Ethernet tarmog‘i - Laboratoriya ishi 1-2

Ethernet tarmog‘i
Birinchi mahalliy tarmoqlar paydo bo‘lgan vaqtdan beri yuzlab turli xil tarmoq texnologiyalari yaratildi, lekin keng miqyosda tanilib, tarqalgan tarmoqlar bir nechagina xolos. Taniqli firmalar bu tarmoqlarni qo‘llab-quvvatlashlariga va yuqori darajada ularni ish faoliyatini tashkiliy tomonlarini standartlashganiga nima sabab bo‘ldi. Bu tarmoq qurilma va uskunalarini ko‘p ishlab chiqarilishi va ularning narxi pastligi, boshqa tarmoqlarga qaraganda ustunligini ta’minladi. Dasturiy ta’minot vositalarini ishlab chiqaruvchilar ham albatta keng tarqalgan qurilma va vositalarga mo‘ljallangan mahsulotlarini ishlab chiqaradilar. Shuning uchun standart tarmoqni tanlagan foydalanuvchi qurilma va dasturlarni bir-biri bilan mos tushishiga to‘liq kafolat va ishonchga ega bo‘ladi.
Hozirgi vaqtda foydalaniladigan tarmoq turlarini kamaytirish tendensiyasi kuchaymoqda. Sabablaridan bittasi shundan iboratki, mahalliy tarmoqlarda axborot uzatish tezligini 100 va hatto 1000 Mbit/s ga yetkazish uchun eng yangi texnologiyalarni ishlatish va jiddiy, ko‘p mablag‘ talab qiladigan ilmiy-tadqiqot ishlarini amalga oshirish kerak. Tabiiyki bunday ishlarni faqat katta firmalar amalga oshira oladilar va ular o‘zi ishlab chiqaradigan standart tarmoqlarni qo‘llab-quvvatlaydilar. Shuningdek, ko‘pchilik foydalanuvchilarda qaysidir tarmoqlar o‘rnatilgan va bu qurilmalarni birdaniga, batamom boshqa tarmoq qurilmalariga almashtirishni xohlamaydilar. Shuning uchun yaqin kelajakda butkul yangi standartlar qabul qilinishi kutilmaydi, albatta.
Bozorda standart lokal tarmoqlarning turli topologiyali, turli ko‘rsatkichlilari juda ko‘p, foydalanuvchiga tanlash imkoniyati keng miqyosda mavjud. Lekin u yoki bu tarmoqni tanlash muammosi baribir qolgan. Dasturiy vositalarni o‘zgartirishga qaraganda (ularni almashtirish juda oson) tanlangan qurilmalar ko‘p yil xizmat qilishi kerak, chunki ularni almashtirish nafaqat ko‘p mablag‘ talab qilishdan tashqari, kabellar yotqizilish va kompyuterlarni o‘zgartirish, natijada butun tarmoq tizimini o‘zgartirishga to‘g‘ri kelishi mumkin. Shuning uchun tarmoq qurilmasini tanlashda yo‘l qo‘yilgan xatolik, dasturiy ta’minotni tanlashda yo‘l qo‘yilgan xatolikka nisbatan ancha qimmatga tushadi.
Standart tarmoqlar o‘rtasida eng ko‘p tarqalgan tarmoq bu Ethernet tarmog‘idir. U birinchi bo‘lib 1972-yilda Xerox firmasi tomonidan yaratilib, ishlab chiqarila boshlandi. Tarmoq loyihasi ancha muvaffaqiyatli bo‘lganligi uchun 1980-yili uni katta firmalardan DEC va Intel qo‘lladilar (Ethernet tarmog‘ini birgalikda qo‘llagan firmalarni bosh harflari bilan DIX deb yuritila boshlandi). Bu uchta firmaning harakati va qo‘llashi natijasida 1985-yili Ethernet xalqaro standarti bo‘lib qoldi, uni katta xalqaro standartlar tashkilotlari standart sifatida qabul qiladilar: 802 IEEE qo‘mitasi (Institute of Electrical and Electronic Engineers) va ECMA (European
Computer Manufactures Association). Bu standart IEEE 802.03 nomini oldi (inglizcha«eight oh two dot three»).
IEEE 802.03 standartining asosiy ko‘rsatkichlari quyidagilar: topologyasi – shina; uzatish muhiti – koaksial kabel; uzatish tezligi – 10 Mbit/s; maksimal uzunligi – 5 km; abonentlarning maksimal soni – 1024 tagacha; tarmoq qismining uzunligi – 500 m; tarmoqning bir qismidagi maksimal abonentlar soni – 100 tagacha; tarmoqqa ega bo‘lish usuli –CSMA/CD, uzatish – modulyatsiyasiz (monokanal).
Jiddiyroq qaralganda IEEE 802.03 va Ethernet orasida oz farq mavjud, lekin ular haqida odatda eslanmaydi.
