Gigabit Ethernet hálózat. Gigabit Ethernet Adatátviteli sebesség gigabites hálózaton

Nem siettem, hogy az otthoni hálózatomat 100 Mbps-ról 1 Gbps-ra frissítsem, ami elég furcsa számomra, mivel sok fájlt viszek át a hálózaton keresztül. Ha azonban pénzt költök egy számítógépre vagy az infrastruktúra frissítésére, úgy gondolom, hogy azonnali teljesítménynövekedést kell kapnom az általam futtatott alkalmazásokban és játékokban. Sok felhasználó szereti magát kényeztetni egy új videokártyával, központi processzorral és valamilyen kütyüvel. Valamilyen oknál fogva azonban a hálózati berendezések nem keltenek ekkora lelkesedést. Valójában nehéz a megkeresett pénzt hálózati infrastruktúrába fektetni egy újabb technológiai születésnapi ajándék helyett.

Azonban a követelmények sávszélesség az enyémek nagyon magasak, és egy ponton rájöttem, hogy a 100 Mbit/s-os infrastruktúra már nem elég. Minden otthoni számítógépem rendelkezik már integrált 1 Gbps-os adapterrel (bekapcsolva alaplapok ah), ezért úgy döntöttem, hogy előveszem a legközelebbi számítógépes cég árlistáját, és megnézem, mire van szükségem ahhoz, hogy a teljes hálózati infrastruktúrámat 1 Gbps-ra konvertáljam.

Nem, az otthoni gigabites hálózat egyáltalán nem olyan bonyolult.

Megvettem és beszereltem az összes berendezést. Emlékszem, régen másoltam nagy fájl 100 Mbit/s-os hálózaton kb másfél percig tartott. Az 1 Gbit/s-ra történő frissítés után ugyanazt a fájlt 40 másodperc alatt másolni kezdték. A teljesítménynövekedés kellemes volt, de mégsem kaptam azt a tízszeres javulást, ami a régi és az új hálózatok 100 Mbps és 1 Gbps átviteli sebességének összehasonlításából várható.

Mi az ok?

Gigabites hálózat esetén minden résznek támogatnia kell az 1 Gbps-ot. Például, ha Gigabites hálózati kártyák és kapcsolódó kábelek vannak telepítve, de a hub/switch csak 100 Mb/s sebességet támogat, akkor a teljes hálózat 100 Mb/s sebességgel fog működni.

Az első követelmény egy hálózati vezérlő. A legjobb, ha a hálózaton lévő minden számítógép fel van szerelve gigabites hálózati adapterrel (külön vagy az alaplapba integrálva). Ezt a követelményt a legkönnyebben teljesíteni, hiszen a legtöbb alaplapgyártó az elmúlt néhány évben gigabites hálózati vezérlőket integrál.

Második követelmény - LAN kártya támogatnia kell az 1 Gbit/s-ot is. Elterjedt tévhit, hogy a gigabites hálózatokhoz 5e kategóriás kábel kell, de valójában még régi kábel A Cat 5 1 Gbps-t támogat. A Cat 5e kábeleknek azonban van legjobb tulajdonságait, így többen lesznek optimális megoldás gigabites hálózatokhoz, különösen, ha a kábelek elég hosszúak. A Cat 5e kábelek azonban ma is a legolcsóbbak, mivel a régi Cat 5 szabvány már elavult. Az újabb és drágább Cat 6 kábelek még jobb teljesítményt nyújtanak a gigabites hálózatokhoz. Cikkünk későbbi részében összehasonlítjuk a Cat 5e és a Cat 6 kábelek teljesítményét.

A harmadik és valószínűleg legdrágább komponens egy gigabites hálózatban az 1 Gbps-os hub/switch. Természetesen jobb kapcsolót használni (esetleg routerrel párosítva), mivel a hub vagy hub nem a legintelligensebb eszköz, egyszerűen csak az összes hálózati adatot továbbítja mindenkinek. elérhető portok, ami nagyszámú ütközéshez vezet, és lelassítja a hálózati teljesítményt. Ha nagy teljesítményre van szüksége, akkor nem nélkülözheti a gigabites switchet, mivel az csak a kívánt portra továbbítja a hálózati adatokat, ami hatékonyan növeli a hálózati sebességet egy hubhoz képest. Az útválasztó általában tartalmaz egy beépített kapcsolót (több LAN portok), és lehetővé teszi otthoni hálózatának az internethez való csatlakoztatását is. A legtöbb otthoni felhasználó tisztában van az útválasztó előnyeivel, ezért a gigabites router nagyon vonzó lehetőség.

Mostanában sok szó esik arról, hogy itt az ideje, hogy a végfelhasználók összekapcsolásakor nagymértékben átváltsunk gigabites sebességre helyi hálózatok, és ismét felvetődik a „szál a munkahelyre”, „szál az otthonba” stb. megoldások indokoltsága és progresszivitása. Ebben a tekintetben ez a cikk, amely nemcsak a rézre, hanem főként a száloptikai GigE interfészekre vonatkozó szabványokat írja le, meglehetősen megfelelő és időszerű lesz.

Gigabit Ethernet architektúra

Az 1. ábra a Gigabit Ethernet réteg felépítését mutatja. A Fast Ethernet szabványhoz hasonlóan a Gigabit Ethernetben sem létezik olyan univerzális jelkódolási séma, amely ideális lenne minden fizikai interfészhez – így egyrészt a 8B/10B kódolást használják az 1000Base-LX/SX/CX szabványokhoz, és másrészt Másrészt az 1000Base-T szabvány speciális kiterjesztett vonalkódot használ TX/T2. A kódolási funkciót a médiumfüggetlen GMII interfész alatt elhelyezkedő PCS kódoló alréteg látja el.

Rizs. 1. A Gigabit Ethernet szabvány rétegszerkezete, a GII interfész és a Gigabit Ethernet adó-vevő

GMII interfész. A GMII (Gigabit Media Independent Interface) interakciót biztosít a MAC réteg és a fizikai réteg között. A GMII interfész a MII interfész kiterjesztése, és 10, 100 és 1000 Mbps sebességet képes támogatni. Külön 8 bites vevővel és adóval rendelkezik, és támogatja a félduplex és a full-duplex módokat is. Ezenkívül a GMII interfész egy szinkronizálást biztosító jelet (órajelet) és két vonali állapotjelet hordoz - az első (BE állapotban) a vivő jelenlétét, a második pedig (BE állapotban) a vivő hiányát jelzi. ütközések – és számos más jelcsatorna és táplálkozás. A fizikai réteget átívelő és az egyik fizikai adathordozó-függő interfészt biztosító adó-vevő modul csatlakozhat például egy Gigabit Ethernet switch-hez egy GMII interfészen keresztül.

PCS fizikai kódoló alréteg. Az 1000Base-X csoport interfészek csatlakoztatásakor a PCS alréteg 8B10B blokk redundancia kódolást használ, amely az ANSI X3T11 Fibre Channel szabványból származik. A tárgyalt FDDI-szabványhoz hasonlóan, csak egy bonyolultabb kódtábla alapján, minden 8. távoli csomóponthoz való továbbításra szánt bemeneti bit 10 bites szimbólumokká (kódcsoportokká) alakul. Ezenkívül a kimeneti soros adatfolyam speciális 10 bites vezérlőkaraktereket tartalmaz. Példa a vezérlőkarakterekre a médiabővítményhez használt karakterek (egy Gigabit Ethernet keret feltöltése 512 bájtos minimális méretre). 1000Base-T interfész csatlakoztatásakor a PCS alréteg speciális zajálló kódolást hajt végre, hogy biztosítsa az átvitelt UTP Cat.5 csavart érpáron keresztül akár 100 méteres távolságban is – a Level One Communications által kifejlesztett TX/T2 vonalkód.

Ez az alréteg két vonalállapot-jelet, egy vivőjelenléti jelet és egy ütközésmentességi jelet generál.

