Gigabit ethernet частота шины

Если не знаешь ответов на эти вопросы, а читать стандарты и серьезную литературу по теме лень — прошу под кат.

Кто-то считает, что это очевидные вещи, другие скажут, что скучная и ненужная теория. Тем не менее на собеседованиях периодически можно услышать подобные вопросы. Мое мнение: о том, о чем ниже пойдет речь, нужно знать всем, кому приходится брать в руки «обжимку» 8P8C (этот разъем обычно ошибочно называют RJ-45). На академическую глубину не претендую, воздержусь от формул и таблиц, так же за бортом оставим линейное кодирование. Речь пойдет в основном о медных проводах, не об оптике, т.к. они шире распространены в быту.

Технология Ethernet описывает сразу два нижних уровня модели OSI. Физический и канальный. Дальше будем говорить только о физическом, т.е. о том, как передаются биты между двумя соседними устройствами.

Технология Ethernet — часть богатого наследия исследовательского центра Xerox PARC. Ранние версии Ethernet использовали в качестве среды передачи коаксиальный кабель, но со временем он был полностью вытеснен оптоволокном и витой парой. Однако важно понимать, что применение коаксиального кабеля во многом определило принципы работы Ethernet. Дело в том, что коаксиальный кабель — разделяемая среда передачи. Важная особенность разделяемой среды: ее могут использовать одновременно несколько интерфейсов, но передавать в каждый момент времени должен только один. С помощью коаксиального кабеля можно соединит не только 2 компьютера между собой, но и более двух, без применения активного оборудования. Такая топология называется шина. Однако если хотябы два узла на одной шине начнут одновременно передавать информацию, то их сигналы наложатся друг на друга и приемники других узлов ничего не разберут. Такая ситуация называется коллизией, а часть сети, узлы в которой конкурируют за общую среду передачи — доменом коллизий. Для того чтоб распознать коллизию, передающий узел постоянно наблюдает за сигналов в среде и если собственный передаваемый сигнал отличается от наблюдаемого — фиксируется коллизия. В этом случае все узлы перестают передавать и возобновляют передачу через случайный промежуток времени.

Диаметр коллизионного домена и минимальный размер кадра

Теперь давайте представим, что будет, если в сети, изображенной на рисунке, узлы A и С одновременно начнут передачу, но успеют ее закончить раньше, чем примут сигнал друг друга. Это возможно, при достаточно коротком передаваемом сообщении и достаточно длинном кабеле, ведь как нам известно из школьной программы, скорость распространения любых сигналов в лучшем случае составляет C=3*10 8 м/с. Т.к. каждый из передающих узлов примет встречный сигнал только после того, как уже закончит передавать свое сообщение — факт того, что произошла коллизия не будет установлен ни одним из них, а значит повторной передачи кадров не будет. Зато узел B на входе получит сумму сигналов и не сможет корректно принять ни один из них. Для того, чтоб такой ситуации не произошло необходимо ограничить размер домена коллизий и минимальный размер кадра. Не трудно догадаться, что эти величины прямо пропорциональны друг другу. В случае же если объем передаваемой информации не дотягивает до минимального кадра, то его увеличивают за счет специального поля pad, название которого можно перевести как заполнитель.

Таким образом чем больше потенциальный размер сегмента сети, тем больше накладных расходов уходит на передачу порций данных маленького размера. Разработчикам технологии Ethernet пришлось искать золотую середину между двумя этими параметрами, и минимальным размером кадра была установлена величина 64 байта.

Витая пара и дуплексный режим рабты

Витая пара в качестве среды передачи отличается от коаксиального кабеля тем, что может соединять только два узла и использует разделенные среды для передачи информации в разных направлениях. Одна пара используется для передачи (1,2 контакты, как правило оранжевый и бело-оранжевый провода) и одна пара для приема (3,6 контакты, как правило зеленый и бело-зеленый провода). На активном сетевом оборудовании наоборот. Не трудно заметить, что пропущена центральная пара контактов: 4, 5. Эту пару специально оставили свободной, если в ту же розетку вставить RJ11, то он займет как раз свободные контакты. Таким образом можно использовать один кабели и одну розетку, для LAN и, например, телефона. Пары в кабеле выбраны таким образом, чтоб свести к минимуму взаимное влияние сигналов друг на друга и улучшить качество связи. Провода одной пару свиты между собой для того, чтоб влияние внешних помех на оба провода в паре было примерно одинаковым.
Для соединения двух однотипных устройств, к примеру двух компьютеров, используется так называемый кроссовер-кабель(crossover), в котором одна пара соединяет контакты 1,2 одной стороны и 3,6 другой, а вторая наоборот: 3,6 контакты одной стороны и 1,2 другой. Это нужно для того, чтоб соединить приемник с передатчиком, если использовать прямой кабель, то получится приемник-приемник, передатчик-передатчик. Хотя сейчас это имеет значение только если работать с каким-то архаичным оборудованием, т.к. почти всё современное оборудование поддерживает Auto-MDIX — технология позволяющая интерфейсу автоматически определять на какой паре прием, а на какой передача.

