Описание технологии Fast Ethernet: особенности создания, история и интересные факты

Сетевые технологии никогда не отличались простотой в своем понимании. Тем не менее, это интересно знать. Fast Ethernet - это технология, модифицированная от Ethernet, сосредоточенная в рамках физического уровня (касающиеся кабелей и других физических реализаций). Их описания содержатся в определенных спецификациях.

Что такое спецификации?

Спецификации стандартов носят сокращенное название в виде аббревиатуры IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Они как раз и вносят стандарты в физические компоненты сети. В рамках статьи будут постоянно упоминаться спецификации класса IEEE 802. Именно они определяют принцип физического доступа адаптера к каналу связи и технологию передачи данных.

Второй уровень сетевой модели OSI стандарт IEEE 802 подразделяет на два подуровня:

• LLC (Logical Link Control) - на этом подуровне происходит управление логическими связями;
• MAC (Media Access Control) - на этом подуровне осуществляется управление доступом к устройствам.

Класс спецификаций IEEE 802 включает двенадцать стандартов. Рассмотрим только интересующие нас 802.2 и 802.3.

Стандарты IEEE 802.2 и IEEE 802.3

IEEE 802.2 обеспечивает интерфейс на канальном уровне между типами доступа к среде и сетевым уровнем.

IEEE 802.3 стандартизирует физические реализации для соответствующего уровня, а также управление доступом к устройствам, использующим шинную топологию и множественный доступ с выделением несущей и обнаружением коллизий.

История развития

Идея создания технологии зародилась в 1992 году среди участников альянса, который впоследствии был назван Fast Ethernet Alliance (FEA). Целью была стандартизация указанной новой технологии, способной объединить все последние наработки в сфере кабельной передачи данных. Они успешно выполнили задачу в 1995 году - был принят стандарт-дополнение (к IEEE 802.3) IEEE 802.3u.

Отличия и общее в сравнении с технологией Ethernet:

• Метод с выделением несущей CSMA/CD, используемый в Ethernet, сохранен в технологии Fast Ethernet.
• Формат кадра по-прежнему соответствует стандарту IEEE 802.3.
• Звездообразная топология сетей сохранилась.
• В качестве сред передачи данных используются традиционные витая пара и волоконно-оптический кабель.

"Физика" для быстрого Ethernet

Рассмотрим варианты реализации Fast Ethernet.

• 100BASE-TX - при такой реализации передача данных осуществляется со скоростью не более 100 Мбит/с. Используется кабель, состоящий из двух витых пар 5 категории. 100 Мбит/с передаются в одной витой паре, но дуплексно (то есть в двух направлениях). В этом случае можно организовать канал связи длиной до 100 метров (2 канала связи по стандартному кабелю).
• 100BASE-T4 - используется кабель из 4 витых пар третьей категории. Скорость стандартная - до 100 Мбит/с.
• 100BASE-FX - здесь уже в качестве физической среды канала связи используется волоконно-оптическая жила. Передача связи происходит за счет излучения по двум жилам на длине волны 1310 нм. Направление приема обозначается RX, передачи - TX. Средняя длина сегмента сети - 400 м (режим полудуплекс, гарантированно обнаружение коллизий. Длина линии передачи может составлять более 2 км, при условии использования одномодового волокна.
• 100BASE-SX - бюджетная альтернатива 100BASE-FX. Рабочее расстояние - до 300 м. Удешевление связано с другой рабочей длиной волны - 850 нм, и с использованием альтернативных оптических компонентов (вместо оптических лазеров - светодиоды). Привлекательный вариант для тех, кому не требуется передача данных на длинные расстояния.
• 100BASE-BX - использование одного одномодового волокна в паре с мультиплексором, разбивающим сигнал на приемные и передающие волны.
• 100BASE-LX - передача данных осуществляется на стандартной для технологии скорости 100 Мбит/с. Используется одномодовое оптическое волокно и длина волны 1310 нм. В режиме полнодуплексной передачи можно добиться увеличения длины сегмента канала связи до 15 км.

Здесь рассмотрены основные варианты реализации. В настоящее время существуют еще некоторые модификации.

Адаптеры для Fast Ethernet

Вообще, сетевые адаптеры или NIC (Network Interface Card) – это тип сетевого оборудования, обеспечивающего корректную работу по передаче и приему информации на физическом и канальном уровне.

Рассмотрим основные функции сетевых адаптеров и на примере самого популярного поставщика Realtek разберем особенности определенной модели.

Функции fast ethernet adapter:

• Развязка с витой парой.
• Непосредственно прием и передача данных.
• Согласование скорости на входе в адаптер со скоростями обмена по сети (буферизация).
• Разделение данных на блоки для передачи (или соединение их на приеме), оформление их в кадр определенного формата.
• Способность распознавать и исправлять ошибки, которые получились в ходе коллизий при передаче.

Сетевые адаптеры могут различаться по нескольким параметрам. Например, используемая шина. Она может быть различной разрядности и типа. Нам интересна шина PCI Fast Ethernet. Она соответствует по разрядности и скорости рассматриваемой технологии.

Realtek

Кстати, тип используемой технологии передачи данных также определяет вид сетевого адаптера. Самый популярный поставщик адаптеров - компания Realtek.

Изучим основные характеристики на примере модели RTL8139 810X fast ethernet. Этот адаптер является высокоинтегрированным одночиповым контроллером, причем достаточно экономичным. Поддерживает универсальную комбинацию приложений. Оснащен интерфейсом общего доступа шины PCI, обеспечивает максимальную безопасность сети и простоту управления.

Характеристики этого Realtek Fast Ethernet адаптера:

• Однокристалльный контроллер для локальной шины PCI.
• Поддерживает согласование скоростей 10 Мбит/с и 100 Мбит/с.
• Поддерживает многофункциональные возможности PCI.
• Совместимость с PCI Revision 2.2.
• Обеспечивает передачу основных данных шины PCI и передачу данных пространства памяти PCI или пространства ввода/вывода операционных регистров RTL8139 810X.
• Поддерживает режим обратной связи.
• Возможность работы и в полудуплексном, и в дуплексном режиме.
• Включает в себя программируемый размер пакета PCI и раннее пороговое значение Tx/Rx.
• Поддерживает тактовую частоту PCI 16,75 МГц-40 МГц.
• Совместим со стандартами PC99 и PC2001.
• Поддержка светодиодных выводов для различных показателей активности сети.
• Поддерживает автоматическое обнаружение вспомогательной мощности и устанавливает соответствующие возможности регистров управления питанием в пространстве конфигурации PCI.

В заключение

Так как Fast Ethernet - это улучшенная технология Ethernet, то замена производится там, где ранее использовался Ethernet, но возникла необходимость увеличения пропускной способности. Основная сфера применения этой технологии сегодня - это сети офисных отделов и групп. Однако замена Ethernet на Fast Ethernet невозможна там, где подключены старые персональные компьютеры с шиной ISA.