Rețea Gigabit Ethernet. Gigabit Ethernet Viteza de transfer de date printr-o rețea gigabit

Nu m-am grăbit să-mi actualizez rețeaua de acasă de la 100 Mbps la 1 Gbps, ceea ce este destul de ciudat pentru mine, deoarece transfer o mulțime de fișiere prin rețea. Cu toate acestea, atunci când cheltuiesc bani pentru un computer sau o actualizare a infrastructurii, cred că ar trebui să obțin o creștere imediată a performanței în aplicațiile și jocurile pe care le rulez. Mulți utilizatori le place să se răsfețe cu o nouă placă video, procesor central și ceva gadget. Cu toate acestea, din anumite motive, echipamentele de rețea nu atrag un asemenea entuziasm. Într-adevăr, este dificil să investești banii pe care îi câștigi în infrastructura de rețea în loc de un alt cadou de ziua tehnologic.

Cu toate acestea, cerințele pentru lățime de bandă ale mele sunt foarte mari, iar la un moment dat mi-am dat seama că infrastructura de 100 Mbit/s nu mai era suficientă. Toate computerele mele de acasă au deja adaptoare integrate de 1 Gbps (pornit plăci de bază ah), așa că am decis să iau lista de prețuri a celei mai apropiate companii de calculatoare și să văd de ce mi-ar trebui pentru a-mi converti întreaga infrastructură de rețea la 1 Gbps.

Nu, o rețea gigabit acasă nu este deloc complicată.

Am cumparat si montat toate echipamentele. Îmi amintesc că obișnuiam să copiam dosar mare pe o rețea de 100 Mbit/s a durat aproximativ un minut și jumătate. După o actualizare la 1 Gbit/s, același fișier a început să fie copiat în 40 de secunde. Creșterea performanței a fost plăcută, dar totuși nu am obținut îmbunătățirea de zece ori la care se putea aștepta comparând debitul de 100 Mbps și 1 Gbps al rețelelor vechi și noi.

Care este motivul?

Pentru o rețea gigabit, toate părțile trebuie să accepte 1 Gbps. De exemplu, dacă aveți plăci de rețea Gigabit și cabluri asociate instalate, dar hub-ul/switch-ul acceptă doar 100 Mbps, atunci întreaga rețea va funcționa la 100 Mbps.

Prima cerință este un controler de rețea. Cel mai bine este dacă fiecare computer din rețea este echipat cu un adaptor de rețea gigabit (separat sau integrat pe placa de bază). Această cerință este cel mai ușor de îndeplinit, deoarece majoritatea producătorilor de plăci de bază au integrat controlere de rețea gigabit în ultimii doi ani.

A doua cerință - card LAN ar trebui să accepte și 1 Gbit/s. Există o concepție greșită comună că rețelele gigabit necesită cablu de categoria 5e, dar de fapt chiar cablu vechi Cat 5 acceptă 1 Gbps. Cu toate acestea, cablurile Cat 5e au cele mai bune caracteristici, așa că vor fi mai mulți soluție optimă pentru rețele gigabit, mai ales dacă cablurile sunt destul de lungi. Cu toate acestea, cablurile Cat 5e sunt și astăzi cele mai ieftine, deoarece vechiul standard Cat 5 este deja depășit. Cablurile Cat 6 mai noi și mai scumpe oferă performanțe și mai bune pentru rețelele gigabit. Vom compara performanța cablurilor Cat 5e vs Cat 6 mai târziu în articolul nostru.

A treia și probabil cea mai scumpă componentă dintr-o rețea gigabit este hub-ul/switch-ul de 1 Gbps. Desigur, este mai bine să utilizați un comutator (poate asociat cu un router), deoarece un hub sau un hub nu este cel mai inteligent dispozitiv, pur și simplu difuzând toate datele din rețea către toți porturi disponibile, ceea ce duce la un număr mare de coliziuni și încetinește performanța rețelei. Dacă aveți nevoie de performanță ridicată, atunci nu vă puteți lipsi de un comutator gigabit, deoarece transmite datele de rețea doar către portul dorit, ceea ce crește efectiv viteza rețelei în comparație cu un hub. Un router conține de obicei un comutator încorporat (cu mai multe porturi LAN), și vă permite, de asemenea, să vă conectați rețeaua de acasă la Internet. Majoritatea utilizatorilor casnici înțeleg beneficiile unui router, așa că un router gigabit este o opțiune foarte atractivă.

Acum se vorbește mult despre cum este timpul să treceți masiv la viteze gigabit atunci când conectați utilizatorii finali rețele locale, și se pune din nou întrebarea cu privire la justificarea și progresivitatea soluțiilor „fibră până la locul de muncă”, „fibră până la domiciliu”, etc. În acest sens, acest articol, care descrie standardele nu numai pentru cupru, ci în principal pentru interfețele GigE cu fibră optică, va fi destul de adecvat și oportun.

Arhitectura Gigabit Ethernet

Figura 1 prezintă structura stratului Gigabit Ethernet. Ca și în standardul Fast Ethernet, în Gigabit Ethernet nu există o schemă universală de codare a semnalului care ar fi ideală pentru toate interfețele fizice - deci, pe de o parte, codificarea 8B/10B este utilizată pentru standardele 1000Base-LX/SX/CX, iar pe de altă parte, standardul 1000Base-T utilizează un cod special de linie extinsă TX/T2. Funcția de codificare este realizată de substratul de codificare PCS situat sub interfața GMII independentă de mediu.

Orez. 1. Structura de straturi a standardului Gigabit Ethernet, interfață GII și transceiver Gigabit Ethernet

interfata GMII. GMII (Gigabit Media Independent Interface) asigură interacțiunea între stratul MAC și stratul fizic. Interfața GMII este o extensie a interfeței MII și poate suporta viteze de 10, 100 și 1000 Mbps. Are receptor și transmițător separat pe 8 biți și poate suporta atât modurile half-duplex, cât și full-duplex. În plus, interfața GMII poartă un semnal care asigură sincronizarea (semnal de ceas) și două semnale de stare de linie - primul (în starea ON) indică prezența unui purtător, iar al doilea (în starea ON) indică absența coliziuni - și alte câteva canale de semnal și nutriție. Un modul transceiver care se întinde pe stratul fizic și oferă una dintre interfețele fizice dependente de media se poate conecta, de exemplu, la un comutator Gigabit Ethernet printr-o interfață GMII.

Substratul de codare fizică PCS. La conectarea interfețelor de grup 1000Base-X, substratul PCS folosește codificarea redundanței bloc 8B10B, împrumutată din standardul ANSI X3T11 Fibre Channel. Similar cu standardul FDDI discutat, doar pe baza unui tabel de coduri mai complex, fiecare 8 biți de intrare destinati transmiterii către un nod la distanță sunt convertiți în simboluri de 10 biți (grupuri de coduri). În plus, fluxul serial de ieșire conține caractere speciale de control pe 10 biți. Un exemplu de caractere de control sunt cele utilizate pentru extensia media (adăugarea unui cadru Gigabit Ethernet la dimensiunea minimă de 512 octeți). La conectarea unei interfețe 1000Base-T, substratul PCS realizează o codare specială rezistentă la zgomot pentru a asigura transmisia prin cablu UTP Cat.5 pereche răsucită pe o distanță de până la 100 de metri - cod de linie TX/T2 dezvoltat de Level One Communications.

Două semnale de stare de linie, un semnal de prezență a purtătorului și un semnal de absență a coliziunii, sunt generate de acest substrat.

subnivelurile PMA și PMD. Stratul fizic Gigabit Ethernet utilizează mai multe interfețe, inclusiv cablul tradițional de categoria 5 perechi răsucite, precum și fibră multimod și monomod. Substratul PMA convertește fluxul de caractere paralel din PCS într-un flux serial și, de asemenea, efectuează conversia inversă (paralelizarea) fluxului serial de intrare de la PMD. Substratul PMD determină caracteristicile optice/electrice semnale fizice pentru medii diferite. Sunt definite un total de 4 tip diferit interfața fizică a mediului, care sunt reflectate în specificațiile standardului 802.3z (1000Base-X) și 802.3ab (1000Base-T) (Fig. 2).