Ethernet hozir dunyoda eng tanilgan tarmoq va shubha yo‘q albatta va yaqin kelajakda ham shunday bo‘lib qoladi. Bunday bo‘lishiga asosiy sabab, uning yaratilishidan boshlab hamma ko‘rsatkichlari, tarmoq protokoli hamma uchun ochiq bo‘lganligi, shunday bo‘lganligi uchun dunyodagi juda ko‘p ishlab chiqaruvchilar Ethernet qurilma va uskunalarini ishlab chiqara boshladilar. Ular o‘zaro bir-biriga to‘liq moslangan ravishda ishlab chiqiladi, albatta.Dastlabki Ethernet tarmoqlarida 50 Om li ikki turdagi (yo‘g‘on va ingichka) koaksial kabellar ishlatilar edi. Lekin keyingi vaqtlarda (1990-yil boshlaridan) Ethernet tarmog‘ining aloqa kanali uchun o‘ralgan juftlik kabellaridan foydalanilgan versiyalari keng tarqaldi. Shuningdek, optik tolali kabellar ishlatiladigan standart ham qabul qilindi va standartlarga tegishli o‘zgartirishlar kiritildi. 1995-yili Ethernet tarmog‘ining tez ishlovchi versiyasiga standart qabul qilindi, u 100 Mbit/s tezlikdaishlaydi (Fast Ethernet deb nom berildi, IEEE 802.03u standarti),aloqa muhitida o‘ralgan juftlik yoki optik tola ishlatiladi.1000 Mbit/s tezlikda ishlaydigan versiyasi ham ishlab chiqarila boshlandi (Gigabit Ethernet, IEEE 802.03z standarti).
Standart bo‘yicha «shina» topologiyasidan tashqari «passiv yulduz» va «passiv daraxt» topologiyali tarmoqlar ham qo‘llaniladi. Bu turdagi tarmoqning turli qismlarini o‘zaro ulash uchun repiter va passiv kontsentratorlardan foydalanish ko‘zda tutiladi (1–rasm).
Tarmoqning bir qismi (segment) bo‘lib, shuningdek, bitta abonent ham segment bo‘lishi mumkin. Koaksial kabellar shina segmentlariga ishlatiladi, to‘qilgan juftlik va optik tolali kabellar esa passiv yulduz nurlari uchun ishlatiladi (bittali abonentlarni konsentratorga ulash uchun). Asosiysi hosil qilingan topologiyada yopiq yo‘llar (petlya) bo‘lmasligi kerak. Natijada jismoniy shina hosil bo‘ladi, chunki signal ularning har biridan turli tomonlarga tarqalib yana shu joyga qaytib kelmaydi (halqadagi kabi). Butun tarmoq kabelining maksimal uzunligi nazariy jihatdan 6,5 km ga yetishi mumkin, lekin amalda esa 2,5 km dan oshmaydi.
Fast Ethernet tarmog‘ida jismoniy «shina» topologiyasidan foydalanish ko‘zda tutilmagan, faqat «passiv yulduz» yoki «passiv daraxt» topologiyasi ishlatiladi.Shuningdek, Fast Ethernet tarmog‘ida tarmoq uzunligiga qattiq talablar va chegara qo‘yilgan. Paket formatini saqlab qolib, tarmoq tezligini 10 baravar oshirilganligi tufayli tarmoqning minimal uzunligi 10 baravar kamayadi (Ethernetdagi 51,2 mks o‘rniga 5,12 mks). Signalni tarmoqdan o‘tishining ikki hissalik vaqt kattaligi esa 10 marotaba kamayadi.
Ethernet tarmog‘idan axborot uzatish uchun standart kod Manchester II ishlatiladi.Bu holda signalning bitta qiymati nolga, boshqasi manfiy qiymatga ega, ya’ni signalni doimiy tashkil qiluvchi qiymati nolga teng bo’lmaydi. Galvanik ajratish adapter, repiter va kontsentrator qurilmalari yordamida amalga oshiriladi. Tarmoqning uzatish va qabul qilish qurilmalari boshqa qurilmalardan galvanik ajralishi transformator orqali va alohidaelektr manbayi yordamida amalga oshirilgan, tarmoq bilan kabel to‘g‘ri ulangan.
Ethernet tarmog‘iga axborot uzatish uchun abonentlarga to‘liq tenglik huquqini beruvchi CSMA/CD tasodifiy usul yordamida amalga oshiriladi.
Ethernet paketi quyidagi maydonlarni o‘z ichiga olgan:
8 bitni priambula tashkil qiladi, ulardan birinchi yettitasini 1010101 kodi tashkil qiladi, oxirgi sakkizinchisini 10101011 kodi tashkil qiladi. IEEE 802.03 standartida bu oxirgi bayt kadr boshlanish belgisi deb yurutiladi (SFD – Start of Frame Delimiter) va paketni alohida maydonini tashkil qiladi.
Qabul qiluvchi manzili va jo‘natuvchi manzili 6 baytdan tashkil topgan bo‘lib standart ko‘rinishda bo‘ladi. Bu manzil maydonlari abonent qurilmasi tomonidan ishlov beriladi.