Возникает вопрос: откуда берется ограничение на длину сегмента у Ethernet по витой паре, если нет разделяемой среды? Всё дело в том, первые сети построенные на витой паре использовали концентраторы. Концентратор (иначе говоря многовходовый повторитель) — устройство имеющее несколько портов Ethernet и транслирующее полученный пакет во все порты кроме того, с которого этот пакет пришел. Таким образом если концентратор начинал принимать сигналы сразу с двух портов, то он не знал, что транслировать в остальные порты, это была коллизия. То же касалось и первых Ethernet-сетей использующих оптику (10Base-FL).

Зачем же тогда использовать 4х-парный кабель, если из 4х пар используются только две? Резонный вопрос, и вот несколько причин для того, чтобы делать это:

• 4х-парный кабель механически более надежен чем 2х-парный.
• 4х-парный кабель не придется менять при переходе на Gigabit Ethernet или 100BaseT4, использующие уже все 4 пары
• Если перебита одна пара, можно вместо нее использовать свободную и не перекладывать кабель
• Возможность использовать технологию Power over ethernet

Не смотря на это на практике часто используют 2х-парный кабель, подключают сразу 2 компьютера по одному 4х-парному, либо используют свободные пары для подключения телефона.

Gigabit Ethernet

В отличии от своих предшественников Gigabit Ethernet всегда использует для передачи одновременно все 4 пары. Причем сразу в двух направлениях. Кроме того информация кодируется не двумя уровнями как обычно (0 и 1), а четырьмя (00,01,10,11). Т.е. уровень напряжения в каждый конкретный момент кодирует не один, а сразу два бита. Это сделано для того, чтоб снизить частоту модуляции с 250 МГц до 125 МГц. Кроме того добавлен пятый уровень, для создания избыточности кода. Он делает возможной коррекцию ошибок на приеме. Такой вид кодирования называется пятиуровневым импульсно-амплитудным кодированием (PAM-5). Кроме того, для того, чтоб использовать все пары одновременно для приема и передачи сетевой адаптер вычитает из общего сигнала собственный переданный сигнал, чтоб получить сигнал переданный другой стороной. Таким образом реализуется полнодуплексный режим по одному каналу.

Дальше — больше

10 Gigabit Ethernet уже во всю используется провайдерами, но в SOHO сегменте не применяется, т.к. судя по всему там вполне хватает Gigabit Ethernet. 10GBE качестве среды распространения использует одно- и многомодовое волокно, с или без уплотнением по длине волны, медные кабели с разъемом InfiniBand а так же витую пару в стандарте 10GBASE-T или IEEE 802.3an-2006.

Читайте также: Загорелся значок падение давления в шинах

40-гигабитный Ethernet (или 40GbE) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE). Разработка этих стандартов была закончена в июле 2010 года. В настоящий момент ведущие производители сетевого оборудования, такие как Cisco, Juniper Networks и Huawei уже заняты разработкой и выпуском первых маршрутизаторов поддерживающих эти технологии.

В заключении стоит упомянуть о перспективной технологии Terabit Ethernet. Боб Меткалф, создатель предположил, что технология будет разработана к 2015 году, и так же сказал:

Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое

UPD: Спасибо хабраюзеру Nickel3000, что подсказал, про то что разъем, который я всю жизнь называл RJ45 на самом деле 8P8C.
UPD2:: Спасибо пользователю Wott, что объяснил, почему используются контакты 1,2,3 и 6.

Видео:Мультигигабитный Ethernet 2.5Gb и 5Gb. Что это, для кого нужен и откуда он УЖЕ в твоём доме?Скачать

Гигабитный Ethernet: от 1 до 100 Гбит/с и быстрее

Ethernet является широко распространенной и доминирующей технологией для проводных ло­кальных сетей. Преимущественно используется в корпоративных ЛВС, для обеспечения ШПД, в ЦОДах, а также для связи между сетями MAN и даже WAN. Рынок решений на основе Ethernet до­стиг достаточных размеров для того, чтоб ускорить увеличение скоростей для конкретных видов использования. Залог популярности технологии Ethernet кроется в наличии недорогих, надежных и совместимых сетевых решений от целого ряда поставщиков. Успешность гигабитного и 10-гига­битного Ethernet подтверждает важность выбора технологий, связанных с управлением сети.