PMA és PMD alszintek. A Gigabit Ethernet fizikai réteg számos interfészt használ, beleértve a hagyományos 5. kategóriájú csavart érpárú kábelt, valamint a többmódusú és egymódusú optikai szálat. A PMA alréteg a PCS-ről érkező párhuzamos karakterfolyamot soros adatfolyammá alakítja, valamint végrehajtja a PMD-ről bejövő soros adatfolyam fordított átalakítását (párhuzamosítását). A PMD alréteg határozza meg az optikai/elektromos jellemzőket fizikai jelek különböző környezetekhez. Összesen 4 van meghatározva különböző típusú a környezet fizikai interfészét, amelyek tükröződnek a 802.3z (1000Base-X) és a 802.3ab (1000Base-T) szabvány specifikációjában (2. ábra).

Rizs. 2. Gigabit Ethernet fizikai interfészek

1000Base-X interfész

Az 1000Base-X interfész a fizikai szinten Fiber Channel. A Fibre Channel egy technológia munkaállomások, szuperszámítógépek, tárolóeszközök és perifériás csomópontok összekapcsolására. A Fibre Channel 4 rétegű architektúrával rendelkezik. A két alsó réteg, az FC-0 (interfészek és adathordozók) és az FC-1 (kódolás/dekódolás) átkerült a Gigabit Ethernetre. Mivel a Fibre Channel jóváhagyott technológia, ez a portolás nagymértékben csökkentette az eredeti Gigabit Ethernet szabvány fejlesztési idejét.

A 8B/10B blokkkód hasonló az FDDI szabványban elfogadott 4B/5B kódhoz. A 4B/5B kódot azonban a Fibre Channelben elutasították, mert a kód nem biztosít egyensúlyt DC. Az egyensúly hiánya potenciálisan a lézerdiódák adatfüggő felmelegedéséhez vezethet, mivel az adó több „1” (kibocsátás) bitet továbbíthat, mint „0” (kibocsátás nélküli) bitet, ami további hibákat okozhat nagy átviteli sebességnél.

Az 1000Base-X három fizikai interfészre oszlik, amelyek főbb jellemzői az alábbiak:

Az 1000Base-SX interfész 770-860 nm tartományban elfogadható sugárzási hosszúságú lézereket határoz meg, az adó -10 és 0 dBm közötti sugárzási teljesítménnyel, legalább 9 dB BE/KI aránnyal (jel / nincs jel). A vevő érzékenysége -17 dBm, a vevő telítettsége 0 dBm;

Az 1000Base-LX interfész 1270-1355 nm tartományban elfogadható sugárzási hosszúságú lézereket határoz meg, az adó sugárzási teljesítménye -13,5 és -3 dBm között van, a BE/KI aránnyal (jel van / nincs jel) legalább 9 dB. A vevő érzékenysége -19 dBm, a vevő telítettsége -3 dBm;

1000Base-CX árnyékolt csavart érpárú kábel (STP "twinax") rövid távolságokon.

Tájékoztatásul az 1. táblázat mutatja a Hewlett Packard által szabványos 1000Base-SX (HFBR-5305 modell, =850 nm) és 1000Base-LX (HFCT-5305, =1300 nm) interfészekhez gyártott optikai adó-vevő modulok főbb jellemzőit.

Asztal 1. Műszaki adatok Gigabit Ethernet optikai adó-vevők

Az 1000Base-X szabványok támogatott távolságai a 2. táblázatban láthatók.

2. táblázat Gigabit Ethernet optikai adó-vevők műszaki jellemzői

8B/10B kódolással az optikai vonal bitsebessége 1250 bps. Ez azt jelenti, hogy a megengedett kábelhosszúságú sávszélességnek meg kell haladnia a 625 MHz-et. Az asztalról A 2. ábra azt mutatja, hogy ez a kritérium teljesül a 2-6. A Gigabit Ethernet nagy átviteli sebessége miatt óvatosnak kell lennie a hosszú szegmensek építésekor. Természetesen előnyben részesítik az egymódusú szálakat. Ebben az esetben az optikai adó-vevők jellemzői lényegesen magasabbak lehetnek. Például az NBase olyan Gigabit Ethernet portokkal rendelkező switcheket gyárt, amelyek akár 40 km-es távolságot biztosítanak egymódusú optikai szálon, relék nélkül (1550 nm-es hullámhosszon működő keskeny spektrumú DFB lézerekkel).

A többmódusú optikai szál használatának jellemzői

A világon hatalmas számú vállalati hálózat létezik többmódusú optikai kábelen, 62,5/125 és 50/125 szálas szálakkal. Ezért természetes, hogy már a Gigabit Ethernet szabvány kialakításának szakaszában felmerült a feladat ennek a technológiának a meglévő multimódusú használatra való adaptálása. kábelrendszerek. Az 1000Base-SX és 1000Base-LX specifikációk kidolgozására irányuló kutatás során egy nagyon érdekes anomáliát azonosítottak, amely a lézeradók többmódusú szálakkal való összekapcsolásával kapcsolatos.

A multimódusú szálat arra tervezték megosztás fénykibocsátó diódákkal (emissziós spektrum 30-50 ns). Az ilyen LED-ek inkoherens sugárzása belép a szálba a fényhordozó mag teljes területén. Ennek eredményeként hatalmas számú móduscsoport gerjesztődik a szálban. A terjedő jel jól leírható intermódusú szórással. Az ilyen LED-ek adóként való használatának hatékonysága a Gigabit Ethernet szabványban alacsony, a nagyon magas frekvencia moduláció - a bitfolyam sebessége az optikai vonalban 1250 Mbaud, és egy impulzus időtartama 0,8 ns. A maximális sebesség, amikor még LED-eket használnak a jel továbbítására többmódusú szálon, 622,08 Mbit/s (STM-4, figyelembe véve a 8B/10B kód redundanciáját, az optikai vonal bitsebessége 777,6 Mbaud) . Ezért a Gigabit Ethernet lett az első szabvány, amely szabályozza a lézeres optikai adók használatát a többmódusú szálakkal kapcsolatban. A lézerből a szálba bevitt sugárzás területe sokkal kisebb, mint a többmódusú szál magjának mérete. Ez a tény önmagában nem vezet problémához. Ugyanakkor be technológiai folyamat A szabványos kereskedelmi multimódusú szálak gyártása során megengedhető néhány olyan hiba (elfogadható határokon belüli eltérés) jelenléte, amelyek nem kritikusak a szál hagyományos felhasználásában, leginkább a szálmag tengelye közelében koncentrálódnak. Bár egy ilyen többmódusú szál teljes mértékben kielégíti a szabvány követelményeit, az ilyen szál közepén bevezetett lézerből származó koherens fény, amely áthalad a törésmutató inhomogenitású tartományain, képes kis számú módusra szétválni, amelyek azután tovább terjednek. a szál különböző optikai utak mentén és azzal különböző sebességgel. Ezt a jelenséget differenciális módú késleltetés DMD-nek nevezik. Ennek eredményeként fáziseltolódás jelenik meg az üzemmódok között, ami nem kívánt interferenciához vezet a vevő oldalon és a hibák számának jelentős növekedéséhez (3a. ábra). Vegye figyelembe, hogy a hatás csak több körülmény egyidejű kombinációja esetén jelentkezik: egy kevésbé sikeres szál, egy kevésbé sikeres lézeradó (természetesen megfelel a szabványnak) és egy kevésbé sikeres sugárzás bevitele a szálba. Fizikai oldalról a DMD effektus abból adódik, hogy a koherens forrásból származó energia kis számú móduson belül oszlik el, míg az inkoherens forrás egyenletesen hatalmas számú módust gerjeszt. A kutatások azt mutatják, hogy a hatás erősebb hosszú hullámhosszú lézerek használatakor (átlátszósági ablak 1300 nm).

3. ábra. Koherens sugárzás terjedése többmódusú szálban: a) A differenciális móduskésleltetés (DMD) hatásának megnyilvánulása axiális sugárzás bemenettel; b) Koherens sugárzás tengelyen kívüli bevitele többmódusú szálba.

A legrosszabb esetben ez az anomália a többmódusú FOC alapján a maximális szegmenshossz csökkenéséhez vezethet. Mivel a szabványnak 100%-os garanciát kell nyújtania a teljesítményre, a maximális szegmenshosszt a DMD hatás esetleges előfordulásának figyelembevételével kell szabályozni.