Orez. 2. Interfețe fizice Gigabit Ethernet

Interfață 1000Base-X

Interfața 1000Base-X se bazează pe nivel fizic Fibre Channel. Fibre Channel este o tehnologie pentru interconectarea stațiilor de lucru, supercalculatoarelor, dispozitivelor de stocare și nodurilor periferice. Fibre Channel are o arhitectură cu 4 straturi. Cele două straturi inferioare FC-0 (interfețe și media) și FC-1 (codificare/decodare) au fost mutate pe Gigabit Ethernet. Deoarece Fibre Channel este o tehnologie aprobată, această portare a redus foarte mult timpul de dezvoltare pentru standardul Gigabit Ethernet original.

Codul bloc 8B/10B este similar cu codul 4B/5B adoptat în standardul FDDI. Cu toate acestea, codul 4B/5B a fost respins în Fibre Channel, deoarece codul nu oferă echilibru DC. Lipsa de echilibru poate duce la încălzirea dependentă de date a diodelor laser, deoarece transmițătorul poate transmite mai mulți biți „1” (emisie) decât biți „0” (fără emisie), ceea ce poate cauza erori suplimentare la rate de transmisie ridicate.

1000Base-X este împărțit în trei interfețe fizice, ale căror principale caracteristici sunt prezentate mai jos:

Interfața 1000Base-SX definește lasere cu o lungime de radiație acceptabilă în intervalul 770-860 nm, puterea de radiație a transmițătorului variind de la -10 la 0 dBm, cu un raport ON/OFF (semnal/fără semnal) de cel puțin 9 dB. Sensibilitatea receptorului -17 dBm, saturația receptorului 0 dBm;

Interfața 1000Base-LX definește lasere cu o lungime de radiație acceptabilă în intervalul 1270-1355 nm, puterea de radiație a transmițătorului variind de la -13,5 la -3 dBm, cu un raport ON/OFF (există un semnal / fără semnal) de la cel puțin 9 dB. Sensibilitatea receptorului -19 dBm, saturația receptorului -3 dBm;

1000Base-CX cablu torsadat ecranat (STP „twinax”) pe distanțe scurte.

Pentru referință, Tabelul 1 prezintă principalele caracteristici ale modulelor transceiver optice produse de Hewlett Packard pentru interfețele standard 1000Base-SX (model HFBR-5305, =850 nm) și 1000Base-LX (model HFCT-5305, =1300 nm).

Tabelul 1. Specificații Transceiver-uri optice Gigabit Ethernet

Distanțele acceptate pentru standardele 1000Base-X sunt prezentate în Tabelul 2.

Tabelul 2. Caracteristicile tehnice ale transceiverelor optice Gigabit Ethernet

Cu codificarea 8B/10B, rata de biți în linia optică este de 1250 bps. Aceasta înseamnă că lățimea de bandă a lungimii permise a cablului trebuie să depășească 625 MHz. De la masă 2 arată că acest criteriu este îndeplinit pentru liniile 2-6. Datorită vitezei mari de transmisie a Gigabit Ethernet, ar trebui să fiți atenți când construiți segmente lungi. Desigur, se acordă preferință fibrelor monomode. În acest caz, caracteristicile transceiver-urilor optice pot fi semnificativ mai mari. De exemplu, NBase produce switch-uri cu porturi Gigabit Ethernet care asigură distanțe de până la 40 km prin fibră monomodală fără relee (folosind lasere DFB cu spectru îngust care funcționează la o lungime de undă de 1550 nm).

Caracteristici ale utilizării fibrei multimodale

Există un număr mare de rețele corporative în lume bazate pe cablu de fibră optică multimod, cu fibre 62,5/125 și 50/125. Prin urmare, este firesc ca, chiar și în stadiul formării standardului Gigabit Ethernet, a apărut sarcina de a adapta această tehnologie pentru utilizare în multimodul existent. sisteme de cabluri. În timpul cercetării de dezvoltare a specificațiilor 1000Base-SX și 1000Base-LX, a fost identificată o anomalie foarte interesantă asociată cu utilizarea transmițătoarelor laser în combinație cu fibra multimodală.

Fibră multimodală a fost concepută pentru partajarea cu diode emițătoare de lumină (spectru de emisie 30-50 ns). Radiația incoerentă de la astfel de LED-uri intră în fibră pe întreaga zonă a miezului purtător de lumină. Ca rezultat, un număr mare de grupuri de moduri sunt excitate în fibră. Semnalul de propagare se pretează bine descrierii în termeni de dispersie intermodală. Eficiența utilizării unor astfel de LED-uri ca transmițătoare în standardul Gigabit Ethernet este scăzută, din cauza foarte frecventa inalta modulare - viteza fluxului de biți în linia optică este de 1250 Mbaud, iar durata unui impuls este de 0,8 ns. Viteza maximă, atunci când LED-urile sunt încă folosite pentru a transmite un semnal prin fibră multimod, este de 622,08 Mbit/s (STM-4, ținând cont de redundanța codului 8B/10B, rata de biți în linia optică este de 777,6 Mbaud) . Prin urmare, Gigabit Ethernet a devenit primul standard care reglementează utilizarea transmițătoarelor optice laser în combinație cu fibra multimodală. Zona de intrare a radiației în fibra de la laser este mult mai mică decât dimensiunea miezului unei fibre multimode. Acest fapt în sine nu duce la o problemă. În același timp, în proces tehnologicÎn producția de fibre multimode comerciale standard este permisă prezența unor defecte (abateri în limite acceptabile) care nu sunt critice în utilizarea tradițională a fibrei, cele mai multe concentrate în apropierea axei miezului fibrei. Deși o astfel de fibră multimodală satisface pe deplin cerințele standardului, lumina coerentă de la un laser introdusă prin centrul unei astfel de fibre, care trece prin regiuni de neomogenitate a indicelui de refracție, este capabilă să se împartă într-un număr mic de moduri, care apoi se propagă de-a lungul fibra de-a lungul diferitelor căi optice şi cu la viteze diferite. Acest fenomen este cunoscut sub numele de întârziere în modul diferenţial DMD. Ca urmare, apare o schimbare de fază între moduri, ceea ce duce la interferențe nedorite pe partea de recepție și la o creștere semnificativă a numărului de erori (Fig. 3a). Rețineți că efectul apare numai în combinația simultană a mai multor circumstanțe: o fibră mai puțin reușită, un emițător laser mai puțin reușit (desigur, îndeplinind standardul) și o intrare mai puțin reușită a radiației în fibră. Din punct de vedere fizic, efectul DMD se datorează faptului că energia dintr-o sursă coerentă este distribuită într-un număr mic de moduri, în timp ce o sursă incoerentă excită uniform un număr mare de moduri. Cercetările arată că efectul este mai puternic atunci când se utilizează lasere cu lungime de undă lungă (fereastra de transparență 1300 nm).

Fig.3. Propagarea radiației coerente într-o fibră multimodală: a) Manifestarea efectului de întârziere a modului diferențial (DMD) cu intrare axială a radiației; b) Intrarea în afara axei a radiației coerente într-o fibră multimodală.

În cel mai rău caz, această anomalie poate duce la o reducere a lungimii maxime a segmentului pe baza unui FOC multimod. Deoarece standardul trebuie să ofere o garanție de 100% a performanței, lungimea maximă a segmentului trebuie reglementată ținând cont de posibila apariție a efectului DMD.

