественно, учитывая максимально возможные длины непрерывных сегментов кабелей, приведенные в таблице.

И если получившееся значение меньше 512, значит, по критерию распознавания коллизий сеть является корректной.

Комитет 802.3 рекомендует оставлять еще запас в 4 bt для устойчиво работающей сети, но разрешает выбирать эту величину из диапазона от 0 до 5 bt.

Давайте, для примера рассчитаем рекомендуемую в таблице конфигурацию сети, состоящую из одного повторителя и двух оптоволоконных сегментов длиной по 136 метров.

Каждый сегмент вносит задержку по 136 bt, пара сетевых адаптеров FX дает задержку в 100 bt, а сам повторитель вносит задержку в 140 bt.

Сумма задержек равна 512 bt, что говорит о том, что сеть корректна, но запас в этом случае принят равным 0.

Таким образом, мы научились с вами с помощью справочных данных рассчитывать корректную конфигурацию и сетей Fast Ethernet. На практике такие расчеты вам еще пригодятся. Поэтому следует сейчас хорошенько разобраться в этой методике, чтобы потом без особых усилий, всего с помощью нескольких справочных данных сразу оценить работоспособность проектируемой сети.

Еще раз напоминаю - самое главное как для расчета конфигурации сетей классического Ethernet, так и сетей Fast Ethernet определять выполнение критерия распознавания коллизий. Все остальные правила и ограничения (1024 узла, 2500 м, 5-4-3, 5 метров между повторителями класса II, и т.п.) помогают подобрать оптимальную конфигурацию сети, но они не являются строгими критериями.

Технология Gigabit Ethernet (802.3z)

Как оказалось в последствии, девиз развития сетевых технологий стал: чем дальше, тем быстрее, то есть через некоторое время и скорость 100Мб/с оказалась в некоторых случаях недостаточной. И это особенно ярко стало заметно при проектировании больших корпоративных сетей. Давайте, рассмотрим, как все происходило.

Достаточно быстро после появления на рынке продуктов Fast Ethernet сетевые администраторы почувствовали определенные ограничения при построении корпоративных сетей.

Во многих случаях серверы, подключенные по 100-мегабитному каналу, сильно перегружали магистрали сетей, работающие также на скорости 100 Мбит/с - магистрали FDDI и Fast Ethernet. Стала ощущаться потребность в следующем уровне иерархии скоростей.

В 1995 году более высокий уровень скорости могли предоставить только коммутаторы технологии АТМ, но она на то время еще не использовалась в локальных сетях, в частности из-за своей очень высокой стоимости.

Поэтому логичным выглядел следующий шаг, сделанный IEEE, - через 5 месяцев после окончательного принятия стандарта Fast Ethernet в июне 1995 года исследовательской группе по изучению высокоскоростных технологий IEEE было предписано заняться рассмотрением возможности разработки стандарта Ethernet с еще более высокой битовой скоростью.

Летом 1996 года было объявлено о создании группы 802.3z для разработки протокола Gigabit Ethernet, максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000 Мбит/с.

Как и в случае Fast Ethernet, это сообщение было воспринято сторонниками Ethernet с большим энтузиазмом.

Основной причиной энтузиазма была перспектива такого же плавного перевода магистралей сетей на новый стандарт Gigabit Ethernet, подобно тому, как были переведены в свое время на Fast Ethernet перегруженные сегменты Ethernet, расположенные на нижних уровнях иерархии сети.

Для работы над согласованиями усилий в Gigabit Ethernet Alliance с самого начала вошли такие лидеры сетевых разработок, как Bay Networks, Cisco Systems и 3Com. Всего за год своего существования количество участников Gigabit Ethernet Alliance существенно выросло и насчитывает сейчас более 100.

Первая версия стандарта Gigabit Ethernet была рассмотрена в январе 1997 года, а окончательно стандарт 802.3z был принят 29 июня 1998 года на заседании комитета IEEE 802.3.

Работы по реализации Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 были переданы специальному комитету 802.Заb, который окончательно принял стандарт 802.3ab в сентябре 1999 года.

Еще не дожидаясь принятия стандарта, 802.3z некоторые компании выпустили первое оборудование Gigabit Ethernet на оптоволоконном кабеле уже к лету 1997 года.

Как и в стандарте Fast Ethernet, разработчики стандарта Gigabit Ethernet поставили задачу максимально сохранить простоту идей классической технологии Ethernet, но при этом достигнуть битовой скорости в 1000 Мбит/с. И нужно сразу отметить, что здесь пришлось им принимать более кардинальные меры, чем просто изменение физической среды, как было у 100-мегабитного стандарта Fast Ethernet.