1000Base-LX interfész. A megtakarítás érdekében nagyobb távolságés a Gigabit Ethernet csatorna viselkedésének anomáliák miatti kiszámíthatatlanságának elkerülése érdekében javasolt a sugárzás befecskendezése a többmódusú szálmag nem központi részébe. Az apertúra-divergencia miatt a sugárzás egyenletesen oszlik el a teljes szálmagban, ami jelentősen gyengíti a hatást, bár maximális hossza szegmensben, és ezt követően korlátozott marad (2. táblázat). Speciálisan olyan adaptív egymódusú optikai zsinórok kerültek kifejlesztésre, az MCP (mode kondicionáló patch-cords), amelyekben az egyik csatlakozó (nevezetesen a többmódusú optikai szálra tervezett csatlakozó) rendelkezik. enyhe elmozdulás a rostmag tengelyétől. Az az optikai kábel, amelyben az egyik csatlakozó egy duplex SC eltolásos maggal, a másik pedig egy normál Duplex SC, a következőképpen nevezhető: MCP Duplex SC - Duplex SC. Természetesen egy ilyen vezeték nem alkalmas a hagyományos hálózatokban, például a Fast Ethernetben való használatra, mivel az MCP Duplex SC interfészénél nagy a beillesztési veszteség. Az átmeneti MCP lehet egymódusú és többmódusú szál kombinációja, és tartalmazhat benne egy szál-szál-előfeszítő elemet. Ezután az egymódusú vég csatlakoztatva van a lézeradóhoz. Ami a vevőt illeti, egy szabványos multimódusú patch kábel csatlakoztatható hozzá. Az MCP adapterzsinórok használata lehetővé teszi, hogy a sugárzást a tengelytől 10-15 µm-rel eltolt területen keresztül vigyük be egy többmódusú szálba (3b. ábra). Így továbbra is lehetséges az 1000Base-LX interfész portok használata egymódusú száloptikával, mivel ott a sugárzási bevitel szigorúan a szálmag közepén történik.

1000Base-SX interfész. Mivel az 1000Base-SX interfész csak többmódusú szálhoz van szabványosítva, a sugárzás bemeneti tartományának a szál központi tengelyétől való eltolása magában az eszközben megvalósítható, így nincs szükség hozzáillő optikai kábelre.

1000Base-T interfész

Az 1000Base-T egy szabványos Gigabit Ethernet interfész 5-ös és magasabb kategóriájú, árnyékolatlan, csavart érpárú kábeleken történő átvitelhez, akár 100 méteres távolságig. Mind a négy pár rézkábel átvitelre szolgál, az átviteli sebesség egy páron 250 Mbit/s. Feltételezzük, hogy a szabvány duplex átvitelt biztosít, és az egyes párok adatai egyszerre, két irányban kerülnek továbbításra - kettős duplex. 1000Base-T. Technikailag az 1 Gbit/s-os duplex átvitel megvalósítása UTP cat.5 csavart érpáron keresztül meglehetősen bonyolultnak bizonyult, sokkal nehezebb, mint a 100Base-TX szabványban. A három szomszédos csavart érpárból a közeli és távoli tranziens interferencia egy adott párra négypáros kábelben történő befolyásolásához speciális kódolt zajálló átvitelt, valamint a vételi jel felismerésére és visszaállítására szolgáló intelligens egységet kell kifejleszteni. Az 1000Base-T szabványban kezdetben számos kódolási módszert jelöltek meg jóváhagyásra, többek között: 5-szintű impulzusamplitúdó kódolás PAM-5; kvadratúra amplitúdó moduláció QAM-25, stb. Az alábbiakban röviden bemutatjuk a PAM-5 ötleteit, amelyet végül szabványként hagytak jóvá.

Miért 5 szintű kódolás? Az általános négyszintű kódolás a bejövő biteket párokban dolgozza fel. Összesen 4 különböző kombináció létezik - 00, 01, 10, 11. Az adó minden bitpárt a továbbított jel saját feszültségszintjére tud állítani, ami egy négyszintű jel modulációs frekvenciáját 2-szeresére csökkenti, 250 MHz helyett 125 MHz (4. ábra), és ezért a sugárzási frekvencia. Az ötödik szint hozzáadásra került a kódredundancia létrehozásához. Ennek eredményeként lehetővé válik a hibák kijavítása a vétel során. Ez további 6 dB fejteret biztosít a jel-zaj arányban.

4. ábra. PAM-4 4 szintű kódolási séma

MAC szinten

A Gigabit Ethernet MAC réteg ugyanazt a CSMA/CD szállítási protokollt használja, mint elődei, az Ethernet és a Fast Ethernet. A szegmens (vagy ütközési tartomány) maximális hosszára vonatkozó fő korlátozásokat ez a protokoll határozza meg.

Az IEEE 802.3 Ethernet szabvány 64 bájt minimális keretméretet fogad el. A minimális keretméret értéke határozza meg a maximumot megengedett távolságállomások között (ütközési tartomány átmérője). Az az idő, ameddig egy állomás sugároz egy ilyen keretet – csatornaidő – egyenlő 512 BT vagy 51,2 μs. Az Ethernet hálózat maximális hosszát az ütközésfeloldás feltétele határozza meg, vagyis az az idő, ameddig a jel eléri a távoli csomópontot és visszaadja az RDT-t, nem haladhatja meg az 512 BT-t (a preambulum nélkül).

Ethernetről Fast Ethernetre való áttéréskor az átviteli sebesség nő, és ennek megfelelően csökken a 64 bájtos keret átviteli ideje - ez 512 BT vagy 5,12 μs (Fast Ethernet 1-ben BT = 0,01 μs). Annak érdekében, hogy az összes ütközést észlelni lehessen a keretátvitel végéig, mint korábban, az egyik feltételnek teljesülnie kell:

A Fast Ethernet ugyanazt a minimális keretméretet tartotta, mint az Ethernet. Ez megőrizte a kompatibilitást, de az ütközési tartomány átmérőjének jelentős csökkenését eredményezte.

A folytonosság miatt a Gigabit Ethernet szabványnak ugyanazt a minimális és maximális keretméretet kell támogatnia, mint az Ethernet és a Fast Ethernet esetében. De ahogy az átviteli sebesség nő, az azonos hosszúságú csomag átviteli ideje ennek megfelelően csökken. Ha ugyanazt a minimális kerethosszt megtartanák, ez a hálózat átmérőjének csökkenéséhez vezetne, ami nem haladja meg a 20 métert, aminek nem sok haszna lehet. Ezért a Gigabit Ethernet szabvány kidolgozásakor a csatornaidő növelése mellett döntöttek. A Gigabit Ethernetben 4096 BT, és 8-szor gyorsabb, mint az Ethernet és a Fast Ethernet. De az Ethernet és a Fast Ethernet szabványokkal való kompatibilitás fenntartása érdekében a minimális keretméretet nem növelték, hanem egy további mezőt adtak a kerethez, az úgynevezett "médiabővítményt".

hordozó kiterjesztése

A kiegészítő mező karakterei általában nem hordoznak semmilyen szolgáltatási információt, de kitöltik a csatornát és növelik az „ütközési ablakot”. Ennek eredményeként az ütközést minden nagyobb ütközési tartomány átmérőjű állomás regisztrálja.

Ha egy állomás rövid (512 bájtnál rövidebb) keretet szeretne küldeni, ez a mező az átvitel előtt kerül hozzáadásra – egy médiabővítmény, amely a keretet 512 bájtra egészíti ki. Terület ellenőrző összeg csak az eredeti keretre kerül kiszámításra, és nem vonatkozik a kiterjesztési mezőre. Keret vételekor a kiterjesztés mezőt eldobja. Ezért az LLC réteg nem is tud a kiterjesztési mező jelenlétéről. Ha a keret mérete 512 bájt vagy nagyobb, akkor nincs adathordozó-kiterjesztési mező. Az 5. ábra a Gigabit Ethernet keretformátumot mutatja a médiabővítmény használatakor.

5. ábra. Gigabit Ethernet keret médiabővítő mezővel.