Технология Ethernet появилась в начале 1980-х годов и с тех пор стала основным решением для развертывания локальных вычислительных сетей (ЛВС) в офисном пространстве. Требо­вания к пропускной способности ЛВС стремительно росли из года в год. К счастью, росла и пропускная способность Ethernet. Сейчас на дворе эпоха гигабитного Ethernet.

Изначально Ethernet представлял собой систему на базе шинной топологии со скоростью передачи данных 2.94 Мбит/с по коакси­альному кабелю. В топологии типа «общая шина» все рабочие стан­ции подключены к одному кабелю, при этом станции не могут пе­редавать одновременно, а только последовательно. Использование шины регулируется с помощью протокола управления доступом к среде (Medium Access Control – MAC), в основе которого лежит прин­цип обнаружения конфликтов. По сути, каждая рабочая станция мо­жет свободно передавать MAC-кадры по шине. Если станция обна­руживает конфликт при передаче, она приостанавливает передачу и через некоторое время предпринимает новую попытку.

Первым поступившим в продажу оборудованием на основе Ethernet стали системы на базе шинной топологии со скоростью 10 Мбит/с. Их появление совпало с разработкой единого стандарта Ethernet комитетом IEEE 802.3. Также, не меняя MAC-протокол или формат MAC-кадров, можно было использовать конфигурацию на базе топологии «звезда», при которой трафик идет через цен­тральный узел, а пересылка данных через узел возможна в опреде­ленный момент времени только одной станцией. Для повышения пропускной способности вместо узла используется коммутатор, что позволяет работать в полнодуплексном режиме. При использовании коммутатора применяются тот же формат и протокол MAC, однако обнаружения конфликтов больше не требуется. По мере роста спро­са и требований к пропускной способности был усовершенствован MAC-уровень. В частности, были увеличены кадры MAC-уровня.

В настоящее время скорость систем Ethernet достигает 100 Гбит/с. На рис.1 обобщена информация об этапах развития стандартов IEEE 802.3.

Рис.1. Стандарты физического уровня IEEE 802.3

Технология Ethernet быстро завоевала всеобщее признание и ста­ла основной технологией для ЛВС, со временем также распростра­нившись на региональные вычислительные сети. Она применяется в различных целях и средах.

Ошеломляющий успех технологии Ethernet обусловлен ее чрезвы­чайно высокой адаптивностью. При любой пропускной способности используется один и тот же протокол и формат кадров MAC. Разли­чия наблюдаются на физическом уровне, в определении метода сиг­нализации и средствах передачи.

Теперь рассмотрим характеристики Ethernet с гигабитными скоро­стями передачи данных.

Видео:ТЕСТ и СРАВНЕНЕИЕ Gigabit Ethernet LAN PCI-e и USB 3,0 Ethernet Сетевых карт на разных системах.Скачать

Гигабитный Ethernet (1 Гбит/с)

На протяжении многих лет первоначальной мощности Ethernet (10 Мбит/с) было достаточно для удовлетворения нужд большин­ства офисов. Однако к началу 1990-х годов стала очевидна необхо­димость повышения скорости передачи дынных для поддержки ра­стущей нагрузки трафика в типичной локальной сети.

Основными движущими силами процесса повышения скорости Ethernet стали:

• Централизованные серверные фермы: во многих мультимедий­ных приложениях требуется, чтобы клиентская система могла получать большие объемы данных от множества централизован­ных серверов, которые называются «серверные фермы». С ростом производительности серверов пропускная способность сети стала недостаточной.
• Рабочие группы, потребляющие большие объемы данных: как правило, такие группы состоят из небольшого количества поль­зователей, которым требуется обмениваться по сети большими файлами. Например, разработчики программного обеспечения и специалисты по компьютерному моделированию.
• Высокоскоростные магистральные сети: по мере роста требова­ний к производительности компьютеров, компании стали созда­вать системы ЛВС, связанные высокоскоростными магистральны­ми линиями.

Для удовлетворения таких потребностей комитет IEEE 802.3 раз­работал ряд спецификаций для повышения пропускной способно­сти Ethernet до 100 Мбит/с, а еще через несколько лет были созданы стандарты для гигабитного Ethernet. В каждой новой спецификации новые средства передачи и схемы кодировки строились на основе уже известной технологии Ethernet, что делало переход на новые стандарты проще, чем если бы каждый раз спецификации создава­лись с нуля.