Interfață 1000Base-LX. Pentru a salva distanta mai mareși pentru a evita imprevizibilitatea comportamentului canalului Gigabit Ethernet din cauza anomaliilor, se propune injectarea de radiații într-o parte non-centrală a miezului de fibră multimod. Datorită divergenței de deschidere, radiația reușește să fie distribuită uniform pe întregul nucleu al fibrei, slăbind foarte mult efectul, deși lungime maxima segment și după aceea rămâne limitat (Tabelul 2). Au fost special dezvoltate cabluri optice adaptive single-mode MCP (mode conditioning patch-cords) în care unul dintre conectori (și anume cel care este planificat să fie interfațat cu fibră multimodală) are deplasare usoara din axa miezului fibrei. Un cablu optic în care un conector este un Duplex SC cu un miez offset, iar celălalt este un Duplex SC obișnuit, poate fi numit după cum urmează: MCP Duplex SC - Duplex SC. Desigur, un astfel de cablu nu este potrivit pentru utilizarea în rețelele tradiționale, de exemplu Fast Ethernet, din cauza pierderilor mari de inserție la interfața cu MCP Duplex SC. MCP de tranziție poate fi o combinație de fibră monomod și multimod și conține un element de polarizare fibră la fibră în interiorul său. Apoi capătul monomod este conectat la transmițătorul laser. În ceea ce privește receptorul, la el poate fi conectat un cablu de corecție multimod standard. Utilizarea cablurilor adaptoare MCP permite ca radiația să fie introdusă într-o fibră multimodală printr-o zonă deplasată cu 10-15 µm de la axă (Fig. 3b). Astfel, rămâne posibil să se utilizeze porturi de interfață 1000Base-LX cu fibră optică monomod, deoarece intrarea radiației va fi efectuată strict în centrul miezului de fibră.

Interfață 1000Base-SX. Deoarece interfața 1000Base-SX este standardizată numai pentru utilizarea cu fibră multimodală, deplasarea regiunii de intrare a radiației de la axa centrală a fibrei poate fi implementată în interiorul dispozitivului în sine, eliminând astfel necesitatea unui cablu optic potrivit.

Interfață 1000Base-T

1000Base-T este o interfață Gigabit Ethernet standard pentru transmisie prin cabluri cu perechi răsucite neecranate de Categoria 5 și superioare pe distanțe de până la 100 de metri. Toate cele patru perechi de cablu de cupru sunt folosite pentru transmisie, viteza de transmisie peste o pereche este de 250 Mbit/s. Se presupune că standardul va oferi transmisie duplex, iar datele de pe fiecare pereche vor fi transmise simultan în două direcții simultan - duplex dublu. 1000Base-T. Din punct de vedere tehnic, implementarea transmisiei duplex de 1 Gbit/s prin cablu UTP cat.5 pereche răsucită s-a dovedit a fi destul de dificilă, mult mai dificilă decât în ​​standardul 100Base-TX. Influența interferențelor tranzitorii de aproape și de departe de la trei perechi răsucite adiacente pe o pereche dată într-un cablu cu patru perechi necesită dezvoltarea unei transmisii speciale amestecate rezistente la zgomot și a unei unități inteligente pentru recunoașterea și restabilirea semnalului la recepție. Mai multe metode de codificare au fost considerate inițial drept candidate pentru aprobare în standardul 1000Base-T, inclusiv: codificarea amplitudinii pulsului pe 5 niveluri PAM-5; modularea amplitudinii în cuadratura QAM-25, etc. Mai jos sunt pe scurt ideile PAM-5, care a fost aprobat în final ca standard.

De ce codificare pe 5 niveluri. Codarea comună pe patru niveluri procesează biții de intrare în perechi. În total, există 4 combinații diferite - 00, 01, 10, 11. Transmițătorul poate seta fiecare pereche de biți la propriul nivel de tensiune al semnalului transmis, ceea ce reduce frecvența de modulație a unui semnal cu patru niveluri de 2 ori, 125 MHz în loc de 250 MHz, (Fig. 4), și prin urmare frecvența radiației. A fost adăugat al cincilea nivel pentru a crea redundanță de cod. Ca rezultat, devine posibilă corectarea erorilor în timpul recepției. Acest lucru oferă un spațiu suplimentar de 6 dB în raportul semnal-zgomot.

Fig.4. PAM-4 Schema de codificare pe 4 niveluri

nivelul MAC

Stratul MAC Gigabit Ethernet utilizează același protocol de transport CSMA/CD ca și predecesorii săi Ethernet și Fast Ethernet. Principalele restricții privind lungimea maximă a unui segment (sau domeniul de coliziune) sunt determinate de acest protocol.

Standardul Ethernet IEEE 802.3 adoptă o dimensiune minimă a cadrului de 64 de octeți. Este valoarea dimensiunii minime a cadrului care determină maximul distanta admisaîntre stații (diametrul domeniului de coliziune). Timpul în care o stație transmite un astfel de cadru - timpul canalului - este egal cu 512 BT sau 51,2 μs. Lungimea maximă a unei rețele Ethernet este determinată din condiția rezoluției coliziunii, și anume timpul în care semnalul ajunge la nodul la distanță și returnează RDT nu trebuie să depășească 512 BT (excluzând preambulul).

Când treceți de la Ethernet la Fast Ethernet, viteza de transmisie crește, iar timpul de transmisie al unui cadru de 64 de octeți este redus în mod corespunzător - este egal cu 512 BT sau 5,12 μs (în Fast Ethernet 1 BT = 0,01 μs). Pentru a putea detecta toate coliziunile până la sfârșitul transmisiei cadrelor, ca și înainte, trebuie îndeplinită una dintre condiții:

Fast Ethernet a păstrat aceeași dimensiune minimă a cadrului ca Ethernet. Acest lucru a menținut compatibilitatea, dar a dus la o reducere semnificativă a diametrului domeniului de coliziune.

Din nou, din cauza continuității, standardul Gigabit Ethernet trebuie să accepte aceleași dimensiuni minime și maxime ale cadrelor care sunt adoptate în Ethernet și Fast Ethernet. Dar pe măsură ce viteza de transmisie crește, timpul de transmisie al unui pachet de aceeași lungime scade în consecință. Dacă s-ar menține aceeași lungime minimă a cadrului, aceasta ar duce la o reducere a diametrului rețelei, care nu ar depăși 20 de metri, ceea ce ar putea fi de puțin folos. Prin urmare, la dezvoltarea standardului Gigabit Ethernet, s-a decis să se mărească timpul de canal. În Gigabit Ethernet este 4096 BT și este de 8 ori mai rapid decât Ethernet și Fast Ethernet. Dar pentru a menține compatibilitatea cu standardele Ethernet și Fast Ethernet, dimensiunea minimă a cadrului nu a fost mărită, ci a fost adăugat un câmp suplimentar cadrului, numit „extensia media”.

extensie de transport

Caracterele din câmpul suplimentar nu conțin, de obicei, nicio informație de serviciu, dar umplu canalul și măresc „fereastra de coliziune”. Ca urmare, coliziunea va fi înregistrată de toate stațiile cu un diametru mai mare al domeniului de coliziune.

Dacă o stație dorește să transmită un cadru scurt (mai puțin de 512 octeți), acest câmp este adăugat înainte de transmitere - o extensie media care completează cadrul la 512 octeți. Camp suma de control se calculează numai pentru cadrul original și nu se aplică câmpului de extensie. Când se primește un cadru, câmpul de extensie este eliminat. Prin urmare, stratul LLC nici măcar nu știe despre prezența câmpului de extensie. Dacă dimensiunea cadrului este egală sau mai mare de 512 octeți, atunci nu există un câmp de extensie media. Figura 5 arată formatul de cadru Gigabit Ethernet atunci când utilizați extensia media.

Fig.5. Cadru Gigabit Ethernet cu câmp de extensie media.