Packet Bursting

A médiabővítés a legtermészetesebb megoldás, amely lehetővé tette a Fast Ethernet szabvánnyal való kompatibilitás és az azonos ütközési tartomány átmérőjének fenntartását. De ez a sávszélesség szükségtelen pazarlását eredményezte. Akár 448 bájt (512-64) is elpazarolható egy rövid keret átvitelekor. A Gigabit Ethernet szabvány fejlesztési szakaszában az NBase Communications javaslatot tett a szabvány korszerűsítésére. Ez a csomagtorlódásnak nevezett frissítés lehetővé teszi a bővítési mező hatékonyabb használatát. Ha az állomásnak/kapcsolónak több kis keretet kell küldenie, akkor az első keretet egy 512 bájtos médiabővítő mezővel töltik ki, és elküldik. A fennmaradó képkockákat minimálisan 96 bites interframe intervallummal küldi el, egy fontos kivétellel - a keretközi intervallumot kiterjesztési szimbólumok töltik ki (6a. ábra). Így a médium nem némul el a rövid eredeti képkockák küldése között, és a hálózaton egyetlen más eszköz sem zavarhatja az átvitelt. A keretek ilyen elrendezése mindaddig előfordulhat, amíg a továbbított bájtok teljes száma meg nem haladja az 1518-at. A csomagtorlódás csökkenti az ütközések valószínűségét, mivel a túlterhelt keret csak az első eredeti keretének átviteli szakaszában tapasztalhat ütközést, beleértve a médiabővítést is, ami minden bizonnyal növeli a hálózati teljesítményt, különösen nagy terhelés esetén (6-b ábra).

6. ábra. Csomagtorlódás: a) keretátvitel; b) sávszélesség viselkedés.

A Telecom Transport cég anyagai alapján

Nem siettem, hogy az otthoni hálózatomat 100 Mbps-ról 1 Gbps-ra frissítsem, ami elég furcsa számomra, mivel sok fájlt viszek át a hálózaton keresztül. Ha azonban pénzt költök egy számítógépre vagy az infrastruktúra frissítésére, úgy gondolom, hogy azonnali teljesítménynövekedést kell kapnom az általam futtatott alkalmazásokban és játékokban. Sok felhasználó szereti magát kényeztetni egy új videokártyával, központi processzorral és valamilyen kütyüvel. Valamilyen oknál fogva azonban a hálózati berendezések nem keltenek ekkora lelkesedést. Valójában nehéz a megkeresett pénzt hálózati infrastruktúrába fektetni egy újabb technológiai születésnapi ajándék helyett.

A sávszélességigényeim azonban nagyon magasak, és egy ponton rájöttem, hogy a 100 Mbit/s-os infrastruktúra már nem elég. Minden otthoni számítógépemben már van integrált 1 Gbps-os adapter (az alaplapjukon), ezért úgy döntöttem, hogy előveszem a legközelebbi számítógépgyártó cég árlistáját, és megnézem, mire van szükségem ahhoz, hogy a teljes hálózati infrastruktúrámat 1 Gbps-ra konvertáljam.

Nem, az otthoni gigabites hálózat egyáltalán nem olyan bonyolult.

Megvettem és beszereltem az összes berendezést. Emlékszem, másfél percig tartott egy nagy fájl másolása 100 Mbps-os hálózaton. Az 1 Gbit/s-ra történő frissítés után ugyanazt a fájlt 40 másodperc alatt másolni kezdték. A teljesítménynövekedés kellemes volt, de mégsem kaptam azt a tízszeres javulást, ami a régi és az új hálózatok 100 Mbps és 1 Gbps átviteli sebességének összehasonlításából várható.

Mi az ok?

Gigabites hálózat esetén minden résznek támogatnia kell az 1 Gbps-ot. Például, ha Gigabites hálózati kártyák és kapcsolódó kábelek vannak telepítve, de a hub/switch csak 100 Mb/s sebességet támogat, akkor a teljes hálózat 100 Mb/s sebességgel fog működni.

Az első követelmény egy hálózati vezérlő. A legjobb, ha a hálózaton lévő minden számítógép fel van szerelve gigabites hálózati adapterrel (külön vagy az alaplapba integrálva). Ezt a követelményt a legkönnyebben teljesíteni, hiszen a legtöbb alaplapgyártó az elmúlt néhány évben gigabites hálózati vezérlőket integrál.

A második követelmény, hogy a hálózati kártyának is támogatnia kell az 1 Gbit/s-ot. Elterjedt tévhit, hogy a gigabites hálózatokhoz Cat 5e kábel szükséges, de valójában még a régi Cat 5 kábel is támogatja az 1 Gbps-t. A Cat 5e kábelek azonban jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, így a gigabites hálózatok számára optimálisabb megoldást jelentenek, különösen, ha a kábelek megfelelő hosszúak. A Cat 5e kábelek azonban ma is a legolcsóbbak, mivel a régi Cat 5 szabvány már elavult. Az újabb és drágább Cat 6 kábelek még jobb teljesítményt nyújtanak a gigabites hálózatokhoz. Cikkünk későbbi részében összehasonlítjuk a Cat 5e és a Cat 6 kábelek teljesítményét.

A harmadik és valószínűleg legdrágább komponens egy gigabites hálózatban az 1 Gbps-os hub/switch. Természetesen jobb kapcsolót használni (esetleg routerrel párosítva), mivel a hub vagy hub nem a legintelligensebb eszköz, egyszerűen minden hálózati adatot sugároz az összes elérhető porton, ami nagyszámú ütközéshez és lelassuláshoz vezet. csökkent a hálózati teljesítmény. Ha nagy teljesítményre van szüksége, akkor nem nélkülözheti a gigabites switchet, mivel az csak a kívánt portra továbbítja a hálózati adatokat, ami hatékonyan növeli a hálózati sebességet egy hubhoz képest. Az útválasztó általában tartalmaz egy beépített kapcsolót (több LAN-porttal), és lehetővé teszi az otthoni hálózat internethez való csatlakoztatását is. A legtöbb otthoni felhasználó tisztában van az útválasztó előnyeivel, ezért a gigabites router nagyon vonzó lehetőség.

Milyen gyors legyen a gigabit? Ha a „giga” előtagot hallja, akkor valószínűleg 1000 megabájtra gondol, míg egy gigabites hálózatnak 1000 megabájtot kell biztosítania másodpercenként. Ha így gondolod, akkor nem vagy egyedül. De sajnos a valóságban minden más.

Mi az a gigabit? Ez 1000 megabit, nem 1000 megabájt. Egy bájtban 8 bit van, tehát számoljunk csak: 1 000 000 000 bit osztva 8 bittel = 125 000 000 bájt. Egy megabájtban körülbelül egymillió bájt van, tehát egy gigabites hálózatnak körülbelül 125 MB/s-os elméleti maximális adatátviteli sebességet kell biztosítania.

Persze a 125 MB/s nem hangzik olyan lenyűgözően, mint a gigabit, de gondoljunk csak bele: egy ilyen sebességű hálózatnak elméletileg egy gigabájt adatot kellene átvinnie mindössze nyolc másodperc alatt. Egy 10 GB-os archívumot pedig mindössze egy perc és 20 másodperc alatt kell átvinni. A sebesség hihetetlen: ne feledje, mennyi ideig tartott egy gigabájtnyi adat átvitele, mire az USB-meghajtók olyan gyorsak lettek, mint manapság.

Nagyok voltak az elvárásaink, ezért úgy döntöttünk, hogy egy gigabites hálózaton keresztül továbbítjuk a fájlt, és élvezzük a 125 MB/s-hoz közeli sebességet. Nincsenek speciális, divatos hardvereink: egy egyszerű otthoni hálózat régi, de tisztességes technológiával.

4,3 GB-os fájl másolása az egyikről otthoni számítógép a másikon 35,8 MB/s átlagsebességgel futott (ötször futottunk le a teszten). Ez a 125 MB/s-os gigabites hálózat elméleti plafonjának mindössze 30%-a.

Mik a probléma okai?

A gigabites hálózat telepítéséhez szükséges összetevők kiválasztása meglehetősen egyszerű, de a hálózat maximális sebességgel történő működése sokkal nehezebb. A hálózat lelassulását számos tényező okozhatja, de azt tapasztaltuk, hogy minden azon múlik, hogy a merevlemezek milyen gyorsan képesek adatokat továbbítani a hálózati vezérlőnek.