Гигабитный стандарт включает ряд вариантов передачи данных (Рис. 2):

Рис.2. Вариант сред для гигабитного Ethernet (сопоставление)

• 1000BASE-SX: Коротковолновый вариант. Оптоволоконный мно­гомодовый кабель диаметром 62,5 мкм и длиной до 275 м или ди­аметром 50 мкм и длиной до 550 м, поддерживающий дуплексные линии. Используемые длины волн находятся в диапазоне от 770 до 860 нм.
• 1000BASE-LX: Длинноволновый вариант. Оптоволоконный мно­гомодовый кабель диаметром 62,5 мкм или 50 мкм, поддержи­вающий дуплексные линии длиной до 550 м или одномодовый кабель диаметром 10 мкм длиной до 5 км. Используемые длины волн находятся в диапазоне от 1270 до 1355 нм.
• 1000BASE-CX: Этот вариант поддерживает гигабитные линии связи между устройствами, расположенными в одном помещении или в одной аппаратной стойке, для которых используются мед­ные перемычки (специализированные экранированные кабели из витых пар протяженностью не более 25 м). Каждая линия состоит из отдельной экранированной витой пары, данные по которой пе­редаются в обе стороны.
• 1000BASE-T: Этот вариант использует четыре неэкранированных витых пары категории 5 для связи с устройствами на расстоянии до 100 м, передавая и получая данные на все четыре пары одно­временно с эхокомпенсацией.

В первых трех из вышеприведенных вариантов гигабитного Ethernet используется система кодирования 8B/10B, в которой 8-битные символы при передаче кодируются 10 битами. Добавление битов выполняет две функции. Во-первых, в результате код обеспе­чивает стабильное соотношение нолей и единиц по сравнению с не­кодированным потоком и позволяет ограничить число подряд иду­щих нолей и единиц, которые иначе бы замедляли синхронизацию между отправляющим и получающим устройствами. Во-вторых, код позволяет выявлять ошибки.

Для 1000BASE-T используется кодирование 4D-PAM5, сложная си­стема, описание которой не входит в задачи данной статьи.

Как правило, при использовании гигабитного Ethernet, опорный коммутатор ЛВС со скоростью 1 Гбит/с обеспечивает связь по ма­гистральной линии с центральными серверами и коммутаторами Ethernet высокоскоростных рабочих групп. Каждый коммутатор рабочей группы поддерживает как связь со скоростью 1 Гбит/с для соединения с опорным коммутатором ЛВС и поддержки высокопро­изводительных серверов рабочих групп, так и связь со скоростью 100 Мбит/с для работы с высокопроизводительными рабочими станци­ями, серверами и коммутаторами ЛВС со скоростью 100 Мбит/с.

Читайте также: Джин шин джитсу японская гимнастика исцеления руками

Видео:Обжимаю витую пару Гигабитным обжимом и получаю скорость интернета выше 100мбит в секСкачать

10-гигабитный Ethernet

Еще не высохли чернила на спецификациях гигабитного Ethernet, когда стало ясно, что по мере роста трафика эта технология не сможет удовлетворить растущие потребности даже в краткосрочной перспективе. В связи с этим комитет IEEE 802.3 вскоре принял стандарт 10-ги­габитного Ethernet. Основным требованием для нового стандарта было повышение внутрисете­вого трафика (локальные взаимосвязанные сети) и интернет-трафика.

Стремительный рост внутрисетевого и интернет-трафика стал результатом целого ряда факторов:

• Рост количества сетевых подключений.
• Рост скорости соединения каждой рабочей станции (например, пользователи с подключением 10 Мбит/с стали переходить на 100 Мбит/с, а те, кто пользовался аналоговыми модемами 56K стали переходить на DSL или кабельные модемы).
• Распространение приложений, требующих большой пропуск­ной способности сети, например, высококачественного видео- контента.
• Рост трафика по интернет-хостингу и хостингу приложений.

Изначально 10-гигабитный Ethernet использовался на высокоско­ростных локальных магистральных линиях, соединяющих мощные коммутаторы. По мере повышения требований к пропускной спо­собности, 10-гигабитный Ethernet стали применять и в других сегментах сети, включая серверные фермы, опорные и локальные сети. Эта технология позволяет интернет-провайдерам и поставщикам ус­луг сетевого доступа обеспечивать высокую скорость связи при ми­нимальных издержках между коммутаторами операторского класса и маршрутизаторами.