Boshqarish maydonida (L/T-Length/Type) axborot maydonining uzunligi haqidagi ma’lumot joylashtiriladi. U yana foydalanayotgan protokol turini belgilashi mumkin. Agarda bu maydon qiymati 1500 dan kam bo‘lsa u holda axborotlar maydonining uzunligini ko‘rsatadi. Agarda 1500 dan katta bo‘lsa u holda kadr turini ko‘rsatadi. Boshqarish maydoni dasturtomonidan ishlov beriladi.
Axborotlar maydoniga 46 baytdan 1500 baytgacha axborot kirishi mumkin. Agarda paketda 46 baytdan kam axborot bo‘lsa, axborotlar maydonining qolgan qismini to‘ldiruvchi baytlar egallaydi. IEEE 802.3 standartiga ko‘ra paket tarkibida maxsus to‘ldiruvchi maydon ajratilgan (pad data), agarda axborot 46 baytdan uzun bo‘lsa to‘ldiruvchi maydon 0 uzunlikka ega bo‘ladi. Nazorat bitlar yig‘indisining maydoni (FCS – Frame Chech Segvence) paketning 32 razryadli davriy nazorat yigindisidan iborat (CRC) va u paketning to‘g‘ri uzatilganligini aniqlash uchun ishlatiladi.
Shunday qilib, kadrning minimal uzunligi 64 baytni (512 bit) tashkil qiladi (priambulasiz paket).
Aynan shu kattalik tarmoqdan signal tarqalishini ikki hissa ushlanish maksimal qiymatini 512 bit oralig‘ida aniqlab beradi (Ethernet uchun 51,2 mks, Fast Ethernet uchun 5,12 mks).
Turli tarmoq qurilmalaridan paketning o‘tishi natijasida priambula kamayishi mumkinligini standart nazarda tutadi va shuning uchun uni hisobga olinmaydi. Kadrning maksimal uzunligi 1518 bayt (12144 bit, ya’ni 1214,4 mks Ethernet uchun, Fast Ethernet uchun esa 121,44 mks). Bu kattalik muhim bo‘lib, uni tarmoq qurilmalarining bufer xotira qurilmalarining sig‘imini hisoblash uchun va tarmoqning umumiy yuklamasini baholashda foydalaniladi.
10 Mbit/s tezlikda ishlovchi Ethernet tarmog‘i uchun standart to‘rtta axborot uzatish muhitini aniqlab bergan:
10 BASE 5 (qalin koaksial kabel);
10 BASE 2 (ingichka koaksial kabel); 10 BASE-T (o‘ralgan juftlik);
10 BASE-FL (optik tolali kabel);
Uzatish muhitini rusumlash 3 elementdan tashkil topgan bo‘lib: «10» raqami, 10 Mbit/s uzatish tezligini bildiradi, BASE so‘zi yuqori chastotali signalni modulyatsiya qilmasdan uzatishni bildiradi, oxirgi element tarmoq qismini (segmentini) ruxsat etilgan uzunligini anglatadi: «5» — 500 metrni, «2» — 200 metrni (aniqrogi, 185 metrni) yoki aloqa yo‘lining turini: «T» – o‘ralgan juftlik (twisted pair, витаяпара), «F» – optik tolali kabel (fiber optic, оптоволоконныйкабель).
Xuddi shuningdek 100 Mbit/s tezlik bilan ishlovchi Fast Ethernet uchun ham standart uch turdagi uzatish muhitini belgilab bergan:
100 BASE – T4 (to‘rttali o‘ralgan juftlik); 100 BASE – Tx (ikkitali o‘ralgan juftlik); 100 BASE – Fx (optik tolali kabel).
Bu yerda «100» soni uzatish tezligini bildiradi (100 Mbit/s), «T» — harfi o‘ralgan juftlik ekanini ko‘rsatadi, «F» — harfi optik tolali kabel ekanini anglatadi. 100BASE-Tx va 100BASE- Fx rusumidagi kabellarni birlashtirib 100BASE-X nom bilan yuritiladi, 100BASE-TX larni esa 100BASE-T debbelgilanadi.
Bu yerda biz aytib o‘tishimiz kerakki, Ethernet tarmog‘i optimal algoritmi bilan ham, yuqori ko‘rsatkichlari bilan ham boshqa standart tarmoq ko‘rsatkichlaridan ajralib
turmaydi. Lekin yuqori standartlashtirilganlik darajasi bilan, texnik vositalarini juda ko‘p miqdorda ishlab chiqarilishi bilan, ishlab chiqaruvchilar tomonidan kuchli qo‘llanishi sharofati tufayli boshqa standart tarmoqlardan Ethernet tarmog‘i keskin ajralib turadi va shuning uchun ham har qanday boshqa tarmoq texnologiyasini aynan Ethernet tarmog‘i bilan solishtiriladi.
|