Az első figyelembe veendő korlátozás a gigabites interfész. hálózati vezérlő a rendszerrel. Ha a vezérlőd a régi PCI buszon keresztül csatlakozik, akkor elméletileg 133 MB/s adatmennyiséget tud továbbítani. A Gigabit Ethernet 125 MB/s átviteli sebességéhez ez elegendőnek tűnik, de ne feledje, hogy a PCI-busz sávszélessége meg van osztva az egész rendszerben. Minden további PCI kártya és sok rendszer összetevők ugyanazt a sávszélességet fogja használni, ami csökkenti a hálózati kártya rendelkezésére álló erőforrásokat. Az új PCI Express (PCIe) interfésszel rendelkező vezérlőknél nincs ilyen probléma, hiszen minden PCIe vonal legalább 250 MB/s sávszélességet biztosít, és kizárólag az eszköz számára.

A következő fontos tényező, amely befolyásolja a hálózati sebességet, a kábelek. Sok szakértő rámutat arra, hogy ha a hálózati kábeleket olyan erősáramú kábelek közelében helyezik el, amelyek interferenciaforrást jelentenek, alacsony sebességek garantált. A hosszú kábelhosszak is problémát jelentenek, mivel a Cat 5e rézkábelek legfeljebb 100 méteres hosszra vannak hitelesítve.

Egyes szakértők azt javasolják, hogy a Cat 5e helyett az új Cat 6 szabvány szerint vezessenek a kábelek. Az ilyen ajánlásokat gyakran nehéz megindokolni, de megpróbáljuk tesztelni a kábelkategória hatását egy kis gigabites otthoni hálózaton.

Ne feledkezzünk meg az operációs rendszerről sem. Természetesen ezt a rendszert ritkán használják gigabites környezetben, de érdemes megemlíteni, hogy a Windows 98 SE (és a régebbi operációs rendszerek) nem fogják tudni kihasználni a gigabites Ethernet előnyeit, mivel ennek az operációs rendszernek a TCP/IP stackje alig képes a 100 Mbps-os kapcsolatot a legteljesebb mértékben betölteni. Windows 2000 és újabb Windows verziók már elfér, bár a régiekben operációs rendszer Néhány módosítást kell végrehajtania, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a legtöbbet hozzák ki a hálózatból. 32 bites operációs rendszert fogunk használni Windows Vista tesztjeinkhez, és bár a Vista nem rendelkezik a legjobb hírnévvel bizonyos feladatokhoz, a kezdetektől támogatja a gigabites hálózatot.

Most menjünk tovább merevlemezek. Még régi is IDE interfész Az ATA/133 specifikációval elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy támogassa a 133 MB/s elméleti fájlátviteli sebességet, az újabb SATA specifikáció pedig megfelel a számnak, mivel legalább 1,5 Gb/s (150 MB/s) átviteli sebességet biztosít. Míg azonban a kábelek és a vezérlők képesek ilyen sebességgel kezelni az adatátvitelt, maguk a merevlemezek nem.

Vegyünk például egy tipikus modernt HDD 500 GB, ami körülbelül 65 MB/s állandó átviteli sebességet biztosít. A lemezek elején (külső pályák) a sebesség nagyobb lehet, de ahogy haladunk a belső pályák felé, az áteresztőképesség csökken. A belső sávokon lévő adatok olvasása lassabban történik, körülbelül 45 MB/s-os sebességgel.

Úgy gondoltuk, hogy minden lehetséges szűk keresztmetszetet lefedtünk. Mi maradt hátra? Futtatnunk kellett néhány tesztet, hogy megtudjuk, sikerül-e elérni a hálózati teljesítményt az elméleti 125 MB/s-os határig.

Tesztkonfiguráció

Tesztek és beállítások

Mielőtt rátérnénk a benchmarkokra, úgy döntöttünk, hogy offline teszteljük a merevlemezeket, hogy megnézzük, milyen átviteli sebességre számíthatunk ideális forgatókönyv esetén.

Két számítógépünk fut az otthoni gigabites hálózatunkon. Az első, amit szervernek nevezünk, kettővel van felszerelve lemezes alrendszerek. A fő merevlemez egy 320 GB-os Seagate Barracuda ST3320620AS, pár éves. A szerver NAS-ként működik, két 1 TB-os RAID tömbbel merevlemezek Hitachi Deskstar 0A-38016, amelyek tükrözve vannak a redundancia érdekében.

A hálózat második PC-jét kliensnek neveztük, kettő van merevlemezek: mindkettő 500 GB Western Digital Caviar 00AAJS-00YFA, körülbelül hat hónapos.

Először a szerver és a kliensrendszer merevlemezeinek sebességét teszteltük, hogy megnézzük, milyen teljesítményre számíthatunk tőlük. Használtuk a tesztet merevlemez a SiSoftware Sandra 2009 csomagban.

A gigabites fájlátviteli sebesség eléréséről szóló álmaink azonnal szertefoszlottak. Mindkét merevlemez 75 MB/s maximális olvasási sebességet ért el ideális körülmények között. Mivel ezt a tesztet valós körülmények között hajtjuk végre, és a meghajtók 60%-ban tele vannak, így a mindkét merevlemezről kapott 65 MB/s indexhez közelebbi olvasási sebességre számíthatunk.

De nézzük a RAID 1 teljesítményét – a legjobbat ebből a tömbből az, hogy egy hardveres RAID-vezérlő növelheti az olvasási teljesítményt azáltal, hogy egyszerre fogad adatokat mindkét merevlemezről, hasonlóan a RAID 0 tömbökhöz; de ez a hatás (tudásunk szerint) csak hardveres RAID-vezérlőknél jelentkezik, szoftveres RAID-megoldásoknál nem. Teszteinkben RAID tömb sokkal jobb olvasási teljesítményt nyújtott, mint egyetlen merevlemez, így nagy az esély arra, hogy meg fogjuk kapni Magassebesség Fájlok átvitele a hálózaton keresztül egy RAID 1 tömbből A RAID tömb lenyűgöző, 108 MB/s-os csúcsteljesítményt nyújtott, de a valóságban a teljesítménynek közel kell lennie a 88 MB/s indexhez, mivel a tömb 55%-ban megtelt.

Tehát körülbelül 88 MB/s-ot kellene elérnünk egy gigabites hálózaton, nem? Ez közel sem közelíti meg a gigabites hálózat 125 MB/s-os plafonját, de sokkal gyorsabb, mint a 12,5 MB/s-os plafonnal rendelkező 100 Mbit/s-os hálózatok, így a 88 MB/s-os sebesség a gyakorlatban egyáltalán nem lenne rossz. .

De ez nem ilyen egyszerű. Csak azért, mert a merevlemezek olvasási sebessége meglehetősen magas, nem jelenti azt, hogy valós körülmények között gyorsan írnak információkat. Futtassunk néhány lemezírási tesztet a hálózat használata előtt. Kezdjük a szerverünkkel, és átmásoljuk a 4,3 GB-os képet a nagy sebességű RAID-tömbről a 320 GB-os rendszermerevlemezre, majd vissza. Ezután átmásoljuk a fájlt a kliens D: meghajtójáról a C: meghajtójára.

Mint látható, a gyors RAID tömbről a C: meghajtóra másolás csak 41 MB/s átlagsebességet adott. A C: meghajtóról RAID 1 tömbre másolás pedig mindössze 25 MB/s csökkenést eredményezett. Mi történik?

A valóságban is pontosan ez történik: a C: merevlemezt valamivel több mint egy éve adták ki, de 60%-ig megtelt, valószínűleg kicsit töredezett, így nem dönt rekordokat a rögzítés terén. Vannak más tényezők is, nevezetesen, hogy milyen gyorsan működik a rendszer és általában a memória. A RAID 1 viszonylag új hardverből készült, de a redundancia miatt egyszerre két merevlemezre kell információkat írni, ami csökkenti a teljesítményt. Bár a RAID 1 nagy olvasási teljesítményt tud nyújtani, az írási sebességet fel kell áldozni. Természetesen használhatunk egy csíkos RAID 0 tömböt, ami nagy írási és olvasási sebességet ad, de ha egy merevlemez meghal, akkor minden információ megsérül. Összességében a RAID 1 jobb választás, ha értékeljük a NAS-on tárolt adatokat.

Azonban nincs minden veszve. A Digital Caviar új, 500 GB-os meghajtója 70,3 MB/s sebességgel képes írni a fájlunkat (öt teszt futtatásának átlaga), és 73,2 MB/s-os végsebességet is biztosít.