Данная технология также позволяет строить сети MAN и WAN, сое­диняющие географически удаленные друг от друга ЛВС между кампусами или точками присутствия (PoP). Таким образом, Ethernet стал конкурировать с протоколом АТМ (асинхронный режим передачи) и другими географически распределенными системами и сетевыми технологиями передачи данных. В большинстве случаев, когда требования заказчика сводятся к передаче данных и исполь­зованию TCP/IP, 10-гигабитный Ethernet обладает существенными преимуществами по сравнению с протоколом АТМ как для конеч­ных пользователей, так и для провайдеров. К таким преимуществам относятся следующие:

• Не требуется осуществлять дорогостоящую конвертацию пакетов Ethernet в ячейки АТМ, существенно снижающую пропускную способность; вся сеть работает по технологии Ethernet.
• Сочетание IP и Ethernet обеспечивает возможность отслеживать качество и класс предоставляемых услуг передачи данных на со­поставимом с АТМ уровне, то есть продвинутые технологии управ­ления трафиком доступны как пользователям, так и провайдерам.
• В спецификациях 10-гигабитного Ethernet представлено большое разнообразие стандартных оптических интерфейсов (длина вол­ны и расстояние), что способствует оптимизации функционирова­ния самой технологии и делает использование LAN, MAN и WAN менее затратным.

Максимальное расстояние колеблется от 300 метров до 40 килoметров. Связь работает исключительно в полнодуплексном режиме на различном оптоволоконном оборудовании.

Для 10-гигабитного Ethernet предусмотрены четыре стандарта физической среды (Рис. 3). Первые три имеют по два подвида: R и W. Буквой R обозначаются виды физической среды, в которых при­меняется технология кодирования 64B/66B (66 бит линейного кода на 64 бита данных), обладающая теми же преимуществами, что и 8B/10B при более низких накладных расходах. Стандарты R предназначены для так называемого темного волокна, то есть для не рабо­тающих в данный момент каналов волоконно-оптического кабеля, которые не соединены с каким-либо оборудованием. Буквой W обо­значаются виды физической среды, в которых также используется код 64B/66B, и имеется возможность подсоединения к оборудова­нию синхронных оптических сетей.

Рис.3. Диапазон работы 10-гигабитного Ethernet

Ниже приведены описания четырех стандартов физической среды:

• 10GBASE-S (для коротких расстояний): 850 нм по многомодово­му волокну с поддержкой расстояний до 300 метров. Существуют версии 10GBASE-SR и 10GBASE-SW.
• 10GBASE-L (для дальних расстояний): 1310 по одномодовому во­локонно-оптическому кабелю с поддержкой расстояний до 10 км. Существуют версии 10GBASE-LR и 10GBASE-LW.
• 10GBASE-E (расширенный): 1550 нм по одномодовому волокон­но-оптическому кабелю при поддержке расстояний до 40 км. Су­ществуют версии 10GBASE-ER и 10GBASE-EW.
• 10GBASE-LX4: 1310 нм по одномодовому волоконно-оптическому кабелю при поддержке расстояний до 10 км. В данной среде ис­пользуется технология оптического мультиплексирования WDM для мультиплексирования четырех несущих волн.

Видео:В чем разница кабеля 5е категории и 6е категорииСкачать

40-гигабитный и 100-гигабитный Ethernet

Ethernet – оптимальная и наиболее распростра­ненная технология для проводных локальных сетей. Именно ей отдается предпочтение при развертывании корпоративных ЛВС, обеспече­нии работы широкополосного доступа и центров обработки и хранения данных (ЦОДов). Ethernet также пользуется популярностью в рамках сетей MAN и даже WAN.

Кроме того, Ethernet на данный момент является наиболее попу­лярным средством предоставления проводного сигнала для обеспечения работы таких беспроводных технологий как Wi-Fi and WiMAX в локальных сетях Ethernet.

Популярность технологии Ethernet обусловлена наличием недоро­гих, надежных и совместимых сетевых продуктов от различных по­ставщиков. По мере сближения и объединения различных средств связи, разрастания серверных ферм, популяризации IP-телефонии, IP-телевидения и приложений Web 2.0 появился спрос на коммута­торы Ethernet с еще большей пропускной способностью. Появлению 100-гигабитного Ethernet способствовало следующее:

• ЦОДы и поставщики мультимедийных интернет-ресурсов: по мере увеличения объема мультимедийного контента в интернете и роста популярности интернет-приложений, поставщики кон­тента расширяют ЦОДы, максимально используя возможности 10-гигабитного Ethernet. Такие компании, скорее всего, первыми перейдут на 100-гигабитный Ethernet в силу необходимости обе­спечения высокой пропускной способности.
• Городские сетевые операторы и поставщики видеоконтента: раз­витие сегмента видео по запросу сыграло определяющую роль в развитии нового поколения городских сетей на основе 10-гигабит­ного Ethernet. В среднесрочной перспективе таким провайдерам наверняка тоже потребуется высокая пропускная способность.
• Корпоративные ЛВС: продолжение сближения голосовой связи, видеосервисов и услуг по хранению данных ведет к повышению требований к коммутаторам. Однако большинство компаний до сих пор располагают лишь гигабитным или 10-гигабитным Ethernet, а переход на 100-гигабитный Ethernet вряд ли будет бы­стрым.
• Точки обмена интернет-трафиком и опорные сети крупных про­вайдеров: через эти узлы проходят огромные потоки информа­ции, что не может не способствовать переходу на 100-гигабитный Ethernet.