Rupere de pachete

Extinderea media este soluția cea mai naturală, care a făcut posibilă menținerea compatibilității cu standardul Fast Ethernet și același diametru al domeniului de coliziune. Dar a dus la o risipă inutilă de lățime de bandă. Până la 448 de octeți (512-64) pot fi irosiți la transmiterea unui cadru scurt. În stadiul de dezvoltare a standardului Gigabit Ethernet, NBase Communications a făcut o propunere de modernizare a standardului. Această actualizare, numită congestie de pachete, permite o utilizare mai eficientă a câmpului de expansiune. Dacă stația/comutatorul are de trimis mai multe cadre mici, atunci primul cadru este completat cu un câmp de extensie media la 512 octeți și trimis. Cadrele rămase sunt trimise după cu un interval minim între cadre de 96 de biți, cu o excepție importantă - intervalul intercadre este umplut cu simboluri de extensie (Fig. 6a). Astfel, mediul nu devine tăcut între trimiterea de cadre scurte originale și niciun alt dispozitiv din rețea nu poate interfera cu transmisia. Această aranjare a cadrelor poate avea loc până când numărul total de octeți transmiși depășește 1518. Congestia pachetelor reduce probabilitatea de coliziuni, deoarece un cadru supraîncărcat poate suferi o coliziune doar în etapa de transmitere a primului său cadru original, inclusiv extinderea media, care cu siguranță crește performanța rețelei, în special în cazul sarcinilor grele (Fig. 6-b).

Fig.6. Congestie de pachete: a) transmisie de cadre; b) comportamentul lăţimii de bandă.

Pe baza materialelor de la compania Telecom Transport

Nu m-am grăbit să-mi actualizez rețeaua de acasă de la 100 Mbps la 1 Gbps, ceea ce este destul de ciudat pentru mine, deoarece transfer o mulțime de fișiere prin rețea. Cu toate acestea, atunci când cheltuiesc bani pentru un computer sau o actualizare a infrastructurii, cred că ar trebui să obțin o creștere imediată a performanței în aplicațiile și jocurile pe care le rulez. Mulți utilizatori le place să se răsfețe cu o nouă placă video, procesor central și ceva gadget. Cu toate acestea, din anumite motive, echipamentele de rețea nu atrag un asemenea entuziasm. Într-adevăr, este dificil să investești banii pe care îi câștigi în infrastructura de rețea în loc de un alt cadou de ziua tehnologic.

Cu toate acestea, cerințele mele de lățime de bandă sunt foarte mari și la un moment dat mi-am dat seama că o infrastructură de 100 Mbit/s nu mai era suficientă. Toate computerele mele de acasă au deja adaptoare integrate de 1 Gbps (pe plăcile lor de bază), așa că am decis să iau lista de prețuri a celei mai apropiate companii de calculatoare și să văd de ce mi-ar trebui pentru a-mi converti întreaga infrastructură de rețea la 1 Gbps.

Nu, o rețea gigabit acasă nu este deloc complicată.

Am cumparat si montat toate echipamentele. Îmi amintesc că obișnuia să dureze aproximativ un minut și jumătate pentru a copia un fișier mare pe o rețea de 100 Mbps. După o actualizare la 1 Gbit/s, același fișier a început să fie copiat în 40 de secunde. Creșterea performanței a fost plăcută, dar totuși nu am obținut îmbunătățirea de zece ori la care se putea aștepta comparând debitul de 100 Mbps și 1 Gbps al rețelelor vechi și noi.

Care este motivul?

Pentru o rețea gigabit, toate părțile trebuie să accepte 1 Gbps. De exemplu, dacă aveți plăci de rețea Gigabit și cabluri asociate instalate, dar hub-ul/switch-ul acceptă doar 100 Mbps, atunci întreaga rețea va funcționa la 100 Mbps.

Prima cerință este un controler de rețea. Cel mai bine este dacă fiecare computer din rețea este echipat cu un adaptor de rețea gigabit (separat sau integrat pe placa de bază). Această cerință este cel mai ușor de îndeplinit, deoarece majoritatea producătorilor de plăci de bază au integrat controlere de rețea gigabit în ultimii doi ani.

A doua cerință este ca placa de rețea să suporte și 1 Gbit/s. Există o concepție greșită obișnuită conform căreia rețelele gigabit necesită cablu Cat 5e, dar, de fapt, chiar și vechiul cablu Cat 5 acceptă 1 Gbps. Cu toate acestea, cablurile Cat 5e au caracteristici mai bune, așa că vor fi o soluție mai optimă pentru rețelele gigabit, mai ales dacă cablurile sunt de o lungime decentă. Cu toate acestea, cablurile Cat 5e sunt și astăzi cele mai ieftine, deoarece vechiul standard Cat 5 este deja depășit. Cablurile Cat 6 mai noi și mai scumpe oferă performanțe și mai bune pentru rețelele gigabit. Vom compara performanța cablurilor Cat 5e vs Cat 6 mai târziu în articolul nostru.

A treia și probabil cea mai scumpă componentă dintr-o rețea gigabit este hub-ul/switch-ul de 1 Gbps. Desigur, este mai bine să utilizați un comutator (poate asociat cu un router), deoarece un hub sau un hub nu este cel mai inteligent dispozitiv, pur și simplu difuzând toate datele de rețea pe toate porturile disponibile, ceea ce duce la un număr mare de coliziuni și încetinește. scăderea performanței rețelei. Dacă aveți nevoie de performanță ridicată, atunci nu vă puteți lipsi de un comutator gigabit, deoarece transmite datele de rețea doar către portul dorit, ceea ce crește efectiv viteza rețelei în comparație cu un hub. Un router conține de obicei un comutator încorporat (cu mai multe porturi LAN) și, de asemenea, vă permite să vă conectați rețeaua de acasă la Internet. Majoritatea utilizatorilor casnici înțeleg beneficiile unui router, așa că un router gigabit este o opțiune foarte atractivă.

Cât de rapid ar trebui să fie gigabit? Dacă auziți prefixul „giga”, probabil vă referiți la 1000 de megaocteți, în timp ce o rețea gigabit ar trebui să furnizeze 1000 de megaocteți pe secundă. Dacă crezi așa, atunci nu ești singur. Dar, din păcate, în realitate totul este diferit.

Ce este gigabit? Acesta este 1000 de megabiți, nu 1000 de megabiți. Există 8 biți într-un octet, așa că să facem calculul: 1.000.000.000 de biți împărțiți la 8 biți = 125.000.000 de octeți. Există aproximativ un milion de octeți într-un megaoctet, așa că o rețea gigabit ar trebui să ofere o rată maximă teoretică de transfer de date de aproximativ 125 MB/s.

Sigur, 125 MB/s nu sună la fel de impresionant ca gigabit, dar gândește-te bine: o rețea la viteza aceea ar trebui, teoretic, să transfere un gigabyte de date în doar opt secunde. Și o arhivă de 10 GB ar trebui să fie transferată în doar un minut și 20 de secunde. Viteza este incredibilă: amintiți-vă doar cât a durat pentru a transfera un gigaoctet de date înainte ca stick-urile USB să devină la fel de rapide ca în prezent.

Așteptările noastre erau mari, așa că am decis să transferăm fișierul pe o rețea gigabit și să ne bucurăm de viteze apropiate de 125 MB/s. Nu avem niciun hardware special de lux: o simplă rețea de acasă cu o tehnologie veche, dar decentă.

Copierea unui fișier de 4,3 GB dintr-unul computer de acasă pe de altă parte a rulat cu o viteză medie de 35,8 MB/s (am rulat testul de cinci ori). Acesta este doar 30% din plafonul teoretic al unei rețele gigabit de 125 MB/s.

Care sunt cauzele problemei?

Selectarea componentelor pentru instalarea unei rețele gigabit este destul de simplă, dar obținerea rețelei să funcționeze la viteză maximă este mult mai dificilă. Factorii care pot determina încetinirea unei rețele sunt numeroși, dar am descoperit că totul se reduce la cât de repede sunt capabile hard disk-urile să transfere date către controlerul de rețea.