Ezzel együtt 73 MB/s-os valós maximális átviteli sebességet vártunk gigabites hálózaton a NAS RAID 1 tömbtől az ügyfél C: meghajtójáig. A kliens C: meghajtójáról a szerver C: meghajtójára történő fájlátvitelt is teszteljük, hogy lássuk, reálisan számíthatunk-e 40 MB/s sebességre ebben az irányban.

Kezdjük az első teszttel, amelyben a kliens C: meghajtójáról egy fájlt küldtünk a szerver C: meghajtójára.

Amint látjuk, az eredmények megfelelnek az elvárásainknak. Egy gigabites, elméletileg 125 MB/s sebességre képes hálózat a lehető leggyorsabb, valószínűleg 65 MB/s körüli sebességgel küldi az adatokat a kliens C: meghajtójáról. De amint fentebb bemutattuk, a szerver C: meghajtója csak körülbelül 40 MB/s sebességgel tud írni.

Most másoljuk át a fájlt a szerver nagysebességű RAID tömbjéből az ügyfélszámítógép C: meghajtójára.

Minden úgy alakult, ahogy vártuk. Teszteinkből tudjuk, hogy a kliens számítógép C: meghajtója körülbelül 70 MB/s-os adatírásra képes, és a gigabites hálózati teljesítmény nagyon közel került ehhez a sebességhez.

Sajnos eredményeink meg sem közelítik az elméleti maximális 125 MB/s átviteli sebességet. Tesztelhetjük a maximális hálózati sebességet? Persze, de nem reális forgatókönyv szerint. Megpróbálunk információkat átvinni a hálózaton a memóriából a memóriába, hogy megkerüljük a merevlemezek sávszélesség-korlátait.

Ehhez létrehozunk egy 1 GB-os RAM-lemezt a szerveren és a kliens PC-ken, majd az 1 GB-os fájlt a hálózaton keresztül továbbítjuk ezen lemezek között. Mivel még a lassú DDR2 memória is képes 3000 MB/s-nál nagyobb adatátvitelre, a hálózati sávszélesség lesz a korlátozó tényező.

Gigabites hálózatunkon 111,4 MB/s-os maximális sebességet kaptunk, ami nagyon közel van az elméleti 125 MB/s-os határhoz. Kiváló eredmény, nem kell rá panasz, hiszen a valós áteresztőképesség az átvitel miatt továbbra sem éri el az elméleti maximumot további információ, hibák, újraküldések stb.

A következtetés a következő lesz: ma a gigabites hálózaton történő információátvitel teljesítményét a merevlemezek korlátozzák, vagyis az átviteli sebességet a folyamatban részt vevő leglassabb merevlemez korlátozza. A legfontosabb kérdés megválaszolása után a kábelkonfigurációtól függően áttérhetünk a sebességtesztekre, hogy cikkünk teljes legyen. A kábelezés optimalizálása még közelebb hozhatja a hálózati sebességet az elméleti határhoz?

Mivel tesztjeink teljesítménye közel volt a várthoz, nem valószínű, hogy javulást tapasztalunk a kábelkonfiguráció megváltoztatásával. De még mindig szerettünk volna teszteket futtatni, hogy közelebb kerüljünk az elméleti sebességhatárhoz.

Négy tesztet végeztünk.

1. teszt: alapértelmezett.

Ehhez a teszthez két körülbelül 8 méter hosszú kábelt használtunk, amelyek egyik végén egy számítógéphez, a másik végén pedig egy gigabites kapcsolóhoz csatlakoztak. A kábeleket ott hagytuk, ahol lefektették, vagyis a tápkábelek, aljzatok mellett.

Ezúttal ugyanazokat a 8-as kábeleket használtuk, mint az első tesztnél, de a hálózati kábelt a lehető legtávolabb helyeztük el a tápkábelektől és a hosszabbítóktól.

Ebben a tesztben eltávolítottuk az egyik 8 m-es kábelt, és egy méteres Cat 5e kábelre cseréltük.

A legutóbbi teszt során a 8-as Cat 5e kábeleit a 8-as Cat 6-os kábelekre cseréltük.

Általánosságban elmondható, hogy a különböző kábelkonfigurációk tesztelése nem mutatott jelentős eltérést, de következtetéseket le lehet vonni.

2. teszt: a tápkábelekből származó interferencia csökkentése.

Az olyan kis hálózatokon, mint például az otthoni hálózatunk, a tesztek azt mutatják, hogy nem kell aggódnia amiatt, hogy a LAN-kábeleket elektromos kábelek, aljzatok és hosszabbítók közelében húzza. Természetesen nagyobb lesz az interferencia, de ez nem lesz komoly hatással a hálózat sebességére. Mindazonáltal jobb elkerülni, hogy tápkábelek közelében helyezzék el, és ne feledje, hogy a helyzet eltérő lehet a hálózaton.

3. teszt: csökkentse a kábelek hosszát.

Ez nem teljesen korrekt teszt, de megpróbáltuk kimutatni a különbséget. Emlékeztetni kell arra, hogy egy nyolcméteres kábel méteres kábelre cseréje azt eredményezheti, hogy az eredmény egyszerűen más kábelek, mint a távolságbeli különbségek. Mindenesetre a legtöbb tesztben nem látunk szignifikáns különbséget, kivéve a kliens C: meghajtóról a szerver C: meghajtójára történő másolás során tapasztalt abnormális átviteli sebességnövekedést.

4. teszt: Cserélje ki a Cat 5e kábeleket Cat 6 kábelekre.

Ismét nem találtunk jelentős különbséget. Mivel a kábelek körülbelül 8 méter hosszúak, a hosszabb kábelek nagy különbséget jelenthetnek. De ha a hossza nem a maximális, akkor a Cat 5e kábelek elég jól működnek otthoni gigabites hálózaton, ahol két számítógép közötti távolság 16 méter.

Érdekes megjegyezni, hogy a kábelek manipulálása nem volt hatással a számítógép RAM lemezei közötti adatátvitelre. Nyilvánvaló, hogy a hálózat egy másik összetevője a teljesítményt a bűvös 111 MB/s-ra korlátozta. Egy ilyen eredmény azonban továbbra is elfogadható.

A gigabites hálózatok biztosítanak gigabites sebességet? Mint kiderült, majdnem meg is teszik.

Valós körülmények között azonban a hálózati sebesség súlyosan korlátozott lesz merevlemezek. Szintetikus memória-memória forgatókönyv esetén gigabites hálózatunk az elméleti 125 MB/s-os határhoz nagyon közeli teljesítményt produkált. A normál hálózati sebesség, figyelembe véve a merevlemezek teljesítményét, 20 és 85 MB/s közötti szintre korlátozódik, a használt merevlemezektől függően.

Teszteltük a tápkábelek hatását, a kábel hosszát és a Cat 5e-ről a Cat 6-ra való átmenetet is. otthoni hálózat Az említett tényezők egyike sem volt jelentős hatással a teljesítményre, bár szeretnénk felhívni a figyelmet arra, hogy egy nagyobb, összetettebb, hosszabb hosszúságú hálózatban ezek a tényezők sokkal nagyobb hatással lehetnek.

Általában, ha nagyszámú fájlt visz át otthoni hálózatán, akkor azt javasoljuk, hogy telepítsen egy gigabites hálózatot. A 100 Mbps-os hálózatról való frissítés jó teljesítménynövekedést ad; legalább kétszeresére növeli a fájlátviteli sebességet.

Az otthoni hálózaton lévő Gigabit Ethernet nagyobb teljesítménynövekedést biztosíthat, ha hardveres RAID-et használó gyors NAS-tárolóeszközről olvas fájlokat. Teszthálózatunkon mindössze egy perc alatt átvittünk egy 4,3 GB-os fájlt. 100 Mb/s-os kapcsolatnál ugyanazt a fájlt körülbelül hat percig másolták át.

A gigabites hálózatok egyre elérhetőbbek. Most már csak meg kell várni, hogy a merevlemezek sebessége azonos szintre emelkedjen. Addig is javasoljuk, hogy hozzon létre tömböket, amelyek megkerülhetik a korlátozásokat modern technológiák HDD. Ezután nagyobb teljesítményt préselhet ki gigabites hálózatából.