В 2007 году рабочая группа IEEE 802.3 разрешила создать проект­ное подразделение IEEE P802.3ba по разработке 40-гигабитного и 100-гигабитного Ethernet. В запросе на создание проекта 802.3ba приводилось множество примеров ситуаций, в которых необходимая пропускная способность выше, чем 10 Гбит/с. Речь шла о точках обмена интернет-трафиком, высокопроизводительных вычислени­ях и доставке видео по запросу. В запросе также приводилось обо­снование наличия в новом стандарте двух скоростей передачи дан­ных (40 и 100 Гбит/с), согласно которому темпы роста потребностей сетей и конечных станций неодинаковы.

На Рис. 4 показаны примеры использования 100-гигабитного Ethernet. В крупных ЦОДах с большим количеством сверхкомпакт­ных серверов наблюдается тенденция по оснащению отдельных серверов 10-гигабитными портами, чтобы они могли справляться с большими объемами проходящего через них трафика. Обычно в одной стойке несколько серверов и один или два 10-гигабитных коммутаторов для соединения всех серверов и взаимодействия с други­ми стойками. Коммутаторы обычно встроены в стойку и называются ToR (Top-of-Rack)-коммутаторами. Термин ToR считается синони­мом понятия «коммутатор доступа», даже если он не расположен на верхнем этаже стойки (top of rack). Обеспечение связи между множеством стоек сверхкомпактных серверов за счет установки в них дополнительных 10-гигабитных коммутаторов представляется все менее целесообразным для крупных ЦОДов, предоставляющих, например, услуги по хранению и обработке облачных данных. Для обработки все большего объема данных требуются коммутаторы с пропускной способностью более 10 Гбит/с. С их помощью можно не только обеспечить связь между серверными стойками, но и соедине­ние с внешними устройствами посредством контроллеров сетевого интерфейса (NICs).

Рис.4. Пример конфигурации 100-гигабитного Ethernet для крупного объекта с множеством сверхкомпактных серверов

Первые устройства этого уровня появились в 2009 году, а создание стандарта IEEE 802.3ba завершилось в 2010 году. Пока большинство компаний отдает предпочтение 40-гигабитным коммутаторам, од­нако, ожидается, в ближайшие годы рыночная доля 40-гигабитного и 100-гигабитного Ethernet существенно вырастет.

Стандартом IEEE 802.3ba предусмотрено три типа среды (Таблица 1): медная плата, твин-аксиальный кабель (что-то вроде коаксиального кабеля) и оптоволокно. Для меди предусмотрено четыре отдельные физические линии. Для оптоволокна предусмо­трены либо 4, либо 10 длин волн в зависимости от расстояния и про­пускной способности.

Читайте также: Как поставить шины с рисунок протектора зимних шин

Таблица 1. Варианты физической среды для 40-гигабитного и 100-гигабитного Ethernet

Обозначения:
Медь: K = объединительная плата; C = соединение кабелей
Оптоволокно: S = короткий (100 м); L — длинный (10 км);
E = расширенный диапазон (40 км)
Система кодирования: R = блочное кодирование 64B/66B
Последняя цифра: кол-во линий (медный кабель или длина волн для оптоволокна)

Видео:Ethernet согласующий трансформатор.Для чего он нужен,как устроен и где применяетсяСкачать

Метод многополосного распределения (Multilane Distribution, MLD)

В основе стандарта 802.3ba лежит технология MLD, позволяющая достигать требуемых скоро­стей. В этой связи необходимо рассказать о двух концепциях: собственно об MLD и о виртуальных полосах.

В целом, метод MLD заключается в том, что для обеспечения ско­рости в 40 Гбит/с или 100 Гбит/с можно соединить конечную станцию с Ethernet коммутатором или два коммутатора по нескольким параллельным полосам (каналам). Эти полосы могут быть отдель­ными проводами, например, соединение узлов четырьмя парал­лельными витыми парами. Другой вариант заключается в разделении полос по частоте, как это делается с помощью технологии WDM по оптоволоконному кабелю.