Prima limitare de luat în considerare este interfața gigabit. controlor de rețea cu sistemul. Dacă controlerul dvs. este conectat prin magistrala PCI veche, atunci cantitatea de date pe care o poate transfera teoretic este de 133 MB/s. Pentru debitul de 125 MB/s a Gigabit Ethernet, acest lucru pare suficient, dar rețineți că lățimea de bandă a magistralei PCI este partajată în întregul sistem. Fiecare placă PCI suplimentară și multe componentele sistemului va folosi aceeași lățime de bandă, ceea ce reduce resursele disponibile pentru placa de rețea. Controlerele cu noua interfață PCI Express (PCIe) nu au astfel de probleme, deoarece fiecare linie PCIe oferă cel puțin 250 MB/s lățime de bandă și exclusiv pentru dispozitiv.

Următorul factor important care afectează viteza rețelei sunt cablurile. Mulți experți subliniază că, dacă cablurile de rețea sunt așezate lângă cablurile de alimentare care sunt surse de interferență, viteze mici garantat. Lungimile lungi ale cablurilor sunt, de asemenea, problematice, deoarece cablurile de cupru Cat 5e sunt certificate pentru o lungime maximă de 100 de metri.

Unii experți recomandă rularea cablurilor la noul standard Cat 6 în loc de Cat 5e. Adesea, astfel de recomandări sunt greu de justificat, dar vom încerca să testăm efectul categoriei de cablu pe o rețea de acasă gigabit mică.

Să nu uităm de sistemul de operare. Desigur, acest sistem este rar utilizat într-un mediu gigabit, dar merită menționat că Windows 98 SE (și sistemele de operare mai vechi) nu vor putea profita de gigabit Ethernet, deoarece stiva TCP/IP a acestui sistem de operare este abia poate încărca o conexiune de 100 Mbps la maximum. Windows 2000 și versiuni ulterioare versiuni Windows se va potrivi deja, deși în cele vechi sisteme de operare Va trebui să faceți unele ajustări pentru a vă asigura că profită la maximum de rețea. Vom folosi un sistem de operare pe 32 de biți Windows Vista pentru testele noastre și, deși Vista nu are cea mai bună reputație pentru unele sarcini, acceptă de la început rețele gigabit.

Acum să trecem la hard disk-uri. Chiar și vechi interfață IDE cu specificația ATA/133 ar trebui să fie suficientă pentru a suporta o viteză teoretică de transfer de fișiere de 133 MB/s, iar specificația SATA mai nouă se potrivește, deoarece oferă cel puțin 1,5 Gb/s (150 MB/s) de debit. Cu toate acestea, în timp ce cablurile și controlerele pot gestiona transferul de date la astfel de viteze, hard disk-urile în sine nu pot.

Să luăm de exemplu un modern tipic HDD 500 GB, care ar trebui să ofere un debit constant de aproximativ 65 MB/s. La începutul plăcilor (căile exterioare) viteza poate fi mai mare, dar pe măsură ce treceți la pistele interioare, debitul scade. Datele de pe pistele interne sunt citite mai lent, la aproximativ 45 MB/s.

Am crezut că am acoperit toate blocajele posibile. Ce a mai rămas de făcut? Trebuia să rulăm câteva teste și să vedem dacă putem ajunge la performanța rețelei până la limita teoretică de 125 MB/s.

Testați configurația

Teste și setări

Înainte de a trece la orice benchmark, am decis să testăm hard disk-urile offline pentru a vedea la ce tip de debit ne putem aștepta într-un scenariu ideal.

Avem două PC-uri care rulează pe rețeaua gigabit de acasă. Primul, pe care îl vom numi server, este echipat cu două subsisteme de discuri. Hard disk-ul principal este un Seagate Barracuda ST3320620AS de 320 GB, vechi de câțiva ani. Serverul funcționează ca un NAS cu o matrice RAID formată din două de 1 TB hard disk-uri Hitachi Deskstar 0A-38016, care sunt oglindite pentru redundanță.

Am numit al doilea PC din rețea client; are două hard disk-uri: ambele 500 GB Western Digital Caviar 00AAJS-00YFA, vechi de aproximativ șase luni.

Am testat mai întâi viteza hard disk-urilor serverului și sistemului client pentru a vedea ce fel de performanță ne putem aștepta de la ele. Am folosit testul hard diskîn pachetul SiSoftware Sandra 2009.

Visele noastre de a atinge viteze de transfer de fișiere gigabit au fost năruite imediat. Ambele hard disk-uri au atins o viteză maximă de citire de aproximativ 75 MB/s în condiții ideale. Deoarece acest test este efectuat în condiții reale, iar unitățile sunt pline cu 60%, ne putem aștepta la viteze de citire mai apropiate de indicele de 65 MB/s pe care l-am primit de la ambele hard disk.

Dar să ne uităm la performanța RAID 1 - cea mai bună a acestei matrice este că un controler RAID hardware poate crește performanța de citire prin primirea de date de pe ambele hard disk-uri simultan, similar marilor RAID 0; dar acest efect apare (din cate stim noi) doar cu controlere RAID hardware, dar nu si cu solutii RAID software. În testele noastre matrice RAID a oferit performanțe de citire mult mai bune decât un singur hard disk, așa că șansele sunt mari să obținem de mare viteză transferați fișiere prin rețea dintr-o matrice RAID 1. Matricea RAID a furnizat un debit de vârf impresionant de 108 MB/s, dar, în realitate, performanța ar trebui să fie aproape de indicele de 88 MB/s, deoarece matricea este plină cu 55%.

Deci ar trebui să obținem aproximativ 88 MB/s printr-o rețea gigabit, nu? Nu este nici pe departe la fel de aproape de plafonul de 125 MB/s al rețelei gigabit, dar este mult mai rapid decât rețelele de 100 Mbit/s care au un plafon de 12,5 MB/s, așa că obținerea de 88 MB/s în practică nu ar fi deloc rău. .

Dar nu este atât de simplu. Doar pentru că viteza de citire a hard disk-urilor este destul de mare nu înseamnă că acestea vor scrie informații rapid în condiții reale. Să rulăm câteva teste de scriere pe disc înainte de a folosi rețeaua. Vom începe cu serverul nostru și vom copia imaginea de 4,3 GB din matricea RAID de mare viteză pe hard disk-ul de sistem de 320 GB și înapoi. Vom copia apoi fișierul de pe unitatea D: a clientului pe unitatea sa C:.

După cum puteți vedea, copierea dintr-o matrice RAID rapidă pe unitatea C: a dat o viteză medie de doar 41 MB/s. Și copierea de pe unitatea C: într-o matrice RAID 1 a dus la o scădere de numai 25 MB/s. Ce se întâmplă?

Exact asta se întâmplă în realitate: hard disk C: a fost lansat cu puțin peste un an în urmă, dar este plin în proporție de 60%, probabil puțin fragmentat, așa că nu bate recorduri în ceea ce privește înregistrarea. Există și alți factori, și anume cât de repede funcționează sistemul și memoria în general. RAID 1 este realizat din hardware relativ nou, dar din cauza redundanței, informațiile trebuie scrise pe două hard disk-uri în același timp, ceea ce reduce performanța. Deși RAID 1 poate oferi performanțe ridicate de citire, viteza de scriere va trebui sacrificată. Desigur, am putea folosi o matrice RAID 0 cu dungi, care oferă viteze mari de scriere și citire, dar dacă un hard disk moare, atunci toate informațiile vor fi corupte. În general, RAID 1 este o opțiune mai bună dacă prețuiești datele stocate pe NAS.

Totuși, nu totul este pierdut. Noua unitate de 500 GB a Digital Caviar este capabilă să scrie fișierul nostru la 70,3 MB/s (medie pentru cinci rulări de testare) și oferă, de asemenea, o viteză maximă de 73,2 MB/s.