Такой огромный запас пропускной способности сети, предполагал большие перспективы по сокращению проблем, которые были сильно выражены в сетях Ethernet.

Действительно, если магистраль сети будет работать со скоростью в 20 000 раз превышающей среднюю скорость сетевой активности клиентского компьютера и в 100 раз превышающей среднюю сетевую активность сервера с сетевым адаптером 100 Мбит/с, то о задержках пакетах на магистрали во многих случаях можно не заботиться вообще.

Ну а если все же магистраль загрузится на достаточную величину, то приоритет чувствительному к задержкам или требовательному к средней скорости трафику можно предоставить с помощью специальной техники приоритетов в коммутаторах - соответствующие стандарты для коммутаторов уже приняты (они будут рассматриваться нами в следующих уроках).

Зато можно пользоваться весьма простой (почти как Ethernet) технологией, принципы работы которой известны практически всем сетевым специалистам.

Избыточные связи и тестирование оборудования не будут поддерживаться технологией Gigabit Ethernet из-за того, что с этими задачами хорошо справляются протоколы более высоких уровней, протоколы маршрутизации и т. п.

Поэтому разработчики технологии решили, что нижний уровень просто должен быстро передавать данные, а более сложные и более редко встречающиеся задачи (например, приоритезация трафика) должны передаваться верхним уровням.

Что же общего имеется в технологии Gigabit Ethernet по сравнению с технологиями Ethernet и Fast Ethernet?

Сохраняются все форматы кадров Ethernet.

Сохраняется метод доступа CSMA/CD.

Поддерживаются все основные виды кабелей, используемых в Ethernet и Fast Ethernet: волоконно-оптический, витая пара категории 5, коаксиал.

Тем не менее, разработчикам технологии Gigabit Ethernet для сохранения приведенных выше свойств пришлось внести изменения не только в физический уровень, как это было в случае Fast Ethernet, но и в уровень MAC.

Перед разработчиками стандарта Gigabit Ethernet стояло несколько трудно разрешимых проблем.

Одной из них была задача обеспечения нормального диаметра сети.

Поскольку для выполнения критерия надежного распознавания коллизий в сетях Gigabit Ethernet с пропускной способностью 1000 Мб/с, а, следовательно битовым интервалом 100 нс, необходимое ограничение на длину кабеля, для разделяемой среды - всего 25 м. при сохранении размера кадров и всех параметров метода CSMA/CD неизменными.

Так как существует большое количество ситуаций, когда нужно повысить диаметр сети хотя бы до 200 метров, необходимо было каким-то образом решить эту задачу за счет минимальных изменений в технологии.

Другой сложнейшей задачей было достигнуть такой битовой скорости 1000 Мбит/с на основных типах кабелей.

Даже для оптоволокна достижение такой скорости представляет некоторые проблемы, так как технология Fibre Channel, физический уровень которой был взят за основу для оптоволоконной версии Gigabit Ethernet, обеспечивает скорость передачи данных всего в 800 Мбит/с. Битовая скорость этой технологии на линии хоть и равна примерно 1000 Мбит/с, но при методе кодирования 8В/10В, который она использует, полезная битовая скорость на 25 % меньше скорости импульсов на линии.

И, наконец, самая сложная задача - поддержка кабеля на витой паре.

Такая задача на первый взгляд кажется неразрешимой - ведь даже для 100-мегабитных протоколов пришлось использовать достаточно сложные методы кодирования, чтобы уложить спектр сигнала в полосу пропускания кабеля.

Однако успехи специалистов по кодированию, показали, что задача имеет шансы на решение. Чтобы не тормозить принятие основной версии стандарта Gigabit Ethernet, использующего оптоволокно и коаксиал, был создан отдельный комитет 802.3ab, который занимается разработкой стандарта Gigabit Ethernet на витой паре категории 5.

Таким образом, все задачи по совместимости Gigabit Ethernet с Ethernet и Fast Ethernet были успешно решены.

Давайте более подробно поговорим о каждом из способов решения этой задаче, а также об особенностях технологии Gigabit Ethernet в целом.

Итак, для начала, мы рассмотрим какие изменения в технологии Gigabit Ethernet претерпел MAC уровень Ethernet.

Как мы сказали, для нормальной работы сетям Gigabit Ethernet необходимо было расширить максимальный диаметр сети до 200 м.

Разработчики технологии предприняли достаточно естественные меры, основывающиеся на все том же, хорошо известном нам, соотношения времени передачи кадра минимальной длины и временем двойного оборота.