Для наглядности, остановимся на конкретном примере многопо­лосной структуры физического подуровня PMA (Physical Medium Attachment, модуль доступа к физической среде). Создаваемые по­лосы называются виртуальными полосами. Если количество полос в электрическом или оптическом канале не совпадает, виртуальные полосы принимаются соответствующим количеством физических полос подуровня PMD (Physical Medium Dependent, зависимый от физической среды модуль). Это вид обратного мультиплексирования.

На Рис. 5(a) показана схема виртуальных полос. Поток данных пользователя кодируется по системе 64B/66B, которая также приме­няется в 10-гигабитном Ethernet. Данные поступают в виртуальные полосы путем чередования 66-битных блоков (первое слово – пер­вая полоса, второе слово – вторая полоса и т. п.) В каждую вирту­альную полосу периодически добавляется уникальный «выравнива­ющий» 66-битный блок. Эти блоки используются для выявления и упорядочивания виртуальных полос и восстановления общего пото­ка данных.

Затем виртуальные полосы передаются по физическим полосам. Если физических полос меньше, чем виртуальных, используется мультиплексирование на уровне битов. Количество виртуальных по­лос должно быть кратно (1 или более) количеству физически полос.

На Рис. 5(b) показан формат выравнивающих блоков. Блок состо­ит из восьми однобайтовых ячеек, перед которыми идет двухбитное поле синхронизации со значением 10. Ячейки Кадр содержат после­довательность кадров, присущую всем виртуальным полосам и используемую получателем для выстраивания блоков. Поля VL# со­держат информацию об уникальных характеристиках виртуальных полос: одна ячейка содержит двоичный код, обратный содержанию второй ячейки.

Рис.5. Функционирование 100-гигабитного Ethernet по MLD методике

Видео:Ethernet на пальцахСкачать

25-гигабитный и 50-гигабитный Ethernet

Одним из вариантов внедрения 100-гигабитного Ethernet является создание четырех 25-гигабитных полос. Таким образом, разработка стандартов 25-гигабитного и 50-гигабитного Ethernet на основе од­ной или двух полос не представляет особой трудности. Наличие двух альтернативных решений, основанных на технологии 100-гигабит­ного Ethernet, позволило бы пользователям более гибко реагировать на текущие и будущие запросы, поскольку такое решение позволяет без особых усилий повысить пропускную способность.

Такие рассуждения привели к образованию консорциума 25-ги­габитного Ethernet силами ведущих провайдеров облачных услуг, включая Google и Microsoft. Цель этого консорциума заключается в поддержке совместимости в рамках отраслевого стандарта Ethernet для повышения производительности и снижения издержек в расче­те на Гбит/с соединения между сетевой картой сервера и ToR ком­мутатора. Принятая консорциумом спецификация предусматривает однополосный 25-гигабитный Ethernet протокол и двухполосный 50-гигабитный Ethernet протокол. Пропускная способность этих ре­шений превышает мощность физических полос по твинаксиальному медному кабелю от стойки до коммутатора до 2,5 раз по сравнению с 10-гигабитным и 40-гигабитным Ethernet. В настоящее время в рамках комитета IEEE 802.3 ведется разработка необходимых стан­дартов для 25-гигабитного Ethernet, которые также могут включать 50-гигабитный Ethernet.

Пока сложно сказать какой из этих вариантов (25, 40, 50 или 100 Гбит/с) завоюет рынок. В среднесрочной перспективе, скорее всего, 100-гигабитные коммутаторы будут преимущественно востре­бованы на крупных объектах, тогда как возможность использовать менее дорогие и не такие быстрые альтернативы дает компаниям различные варианты по наращиванию пропускной способности по мере роста спроса.

Видео:Не работает скорость в 1 гБитСкачать

400-гигабитный Ethernet

Со временем запросы увеличиваются. Комитет IEEE 802.3 в насто­ящее время изучает возможность создания 400-гигабитного стан­дарта Ethernet. Пока о каких-либо конкретных сроках не сообща­лось. А если заглянуть еще дальше в будущее, мало кто спорит с тем, что когда-нибудь будет и стандарт для терабитного Ethernet (один терабит – триллион бит в секунду).

Видео:Технология Ethernet | Курс "Компьютерные сети"Скачать

2,5-гигабитный и 5-гигабитный Ethernet

В силу универсальности и вездесущности Ethernet, а также по мере разработки стандартов для все более высоких скоростей, появилось предложение о стандартизации 2,5-гигабитного и 5-гигабитного варианта Ethernet. Это предложение пользуется всеобщей поддерж­кой. Эти стандарты имеют сравнительно небольшую скорость. Их называют Multirate Gigabit BASE-T (MGBASE-T). В настоящее вре­мя Альянс MGBASE-T занимается координацией разработки стан­дартов без участия IEEE. Не исключено, что в конечном счете ко­митет IEEE 802.3 подготовит стандарты, в основу которых ляжет проделанная в отрасли работа.