Acestea fiind spuse, ne așteptam la o viteză maximă de transfer în lumea reală de 73 MB/s pe o rețea gigabit de la matricea NAS RAID 1 la unitatea C: a clientului. Vom testa, de asemenea, transferurile de fișiere de pe unitatea C: a clientului pe unitatea C: a serverului pentru a vedea dacă ne putem aștepta în mod realist la 40 MB/s în acea direcție.

Să începem cu primul test, în care am trimis un fișier de pe unitatea C: a clientului pe unitatea C: a serverului.

După cum putem vedea, rezultatele corespund așteptărilor noastre. O rețea gigabit, teoretic capabilă de 125 MB/s, trimite date de pe unitatea C: a clientului la cea mai rapidă viteză posibilă, probabil în jur de 65 MB/s. Dar, așa cum am arătat mai sus, unitatea C: a serverului poate scrie doar la aproximativ 40 MB/s.

Acum să copiem fișierul din matricea RAID de mare viteză a serverului pe unitatea C: a computerului client.

Totul a ieșit așa cum ne așteptam. Din testele noastre, știm că unitatea C: a computerului client este capabilă să scrie date la aproximativ 70 MB/s, iar performanța rețelei gigabit s-a apropiat foarte mult de această viteză.

Din păcate, rezultatele noastre nu se apropie de debitul maxim teoretic de 125 MB/s. Putem testa viteza maximă a rețelei? Sigur, dar nu într-un scenariu realist. Vom încerca să transferăm informații prin rețea din memorie în memorie pentru a ocoli orice limitări ale lățimii de bandă ale hard disk-urilor.

Pentru a face acest lucru, vom crea un disc RAM de 1 GB pe server și pe computerele client și apoi vom transfera fișierul de 1 GB între aceste discuri prin rețea. Deoarece chiar și memoria DDR2 lentă este capabilă să transfere date la viteze de peste 3000 MB/s, lățimea de bandă a rețelei va fi factorul limitator.

Am obținut o viteză maximă de 111,4 MB/s pe rețeaua noastră Gigabit, ceea ce este foarte aproape de limita teoretică de 125 MB/s. Un rezultat excelent, nu este nevoie să ne plângem, deoarece debitul real încă nu va atinge maximul teoretic din cauza transmisiei Informații suplimentare, erori, retransmisii etc.

Concluzia va fi următoarea: astăzi, performanța transferului de informații pe o rețea gigabit este limitată de hard disk-uri, adică viteza de transfer va fi limitată de cel mai lent hard disk care participă la proces. După ce am răspuns la cea mai importantă întrebare, putem trece la testele de viteză în funcție de configurația cablului pentru a ne completa articolul. Optimizarea cablurilor ar putea aduce vitezele rețelei și mai aproape de limita teoretică?

Deoarece performanța la testele noastre a fost aproape de așteptată, este puțin probabil să vedem vreo îmbunătățire prin schimbarea configurației cablului. Dar tot am vrut să facem teste pentru a ne apropia de limita teoretică de viteză.

Am efectuat patru teste.

Testul 1: implicit.

Pentru acest test, am folosit două cabluri lungi de aproximativ 8 metri, fiecare conectat la un computer la un capăt și un comutator gigabit la celălalt. Am lăsat cablurile acolo unde au fost așezate, adică lângă cablurile și prizele de alimentare.

De data aceasta am folosit aceleași cabluri de calibrul 8 ca la primul test, dar am mutat cablul de rețea cât mai departe posibil de cablurile de alimentare și prelungitoare.

În acest test, am îndepărtat unul dintre cablurile de 8 m și l-am înlocuit cu un metru de cablu Cat 5e.

În ultimul test, am înlocuit cablurile Cat 5e ale lui 8 cu cablurile Cat 6 ale lui 8.

În general, testarea noastră a diferitelor configurații de cablu nu a arătat o diferență semnificativă, dar se pot trage concluzii.

Testul 2: reducerea interferențelor de la cablurile de alimentare.

În rețelele mici, cum ar fi rețeaua noastră de acasă, testele arată că nu trebuie să vă faceți griji cu privire la trecerea cablurilor LAN în apropierea cablurilor electrice, prizelor și prelungitoarelor. Desigur, interferența va fi mai mare, dar acest lucru nu va avea un efect grav asupra vitezei rețelei. Cu toate acestea, cu toate acestea spuse, este mai bine să evitați să-l așezați lângă cablurile de alimentare și ar trebui să vă amintiți că situația poate fi diferită în rețeaua dvs.

Testul 3: reduceți lungimea cablurilor.

Acesta nu este un test complet corect, dar am încercat să detectăm diferența. Trebuie reținut că înlocuirea unui cablu de opt metri cu un cablu de contor poate duce la ca rezultatul să fie pur și simplu cabluri diferite decât diferențele de distanță. În orice caz, în majoritatea testelor nu vedem o diferență semnificativă, cu excepția unei creșteri anormale a debitului în timpul copierii de pe unitatea client C: pe unitatea C: server.

Testul 4: Înlocuiți cablurile Cat 5e cu cabluri Cat 6.

Din nou, nu am găsit nicio diferență semnificativă. Deoarece cablurile au aproximativ 8 metri lungime, cablurile mai lungi pot face o mare diferență. Dar dacă lungimea ta nu este maximă, atunci cablurile Cat 5e vor funcționa destul de bine pe o rețea gigabit de acasă cu o distanță de 16 metri între două computere.

Este interesant de observat că manipularea cablurilor nu a avut niciun efect asupra transferului de date între discurile RAM ale computerului. Este clar că o altă componentă a rețelei limita performanța la numărul magic de 111 MB/s. Cu toate acestea, un astfel de rezultat este încă acceptabil.

Rețelele gigabit oferă viteze gigabit? După cum se dovedește, aproape că o fac.

Cu toate acestea, în condiții reale, viteza rețelei va fi serios limitată hard disk-uri. Într-un scenariu de memorie sintetică la memorie, rețeaua noastră gigabit a produs performanțe foarte apropiate de limita teoretică de 125 MB/s. Vitezele obișnuite ale rețelei, ținând cont de performanța hard disk-urilor, vor fi limitate la niveluri de la 20 la 85 MB/s, în funcție de hard disk-urile utilizate.

De asemenea, am testat impactul cablurilor de alimentare, lungimea cablului și tranziția de la Cat 5e la Cat 6. În micul nostru rețeaua de acasă Niciunul dintre factorii menționați nu a avut un impact semnificativ asupra performanței, deși dorim să subliniem că într-o rețea mai mare, mai complexă, cu lungimi mai mari, acești factori pot avea un impact mult mai mare.

În general, dacă transferați un număr mare de fișiere în rețeaua dvs. de domiciliu, atunci vă recomandăm să instalați o rețea gigabit. Actualizarea de la o rețea de 100 Mbps vă va oferi un spor de performanță; cel puțin veți obține o creștere de două ori a vitezei de transfer al fișierelor.

Gigabit Ethernet din rețeaua dvs. de acasă poate oferi câștiguri de performanță mai mari dacă citiți fișiere de pe un dispozitiv de stocare NAS rapid care utilizează RAID hardware. În rețeaua noastră de testare, am transferat un fișier de 4,3 GB în doar un minut. Peste o conexiune de 100 Mbps, copierea aceluiași fișier a durat aproximativ șase minute.

Rețelele Gigabit devin din ce în ce mai accesibile. Acum nu mai rămâne decât să așteptați ca vitezele hard disk-urilor să crească la același nivel. Între timp, vă recomandăm să creați matrice care poate ocoli limitările tehnologii moderne HDD. Apoi, puteți obține mai multă performanță din rețeaua gigabit.

