Опис технології Fast Ethernet: особливості створення, історія та цікаві факти

Мережеві технології ніколи не відрізнялися простотою у своєму розумінні. Тим не менш, це цікаво знати. Fast Ethernet – це технологія, модифікована від Ethernet, зосереджена в рамках фізичного рівня (стосуються кабелів та інших фізичних реалізацій). Їх описи містяться в певних специфікаціях.

Що таке специфікації?

Специфікації стандартів носять скорочена назва у вигляді абревіатури IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Вони як раз і вносять стандарти на фізичні компоненти мережі. В рамках статті будуть постійно згадуватися специфікації класу IEEE 802. Саме вони визначають принцип фізичного доступу адаптера до каналу зв’язку та технологію передачі даних.

Другий рівень мережевої моделі OSI стандарт IEEE 802 поділяє на два підрівня:

• LLC (Logical Link Control) – на цьому підрівні відбувається керування логічними зв’язками;
• MAC (Media Access Control) – на цьому підрівні здійснюється управління доступом до пристроїв.

Клас специфікацій IEEE 802 включає дванадцять стандартів. Розглянемо тільки цікавлять нас 802.2 і 802.3.

Стандарти IEEE 802.2 і IEEE 802.3

IEEE 802.2 забезпечує інтерфейс на канальному рівні між типами доступу до середовища і мережевим рівнем.

IEEE 802.3 стандартизує фізичні для реалізації відповідного рівня, а також управління доступом до пристроїв, що використовують шинну топологію і множинний доступ з виділенням несучої і виявленням колізій.

Історія розвитку

Ідея створення технології зародилася в 1992 році серед учасників альянсу, який згодом був названий Fast Ethernet Alliance (FEA). Метою була стандартизація зазначеної нової технології, здатної об’єднати всі останні напрацювання у сфері кабельної передачі даних. Вони успішно виконали завдання у 1995 році був прийнятий стандарт-додаток (IEEE 802.3) IEEE 802.3 u.

Відмінності та спільне у порівнянні з технологією Ethernet:

• Метод з виділенням несучої CSMA/CD, що використовується в Ethernet, збережений в технології Fast Ethernet.
• Формат кадру, як і раніше, відповідає стандарту IEEE 802.3.
• Астероїд топологія мереж збереглася.
• В якості середовищ передачі даних використовуються традиційні вита пара і волоконно-оптичний кабель.

“Фізика” для швидкого Ethernet

Розглянемо варіанти реалізації Fast Ethernet.

• 100BASE-TX – при такій реалізації передача даних здійснюється зі швидкістю не більше 100 Мбіт/с. Використовується кабель, що складається з двох витих пар категорії 5. 100 Мбіт/с передаються в одній витій парі, але дуплексні (тобто в двох напрямках). У цьому випадку можна організувати канал зв’язку завдовжки до 100 метрів (2 каналу зв’язку із стандартного кабелю).
• 100BASE-T4 – використовується кабель з 4 витих пар третьої категорії. Стандартна швидкість – до 100 Мбіт/с.
• 100BASE-FX – тут вже в якості фізичного середовища каналу зв’язку використовується волоконно-оптична жила. Передача зв’язку відбувається за рахунок випромінювання за двома жилами на довжині хвилі 1310 нм. Напрямок прийому позначається RX, передачі – TX. Середня довжина сегмента мережі – 400 м (режим напівдуплекс, гарантовано виявлення колізій. Довжина лінії передачі може становити більше 2 км, за умови використання одномодового волокна.
• 100BASE-SX – бюджетна альтернатива 100BASE-FX. Робоча відстань – до 300 м. Здешевлення пов’язане з іншого робочою довжиною хвилі 850 нм, та з використанням альтернативних оптичних компонентів (замість оптичних лазерів – світлодіоди). Привабливий варіант для тих, кому не потрібна передача даних на довгі відстані.
• 100BASE-BX – використання одного одномодового волокна в парі з мультиплексором, разбивающим сигнал на приймальні та передавальні хвилі.
• 100BASE-LX – передача даних здійснюється на стандартній технології для швидкості 100 Мбіт/с. Використовується одномодовое оптичне волокно і довжина хвилі 1310 нм. В режимі повнодуплексної передачі можна домогтися збільшення довжини сегменту каналу зв’язку до 15 км.

Тут розглянуті основні варіанти реалізації. В даний час існують ще деякі модифікації.

Адаптери для Fast Ethernet

Взагалі, мережеві адаптери або NIC (Network Interface Card) – це тип мережевого обладнання, що забезпечує коректну роботу з передачі і прийому інформації на фізичному і канальному рівні.

Розглянемо основні функції мережевих адаптерів і на прикладі самого популярного постачальника Realtek розберемо особливості певної моделі.

Функції fast ethernet adapter:

• Розв’язка з кручений парою.
• Безпосередньо прийом і передача даних.
• Узгодження швидкості на вході в адаптер зі швидкостями обміну по мережі (буферизація).
• Поділ даних на блоки для передачі (або з’єднання їх на прийомі), оформлення їх у кадр певного формату.
• Здатність розпізнавати і виправляти помилки, які вийшли в ході колізій при передачі.

Мережеві адаптери можуть розрізнятися за кількома параметрами. Наприклад, використовувана шина. Вона може бути різної розрядності і типу. Нам цікава шина PCI Fast Ethernet. Вона відповідає за розрядності і швидкості розглянутої технології.

Realtek

До речі, тип використовуваної технології передачі даних також визначає вид мережевого адаптера. Найпопулярніший постачальник адаптерів – компанія Realtek.

Вивчимо основні характеристики на прикладі моделі RTL8139 810X fast ethernet. Цей адаптер є высокоинтегрированным одночіповим контролером, причому досить економічним. Підтримує універсальну комбінацію додатків. Оснащений інтерфейсом загального доступу шини PCI, забезпечує максимальну безпеку мережі і простоту управління.

Характеристики цього Realtek Fast Ethernet-адаптера:

• Однокристалльный контролер для локальної шини PCI.
• Підтримує узгодження швидкостей 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с.
• Підтримує багатофункціональні можливості PCI.
• Сумісність з PCI Revision 2.2.
• Забезпечує передачу основних даних шини PCI і передачу даних простору пам’яті PCI або простору вводу/виводу операційних регістрів RTL8139 810X.
• Підтримує режим зворотного зв’язку.
• Можливість роботи в напівдуплексному, і в дуплексному режимі.
• Включає в себе програмований розмір пакета PCI і раннє порогове значення Tx/Rx.
• Підтримує тактову частоту PCI 16,75 МГц, 40 МГц.
• Сумісний зі стандартами PC99 і PC2001.
• Підтримка світлодіодних висновків для різних показників активності в мережі.
• Підтримує автоматичне виявлення допоміжної потужності і встановлює відповідні можливості регістрів керування живленням в просторі конфігурації PCI.

Висновок

Так як Fast Ethernet – це поліпшена технологія Ethernet, то заміна виробляється там, де раніше використовувався Ethernet, але виникла необхідність збільшення пропускної здатності. Основна сфера застосування цієї технології сьогодні – це мережі офісних відділів і груп. Однак заміна Ethernet-Fast Ethernet неможлива там, де підключені старі персональні комп’ютери із шиною ISA.