Még mielőtt a tej megszáradt volna, ahogy mondják, az újonnan megszületett gyors Ethernet szabvány ajkán, a 802-es bizottság megkezdte a munkát új verzió(1995). Szinte azonnal gigabites Ethernet hálózatnak nevezték el, és 1998-ban az IEEE már ratifikálta az új szabványt 802.3z hivatalos néven. Így a fejlesztők hangsúlyozták, hogy ez a 802.3 vonal legújabb fejlesztése (hacsak valaki nem sürgősen kitalál egy nevet a szabványoknak, mondjuk a 802.3s. Egy időben Bernard Shaw javasolta az angol ábécé bővítését és belefoglalását, a különösen az „s” betű, de nem volt meggyőző.).

A 802.3z létrehozásának fő előfeltételei ugyanazok voltak, mint a 802.3u létrehozásánál – a sebesség 10-szeresére történő növelése, a régebbi Ethernet hálózatokkal való visszamenőleges kompatibilitás megőrzése mellett. Konkrétan a Gigabit Ethernet-nek kellett volna nyugtázásmentes datagram-szolgáltatást nyújtania mind egyirányú, mind csoportos átvitelhez. Ugyanakkor a 48 bites címzési sémát és a keretformátumot változatlanul kellett tartani, beleértve a méret alsó és felső korlátait is. Új szabvány megfelelt ezeknek a követelményeknek.

A Gigabit Ethernet hálózatok pont-pont elven épülnek fel, nem használnak mono csatornát, mint az eredeti 10 Mbit Ethernetben, amit egyébként ma már klasszikus Ethernetnek hívnak. Az a diagramon látható legegyszerűbb gigabites hálózat két számítógépből áll, amelyek közvetlenül kapcsolódnak egymáshoz. Általánosabb esetben azonban van egy kapcsoló vagy hub, amelyhez sok számítógép csatlakozik, de lehetőség van további kapcsolók vagy hubok telepítésére is ("b" séma). De mindenesetre egy Gigabit Ethernet kábelre mindig két eszköz csatlakozik, se több, se kevesebb.

A Gigabit Ethernet két üzemmódban tud működni: full duplex és half duplex. A „Normál” teljes duplexnek minősül, és a forgalom egyszerre haladhat mindkét irányban. Ez az üzemmód akkor használatos, ha egy központi kapcsoló perifériás számítógépekhez vagy kapcsolókhoz csatlakozik. Ebben a konfigurációban a jelek az összes vonalon pufferelve vannak, így az előfizetők bármikor küldhetnek adatokat. A feladó nem hallgatja a csatornát, mert nincs kivel versenyeznie. A számítógép és a kapcsoló közötti vonalon a számítógép az egyetlen lehetséges küldő; az átvitel akkor is sikeresen megtörténik, ha egyidejűleg kapcsoló oldali átvitel is történik (a vonal full duplex). Mivel ebben az esetben nincs verseny, a CSMA/CD protokoll nem használatos, így a maximális kábelhosszt kizárólag a jelteljesítmény határozza meg, és a zajkitörés terjedési idejével kapcsolatos kérdések itt nem merülnek fel. A kapcsolók vegyes sebességgel működhetnek; Ezenkívül automatikusan kiválasztják az optimális sebességet. A Plug and Play ugyanúgy támogatott, mint a Fast Ethernet esetében.

A félduplex üzemmód akkor használatos, ha a számítógépek nem kapcsolóhoz, hanem elosztóhoz csatlakoznak. A hub nem puffereli a bejövő képkockákat. Ehelyett elektromosan köti össze az összes vonalat, szimulálva a hagyományos Ethernet mono linkjét. Ebben a módban ütközések lehetségesek, ezért CSMA/CD használatos. Mivel a minimális keretméret (azaz 64 bájt) 100-szor gyorsabban továbbítható, mint egy klasszikus Ethernet hálózatban, a maximális szegmenshosszt ennek megfelelően 100-szorosára kell csökkenteni. 25 m - az állomások közötti ilyen távolságban garantáltan eléri a zajkitörés a küldőt az átvitel vége előtt. Ha a kábel 2500 m hosszú lenne, akkor egy 64 bájtos keret 1 Gbit/s sebességgel küldőjének akkor is lenne ideje sokat tenni, ha a kerete csak a tizedét tette meg egy irányba, arról nem is beszélve. hogy a jelnek vissza kell és vissza is kell jönnie.

A 802.3z szabvány fejlesztési bizottsága joggal állapította meg, hogy a 25 m elfogadhatatlanul rövid hossz, és két újdonságot vezetett be, amelyek lehetővé tették a szegmensek sugarának bővítését. Az elsőt médiakiterjesztésnek nevezik. Ez a kiterjesztés egyszerűen abból áll, hogy a hardver beilleszti a saját kitöltési mezőjét, és egy normál keretet 512 bájtra nyújt. Mivel ezt a mezőt a feladó adja hozzá és a címzett eltávolítja, akkor szoftver semmi köze hozzá. Természetesen 512 bájtot költeni 46 bájt átvitelére kicsit pazarló a sávszélesség hatékonysága szempontjából. Az ilyen átvitel hatékonysága csak 9%.

A második tulajdonság, amely lehetővé teszi a megengedett szegmenshossz növelését, a csomagkeret-átvitel. Ez azt jelenti, hogy a feladó nem egyetlen keretet küldhet, hanem egy olyan csomagot, amely egyszerre több keretet egyesít. Ha a csomag teljes hossza kisebb, mint 512 bájt, akkor az előző esethez hasonlóan hardveres kitöltést hajtanak végre áladatokkal. Ha elegendő keret vár továbbításra egy ekkora csomag kitöltéséhez, akkor a rendszer nagyon hatékony. Ez a séma természetesen előnyösebb, mint a média kiterjesztése. Ezek a módszerek lehetővé tették a maximális szegmenshossz 200 m-re való növelését, ami valószínűleg már teljesen elfogadható a szervezetek számára.

Nehéz elképzelni egy olyan szervezetet, amely sok erőfeszítést és pénzt költene egy nagy teljesítményű gigabites Ethernet-hálózat kártyáinak telepítésére, majd a számítógépeket olyan hubokkal kötné össze, amelyek szimulálják a klasszikus Ethernet működését annak minden ütközésével és egyéb problémájával együtt. A hubok természetesen olcsóbbak, mint a kapcsolók, de a Gigabit Ethernet interfészkártyák még mindig viszonylag drágák, így nem éri meg spórolni, ha switch helyett hubot vásárolunk. Ráadásul ez jelentősen csökkenti a teljesítményt, és teljesen homályossá válik, hogy miért költöttek pénzt gigabites kártyákra. A visszamenőleges kompatibilitás azonban szent dolog a számítógépes iparban, így bármiről is legyen szó, a 802.3z rendelkezik ilyen funkcióval.

A Gigabit Ethernet támogatja a réz- és optikai kábeleket egyaránt. Az 1 Gbps sebességű működés azt jelenti, hogy a fényforrásnak körülbelül nanomásodpercenként egyszer kell be- és kikapcsolnia. A LED-ek egyszerűen nem működnek olyan gyorsan, ezért van szükség lézerekre. A szabvány két működési hullámhosszt ír elő: 0,85 µm (rövid hullámok) és 1,3 µm (hosszú hullámok). A 0,85 mikronos lézerek olcsóbbak, de nem működnek egymódusú kábelekkel.

Hivatalosan három szálátmérő megengedett: 10, 50 és 62,5 mikron. Az első egymódusú, a másik kettő többmódusú átvitelre szolgál. A hat kombináció közül nem mindegyik engedélyezett, és a maximális szegmenshossz a kiválasztott kombinációtól függ. A táblázatban megadott számok a legjobb eset. Az öt kilométeres kábel különösen csak 1,3 mikron hullámhosszra tervezett lézerrel használható, és 10 mikrométeres egymódusú szállal működik. Ez a lehetőség láthatóan a legjobb a különböző típusú egyetemek és ipari területek autópályáihoz. Várhatóan ez lesz a legnépszerűbb annak ellenére, hogy a legdrágább.

Az 1000Base-CX rövid, árnyékolt rézkábelt használ. A probléma az, hogy a versenytársak felülről (1000Base-LX) és alulról (1000Base-T) is szorítják. Ennek eredményeként kétséges, hogy széles körben elfogadja a közvéleményt.

Végül egy másik kábelopció egy négy árnyékolatlan csavart érpárból álló köteg. Mivel ilyen vezetékezés szinte mindenhol létezik, úgy tűnik, ez lesz a legnépszerűbb gigabites Ethernet.