Înainte ca laptele să se fi uscat, după cum se spune, pe buzele noului standard Fast Ethernet, comitetul 802 a început să lucreze la versiune noua(1995). A fost denumită aproape imediat rețeaua Gigabit Ethernet, iar în 1998 noul standard a fost deja ratificat de IEEE sub numele oficial 802.3z. Astfel, dezvoltatorii au subliniat că aceasta este cea mai recentă dezvoltare din linia 802.3 (cu excepția cazului în care cineva vine urgent cu un nume pentru standardele, să zicem, 802.3s. La un moment dat, Bernard Shaw a propus extinderea alfabetului englez și includerea în el, în în special, litera „s”, dar nu a fost convingătoare.).

Principalele condiții preliminare pentru crearea 802.3z au fost aceleași ca și pentru crearea 802.3u - creșterea vitezei de 10 ori, menținând în același timp compatibilitatea cu rețelele Ethernet mai vechi. În special, Gigabit Ethernet trebuia să ofere un serviciu de datagramă fără confirmare, atât pentru transmisii unidirecționale, cât și pentru transmisii multicast. În același timp, a fost necesar să se păstreze schema de adresare pe 48 de biți și formatul de cadru neschimbate, inclusiv limitele inferioare și superioare ale dimensiunii sale. Standard nou a îndeplinit toate aceste cerințe.

Rețelele Gigabit Ethernet sunt construite pe principiul punct-la-punct; nu folosesc un canal mono, ca în originalul Ethernet de 10 Mbit, care, apropo, se numește acum Ethernet clasic. Cea mai simplă rețea gigabit, prezentată în diagrama „a”, constă din două computere conectate direct între ele. Într-un caz mai general, însă, există un comutator sau un hub la care sunt conectate multe computere; este, de asemenea, posibil să se instaleze comutatoare sau hub-uri suplimentare (schema „b”). Dar, în orice caz, două dispozitive sunt întotdeauna conectate la un cablu Gigabit Ethernet, nici mai mult, nici mai puțin.

Gigabit Ethernet poate funcționa în două moduri: full duplex și half duplex. „Normal” este considerat full duplex, iar traficul poate circula simultan în ambele sensuri. Acest mod este utilizat atunci când există un comutator central conectat la computere periferice sau comutatoare. În această configurație, semnalele de pe toate liniile sunt tamponate, astfel încât abonații pot trimite date oricând doresc. Expeditorul nu ascultă canalul pentru că nu are cu cine să concureze. Pe o linie între un computer și un comutator, computerul este singurul expeditor potențial; transferul va avea loc cu succes chiar dacă în același timp există un transfer din partea comutatorului (linia este full duplex). Deoarece nu există concurență în acest caz, protocolul CSMA/CD nu este utilizat, astfel încât lungimea maximă a cablului este determinată exclusiv de puterea semnalului, iar problemele legate de timpul de propagare a exploziei de zgomot nu apar aici. Comutatoarele pot funcționa la viteze mixte; Mai mult, ei selectează automat viteza optimă. Plug and play este acceptat în același mod ca în Fast Ethernet.

Operarea semi-duplex este utilizată atunci când computerele sunt conectate nu la un comutator, ci la un hub. Hub-ul nu tamponează cadrele primite. În schimb, conectează electric toate liniile, simulând o legătură mono a Ethernet obișnuit. În acest mod, coliziunile sunt posibile, deci se utilizează CSMA/CD. Deoarece dimensiunea minimă a cadrului (adică 64 de octeți) poate fi transmisă de 100 de ori mai rapid decât într-o rețea Ethernet clasică, lungimea maximă a segmentului trebuie redusă cu un factor de 100 în consecință. Are 25 m - la această distanță dintre stații este garantat ca explozia de zgomot să ajungă la emițător înainte de sfârșitul transmisiei sale. Dacă cablul ar avea 2500 m lungime, atunci expeditorul unui cadru de 64 de octeți la 1 Gbit/s ar avea timp să facă multe, chiar dacă cadrul lui a parcurs doar o zecime din drum într-o singură direcție, ca să nu mai vorbim de faptul că că semnalul trebuie și de asemenea să revină.

Comitetul de dezvoltare standard 802.3z a remarcat pe bună dreptate că 25 m este o lungime inacceptabil de scurtă și a introdus două caracteristici noi care au făcut posibilă extinderea razei segmentelor. Prima se numește extensie media. Această extensie constă pur și simplu în faptul că hardware-ul își inserează propriul câmp de umplutură, extinzând un cadru normal la 512 octeți. Deoarece acest câmp este adăugat de expeditor și eliminat de destinatar, atunci software nimic de-a face cu el. Desigur, cheltuirea a 512 de octeți pentru a transfera 46 de octeți este puțin risipă în ceea ce privește eficiența lățimii de bandă. Eficiența unei astfel de transmisii este de doar 9%.

A doua proprietate care vă permite să măriți lungimea permisă a segmentului este transmisia de cadru de pachete. Aceasta înseamnă că expeditorul poate trimite nu un singur cadru, ci un pachet care combină mai multe cadre deodată. Dacă lungimea totală a pachetului este mai mică de 512 octeți, atunci, ca și în cazul precedent, se realizează completarea hardware cu date fictive. Dacă sunt suficiente cadre care așteaptă să fie transmise pentru a umple un pachet atât de mare, atunci sistemul este foarte eficient. Această schemă, desigur, este preferabilă expansiunii media. Aceste metode au făcut posibilă creșterea lungimii maxime a segmentului la 200 m, ceea ce este probabil deja destul de acceptabil pentru organizații.

Este greu de imaginat o organizație care ar cheltui mult efort și bani instalând carduri pentru o rețea Gigabit Ethernet de înaltă performanță, iar apoi să conecteze computere cu hub-uri care simulează funcționarea Ethernet-ului clasic cu toate coliziunile și alte probleme. Hub-urile, desigur, sunt mai ieftine decât comutatoarele, dar plăcile de interfață Gigabit Ethernet sunt încă relativ scumpe, așa că economisirea banilor la cumpărarea unui hub în loc de comutator nu merită. În plus, acest lucru reduce drastic performanța și devine complet neclar de ce au cheltuit bani pe plăci gigabit. Cu toate acestea, compatibilitatea inversă este ceva sacru în industria computerelor, așa că, indiferent de ce, 802.3z oferă o astfel de caracteristică.

Gigabit Ethernet acceptă atât cabluri de cupru, cât și fibră optică. Funcționarea la 1 Gbps înseamnă că sursa de lumină trebuie să se aprindă și să se oprească aproximativ o dată la fiecare nanosecundă. LED-urile pur și simplu nu pot funcționa atât de repede, motiv pentru care sunt necesare lasere. Standardul prevede două lungimi de undă operaționale: 0,85 µm (unde scurte) și 1,3 µm (unde lungi). Laserele evaluate la 0,85 microni sunt mai ieftine, dar nu funcționează cu cabluri monomod.

Oficial, sunt permise trei diametre de fibre: 10, 50 și 62,5 microni. Primul este destinat transmisiei monomode, celelalte două sunt destinate transmisiei multimodale. Nu toate cele șase combinații sunt permise, iar lungimea maximă a segmentului depinde de combinația selectată. Numerele date în tabel sunt cel mai bun caz. În special, cablul de cinci kilometri poate fi utilizat numai cu un laser proiectat pentru o lungime de undă de 1,3 microni și care funcționează cu fibră monomod de 10 micrometri. Această opțiune este aparent cea mai bună pentru autostrăzi de diferite tipuri de campusuri și zone industriale. Se așteaptă să fie cel mai popular, în ciuda faptului că este cel mai scump.

1000Base-CX folosește un cablu scurt de cupru ecranat. Problema este că este stors de concurenți atât de sus (1000Base-LX), cât și de jos (1000Base-T). În consecință, este îndoielnic că va câștiga acceptare publică pe scară largă.

În cele din urmă, o altă opțiune de cablu este un pachet de patru perechi răsucite neecranate. Deoarece un astfel de cablu există aproape peste tot, se pare că acesta va fi cel mai popular Gigabit Ethernet.