Эти два варианта в первую очередь предназначены для достав­ки беспроводного трафика IEEE 802.11ac в проводные сети. IEEE 802.11ac – это 3,2-гигабитный стандарт для Wi-Fi, который пользу­ется все большей популярностью там, где требуются скорости выше 1 Гбит/с. Например, речь может идти о беспроводной связи в офисном пространстве. Новый беспроводной стандарт предоставляет больше возможностей по сравнению с гигабитным Ethernet, при этом не тре­буя перехода на 10-гигабитный Ethernet, что на ступень выше. Если бы 2,5-гигабитный и 5-гигабитный Ethernet мог работать на кабеле для гигабитного Ethernet, такой стандарт обеспечил бы повышение скорости для точек доступа, поддерживающих беспроводные сети 802.11ac с высокой пропускной способностью.

Залог популярности технологии Ethernet кроется в наличии недорогих, надежных и совместимых сетевых решений от целого ряда поставщиков. Различные виды связи сливаются в одно целое, разрастаются огромные серверные фермы, растет использование IP-телефонии, IP-телевидения и приложений Web 2.0. Все это делает потребность в повышении скорости коммутаторов Ethernet еще более насущной.

Видео:Маршрутизатор. Коммутатор. Хаб. Что это и в чем разница?Скачать

Заключение

Ethernet является широко распространенной и доминирующей технологией для проводных локальных сетей. Преимуществен­но используется в корпоративных ЛВС, для обеспечения ШПД, в ЦОДах, а также для связи между сетями MAN и даже WAN. Кро­ме того, в настоящее время Ethernet является основным средством подсоединения таких беспроводных технологий как Wi-Fi и WiMAX к сетям Ethernet. Рынок решений на основе Ethernet достиг доста­точных размеров для того, чтоб ускорить увеличение скоростей для конкретных видов использования. Например, речь идет о 25-гиги­битном и 50-гигабитном Ethernet для ЦОДов и о 2,5-гигабитном и 5-гигабитном Ethernet для обеспечения работы беспроводных се­тей. Доступность широкого спектра стандартизированных Ethernet решений позволяет операторам сетей предлагать индивидуальные решения, позволяющие оптимизировать деятельность, снизить расходы и потребление энергии

Залог популярности технологии Ethernet кроется в наличии недо­рогих, надежных и совместимых сетевых решений от целого ряда поставщиков. Различные виды связи сливаются в одно целое, раз­растаются огромные серверные фермы, растет использование IP-телефонии, IP-телевидения и приложений Web 2.0. Все это делает по­требность в повышении скорости коммутаторов Ethernet еще более насущной.

Успешность гигабитного и 10-гигабитного Ethernet подтверждает важность выбора технологий, связанных с управлением сети. 40-ги­габитный и 100-гигабитный Ethernet совместимы с существующими ЛВС, программным обеспечением по управлению сетью и приложениями. Именно совместимостью объясняется долголетие техно­логии, которая появилась 30 лет назад и остается востребованной в современном быстроменяющемся мире.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/gigabit-ethernet-chastota-shiny

  🔥 Видео

  Как БЫСТРО удлинить КАБЕЛЬ ВИТАЯ ПАРА. Герметичная муфта.Скачать

  

  Что такое Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet ?Скачать

  

  Тема 6. Ethernet. Как работает и зачем знать сетевику.Скачать

  

  Сетевой коммутатор: что это, как подключить, для чего нужен в квартире такой свитчСкачать

  

  Интернет через розетку: как работает адаптер PowerLine, как настроить, какая скоростьСкачать

  

  Установка сетевого адаптера PCI в компьютерСкачать

  

  В чем отличие: хаб (концентратор), свич (комутатор), роутер (маршрутизатор)Скачать

  

  Основные категории UTP-кабеля | Cat-1 (2,3,4,5,6,7,8)Скачать

  

  Интернет из розетки! Powerline - как это работает, какой выбрать ?Обзор бюджетного TP-link tl-pa4010Скачать

  

  Тема 7.1 Виды и категории кабелей Ethernet. cat3, cat5, cat6, UTP, FTP, SFTP.Скачать

  

  ETHERNET И ИНТЕРНЕТ ЧЕРЕЗ СЕТЬ 220В БЕЗ ПРОВОДОВ. ЧТО ТАКОЕ POWERLINE ОЧЕНЬ ПРОСТЫМИ СЛОВАМИ!Скачать