Az új szabvány új szabályokat alkalmaz az optikai szálon továbbított jelek kódolására. Az 1 Gbit/s adatsebességű Manchester-kódhoz 2 Gbaud jelátviteli sebességre lenne szükség. Túl bonyolult és túl sok sávszélességet foglal el. A Manchester kódolás helyett a 8V/10V nevű sémát használják. Ahogy a névből sejthető, minden 8 bitből álló bájt tíz bites szálon keresztüli átvitelre van kódolva. Mivel 1024 eredő kódszó lehetséges minden bejövő bájthoz, ez a módszer némi szabadságot ad a kódszavak kiválasztásában. A következő szabályokat veszik figyelembe:

Egy kódszóban sem lehet négynél több egyforma bit egy sorban;

Egy kódszó sem tartalmazhat több mint hat nullát vagy hat egyet.

Miért ezek a különleges szabályok?

Először is elegendő állapotváltozást biztosítanak az adatfolyamban ahhoz, hogy a vevő szinkronban legyen az adóval.

Másodszor, megpróbálják megközelítőleg kiegyenlíteni a nullák és egyesek számát. Ezenkívül sok bejövő bájthoz két lehetséges kódszó is tartozik. Ha a kódoló választhat kódszavak közül, akkor valószínűleg olyat fog választani, amely megegyezik a nullák és egyesek számával.

A nullák és egyesek kiegyensúlyozott száma azért kap ekkora jelentőséget, mert a jel DC komponensét a lehető legalacsonyabb szinten kell tartani. Ezután változtatás nélkül át tud majd menni a konvertereken. Az informatikával foglalkozó emberek nem örülnek annak, hogy az átalakító eszközök diktálnak bizonyos szabályokat a jelek kódolására, de az élet az élet.

Az 1000Base-T-re épített Gigabit Ethernet más kódolási sémát használ, mivel a rézkábelnél nehéz 1 ns-en belül megváltoztatni a jelállapotot. 4 5-ös kategóriájú csavart érpárt használ, ami 4 karakter párhuzamos átvitelét teszi lehetővé. Minden karakter az öt feszültségszint valamelyikébe van kódolva. Így egy jel 00, 01,10 vagy 11-et jelenthet. Van egy speciális, üzemi feszültségérték is. Sodrott érpáronként 2 bit adat van, egy időintervallumban a rendszer 8 bit 4 bitet továbbít. csavart érpárok. Órajel frekvencia 125 MHz-nek felel meg, ami 1 Gbit/s sebességgel teszi lehetővé a működést. Az ötödik feszültségszintet speciális célokra - keretezésre és vezérlésre - adták hozzá.

1 Gbps nagyon sok. Például, ha a vevőt 1 ms-ig elvonja valami, és elfelejti, vagy nincs ideje felszabadítani a puffert, ez azt jelenti, hogy körülbelül 1953 képkockát „alszik”. Előfordulhat más helyzet is: az egyik számítógép gigabites hálózaton ad ki adatokat, a másik pedig klasszikus Etherneten keresztül fogadja azokat. Az első valószínűleg gyorsan elárasztja a másodikat adatokkal. Először is, a vágólap megtelik. Ez alapján döntöttek az áramlásszabályozás bevezetéséről a rendszerben (ez így volt a gyors Ethernet esetében is, bár ezek a rendszerek eléggé eltérőek).

Az áramlásvezérlés megvalósításához az egyik fél szolgáltatási keretet küld, jelezve, hogy a másik félnek szünetet kell tartania egy ideig. A szolgáltatási keretek valójában közönséges Ethernet keretek, amelyek típusa 0x8808. Az adatmező első két bájtja parancs, a továbbiak pedig szükség esetén parancsparamétereket tartalmaznak. Az áramlás szabályozására PAUSE típusú kereteket használnak, és a szünet időtartamát paraméterként a minimális keretátviteli idő egységeiben adják meg. Gigabit Ethernet esetén ez az egység 512 ns, a szünetek pedig akár 33,6 ms-ig is tarthatnak.

A Gigabit Ethernetet szabványosították, és a 802-es bizottság megunta. Aztán az IEEE felkérte, hogy kezdjen el dolgozni a 10 gigabites Etherneten. Hosszú próbálkozások kezdődtek az angol ábécé z utáni betűinek megtalálására. Amikor nyilvánvalóvá vált, hogy ilyen betű nem létezik a természetben, úgy döntöttek, hogy felhagynak a régi megközelítéssel, és áttérnek a kétbetűs indexekre. Így jelent meg 2002-ben a 802.3ae szabvány. Úgy tűnik, a 100 Gigabites Ethernet megjelenése is a sarkon van.

Úgy döntöttem, hogy kicsit frissítem a számítógépemet, és mivel 2 hálózati kártyára volt szükségem, és nem volt elég nyílás, kellett egy hálózati kártya egy PCI-E foglalatban. Volt elég időm, ezért úgy döntöttem, hogy megveszem az Aliexpressen.

Megtaláltam, teljesen elégedett vagyok a leírással és az árával is. Az eladó ellenőrzésekor kiderült, hogy a kockázati szint szinte nulla. A megrendelt csomag az eladó feladása után 20 nappal megérkezett. Az eladónál egyébként jelenleg akciós vagy akciós akció van, de a kártya 3,63-ba kerül.

De mivel nem igazán bízom kínai gyártók, majd először alaposan megnézte a táblát. A megérzésem nem csalt meg, a fő mikroáramkör nem csak offsettel volt forrasztva, hanem három helyen forrasztópálca is volt (nyilakkal jelezve).

Nem nagyon próbáltam rájönni, hogy ezek a csapok miért felelősek, de a memóriachippel és a tápérintkezőkkel való kapcsolatok, azaz a lábakon ragadtak. a tábla garantáltan meghatározatlan, minimum, maximum új számítógép nélkül maradnék.

És persze a Hertzben a linksebesség vicces megjelölése.

Anélkül, hogy behelyeztem volna a számítógépbe, írtam az eladónak, hogy megkaptam a csomagot, de nem működik, rosszul van forrasztva a mikroáramkör. Mire azt válaszolta, hogy azt mondják küldjön videót. Hogy mit akart ott látni, azt nem értem. Mondtam neki, hogy megpróbálok lefényképezni, de minden olyan kicsi volt, hogy nem valószínű, hogy lát valamit. Üzenetet küldött.

Válaszra sem várva elővettem a forrasztópákát, leszedtem a takonyát, megnéztem a kártyát - működött.

A kártyát Realtek PCIe GBE Family Controllerként azonosították, és mivel már Realtek illesztőprogramjaim voltak telepítve, a kártya azonnal működni kezdett, nem kellett semmit telepítenem.
A berendezés menedzsere ír róla -
PCI\VEN_10EC&DEV_8168&SUBSYS_816810EC&REV_02\4&293AFFCC&1&00E0

Teszteltem a másolási sebességet, bár minden a router portjának sebességén ment le (meglepődve tapasztaltam, hogy nincs mit tesztelnem a kártyát gigabites sebességgel), egyelőre nincs mit tesztelni a gigabitet, és őszintén szólva , sürgős igényt még nem látok rá, elég a 100 megabites, de a 100 megabites PCI-E-t még nem láttam, szóval hadd éljen. Ráadásul nem valószínű, hogy ezért a pénzért megveszem tőlünk.

Emiatt írtam az eladónak, hogy a chip újraforrasztva, működik a kártya, visszaigazolom az átvételt, de nagyon elégedetlen vagyok. A kivitelezés nagyon gyenge. Ennek eredményeként az eladó felajánlott 3 dollár visszatérítést, én beleegyeztem, sőt, nem volt különösebb panaszom az eladóval szemben, azonnal és problémamentesen felvettem a kapcsolatot.

De nem ez a lényeg, ennek a mikro-áttekintésnek az a morálja, hogy minden esetre, mielőtt új hardvert helyez a számítógépbe, ne legyen túl lusta alaposan átnézni, hogy ne maradjon nélküle. számítógép egyáltalán.

Általánosságban elmondható, hogy a szállítás kiváló, a kártya a legbanálisabb, az ár ésszerű, a szállítás gyors, de a minőség meglehetősen gyenge.

Valószínűleg így állították össze a hálózatomat