Noul standard folosește reguli noi pentru codificarea semnalelor transmise prin fibră optică. Codul Manchester la o rată de date de 1 Gbit/s ar necesita o rată de semnal de 2 Gbaud. Este prea complicat și ocupă prea multă lățime de bandă. În loc de codificare Manchester, se folosește o schemă numită 8V/10V. După cum puteți ghici din nume, fiecare octet, format din 8 biți, este codificat pentru transmisie prin fibră cu zece biți. Deoarece sunt posibile 1024 de cuvinte de cod rezultate pentru fiecare octet de intrare, aceasta metoda oferă o oarecare libertate în alegerea cuvintelor cod. Sunt luate în considerare următoarele reguli:

Niciun cuvânt de cod nu trebuie să aibă mai mult de patru biți identici la rând;

Niciun cuvânt de cod nu trebuie să conțină mai mult de șase zerouri sau șase uni.

De ce aceste reguli speciale?

În primul rând, oferă suficiente schimbări de stare în fluxul de date pentru a menține receptorul sincronizat cu transmițătorul.

În al doilea rând, încearcă să egaleze aproximativ numărul de zerouri și unu. În plus, mulți octeți de intrare au două cuvinte de cod posibile asociate acestora. Când codificatorul are o alegere de cuvinte de cod, probabil va alege unul care să fie egal cu numărul de zerouri și unu.

Numărul echilibrat de zerouri și uni primește o asemenea importanță deoarece este necesar să se mențină componenta DC a semnalului cât mai scăzută posibil. Apoi va putea trece prin convertoare fără modificări. Oamenii implicați în informatică nu sunt mulțumiți de faptul că dispozitivele convertoare dictează anumite reguli pentru codificarea semnalelor, dar viața este viață.

Gigabit Ethernet, construit pe 1000Base-T, utilizează o schemă de codificare diferită, deoarece este dificil să se schimbe starea semnalului în 1 ns pentru cablul de cupru. Folosește 4 perechi răsucite de categoria 5, ceea ce face posibilă transmiterea a 4 caractere în paralel. Fiecare caracter este codificat într-unul din cele cinci niveluri de tensiune. Astfel, un semnal poate însemna 00, 01,10 sau 11. Există și o valoare specială a tensiunii de serviciu. Există 2 biți de date pe pereche răsucită, respectiv, într-un interval de timp sistemul transmite 8 biți din 4 perechi răsucite. Frecvența ceasului egal cu 125 MHz, ceea ce permite operarea la o viteza de 1 Gbit/s. Un al cincilea nivel de tensiune a fost adăugat în scopuri speciale - încadrare și control.

1 Gbps este destul de mult. De exemplu, dacă receptorul este distras de ceva timp de 1 ms și uită sau nu are timp să elibereze tamponul, aceasta înseamnă că va „adormi” pentru aproximativ 1953 de cadre. Poate exista o altă situație: un computer scoate date printr-o rețea gigabit, iar celălalt le primește prin Ethernet clasic. Probabil că primul îl va copleși rapid pe al doilea cu date. În primul rând, clipboard-ul va deveni plin. Pe baza acestui fapt, s-a luat decizia introducerii controlului fluxului în sistem (așa a fost și cazul Fast Ethernet, deși aceste sisteme sunt destul de diferite).

Pentru a implementa controlul fluxului, una dintre părți trimite un cadru de serviciu care indică faptul că cealaltă parte trebuie să întrerupă o pauză. Cadrele de serviciu sunt, de fapt, cadre Ethernet obișnuite, al căror tip este scris 0x8808. Primii doi octeți ai câmpului de date sunt cei de comandă, iar cei următori, dacă este necesar, conțin parametri de comandă. Pentru controlul fluxului se folosesc cadre de tip PAUZĂ, iar durata pauzei este specificată ca parametru în unități de timp minim de transmisie a cadrului. Pentru Gigabit Ethernet, această unitate are 512 ns, iar pauzele pot dura până la 33,6 ms.

Gigabit Ethernet a fost standardizat și comitetul 802 s-a plictisit. Apoi IEEE l-a invitat să înceapă să lucreze la 10-Gigabit Ethernet. Încercări lungi au început să găsească o literă după z în alfabetul englez. Când a devenit evident că o astfel de scrisoare nu există în natură, s-a decis să se abandoneze vechea abordare și să se treacă la indici cu două litere. Așa a apărut standardul 802.3ae în 2002. Aparent, apariția 100-Gigabit Ethernet este, de asemenea, chiar după colț.

Am decis să-mi actualizez puțin computerul și, deoarece aveam nevoie de 2 plăci de rețea și nu erau suficiente sloturi, aveam nevoie de o placă de rețea într-un slot PCI-E. Am avut suficient timp, așa că am decis să-l cumpăr de pe Aliexpress.

L-am gasit pe deplin multumit de descriere, dar si de pret. La verificarea vânzătorului, s-a dovedit că nivelul de risc este aproape zero. Comandat, coletul a sosit la 20 de zile de la expediere de catre vanzator. Apropo, vânzătorul are în prezent o reducere sau o reducere, dar cardul costă 3,63.

Dar din moment ce nu prea am încredere Producătorii chinezi, apoi s-a uitat mai întâi cu atenție la tablă. Intuiția mea nu m-a înșelat, microcircuitul principal a fost lipit nu numai cu un offset, ci au existat și bețe de lipit în trei locuri (indicate de săgeți).

Nu am încercat cu adevărat să-mi dau seama de ce sunt responsabili acești pini, dar conexiunile cu cipul de memorie și pinii de alimentare, adică au fost blocate pe picioare. placa este garantata a fi nedeterminata, la minim, la maxim as ramane fara un computer nou.

Și, desigur, denumirea amuzantă pentru viteza conexiunii în Hertz.

Fără să-l introduc în computer, i-am scris vânzătorului că am primit coletul, dar nu merge, microcircuitul este prost lipit. La care a răspuns că se spune să trimită un filmuleț. Ce avea să vadă acolo, nu înțeleg. I-am spus că voi încerca să fac o fotografie, dar totul era atât de mic încât era puțin probabil să vadă ceva. A trimis un mesaj.

Fără să aștept un răspuns, am luat fierul de lipit, am scos mucurile, am verificat cardul - a funcționat.

Cardul a fost identificat ca un controler de familie Realtek PCIe GBE și, deoarece aveam deja instalate drivere Realtek, cardul a început să funcționeze imediat, nu a trebuit să instalez nimic.
Managerul de echipament scrie despre asta -
PCI\VEN_10EC&DEV_8168&SUBSYS_816810EC&REV_02\4&293AFFCC&1&00E0

Am testat viteza de copiere, deși totul s-a redus la viteza portului routerului (am fost surprins să constat că nu aveam ce să testez cardul la viteză gigabit), până acum nu există nimic de testat gigabit și sincer să fiu , Nu văd încă o nevoie urgentă pentru el, 100 de megabiți este suficient, dar nu am văzut încă PCI-E de 100 de megabiți, așa că lăsați-l să trăiască. În plus, este puțin probabil să-l cumpăr de la noi pentru acești bani.

Drept urmare, i-am scris vânzătorului că cipul a fost re-lidat, cardul funcționează, voi confirma primirea, dar sunt foarte nemulțumit. Manopera este foarte slaba. Ca urmare, vânzătorul a oferit o rambursare de 3 dolari, am fost de acord, de fapt, nu am avut nicio reclamație specială despre vânzător, am luat contact imediat și fără probleme.

Dar nu asta este ideea, morala acestei microrecenzii este că, pentru orice eventualitate, înainte de a introduce o nouă bucată de hardware în computer, nu fi prea leneș să o inspectezi cu atenție, pentru a nu rămâne fără un computer deloc.

În general, livrarea este excelentă, cardul este cel mai banal, prețul este rezonabil, livrarea este rapidă, dar calitatea este destul de slabă.

Probabil așa mi-au asamblat rețeaua