Основным разработчиком стандартов локальных сетей является комитет 802, организованный в 1980 году в IEEE. В рамках этого комитета были образованы подкомитеты 802.1, 802.2,..., в которых разрабатываются стандарты разных уровней IEEE-модели и различных технологий построения ЛВС. На рис.3.10 перечислены некоторые из этих стандартов, представляющие собой рекомендации по разработке ЛВС, обеспечивающие выполнение основных требований к организации сетей, таких как открытость, гибкость и совместимость. Стандарты ЛВС обрастают дополнениями, которые находят отражение в обозначениях 802.x в виде букв, например 802.1р (стандарт, описывающий приоритезацию трафика на канальном уровне), а также пополняются новыми стандартами, отражающими появление новых технологий локальных сетей, например беспроводных сетей 802.11 и 802.16.
Ниже рассматриваются принципы организации наиболее популярной ЛВС Ethernet, использующей метод доступа CSMA/CD (IEEE 802.3), и ЛВС Token Ring, использующей метод доступа «маркерное кольцо» (IEEE 802.5), а также беспроводных технологий передачи данных, известных как WiFi (IEEE 802.11) и WiMAX (IEEE 802.16).
Метод доступа Token Bus - «маркерная шина», описанный в стандарте IEEE 802.4, был реализован в локальной сети ArcNET, не получившей широкого распространения.
Ethernet - технология ЛВС, разработанная совместно фирмами DEC, Intel и Xerox (DIX) и опубликованная в 1980 году в виде стандарта Ethernet II для сети с пропускной способностью 10 Мбит/с, построенной на основе коаксиального кабеля.
На основе стандарта Ethernet II был разработан стандарт IEEE 802.3, который имеет следующие отличия:
• канальный уровень разбит на два подуровня: MAC и LLC;
• внесены некоторые изменения в формат кадра при тех же минимальных и максимальных размерах кадров.
В зависимости от физической среды передачи данных IEEE 802.3 предусматривает различные варианты реализации ЛВС на физическом уровне:
• 10Base-5 - толстый коаксиальный кабель;
• 10Base-2 - тонкий коаксиальный кабель;
• 10Base-T - витая пара;
• 10Base-F - оптоволокно.
В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet с пропускной способностью среды передачи 100 Мбит/с, который представлен в виде дополнительного раздела 802.Зи к стандарту IEEE 802.3.
В 1998 году принят стандарт Gigabit Ethernet, описанный в разделе 802.3z для ЛВС с пропускной способностью 1 Гбит/с.
В 2002 году утверждена спецификация IEEE 802.Зае для ЛВС с пропускной способностью 10 Гбит/с (10 Gigabit Ethernet), предусматривающая использование волоконно-оптических кабелей.
В июне 2010 года принят стандарт IEEEP802.3ba для ЛВС с пропускными способностями 40 Гбит/с и 100 Гбит/с: 40 Gigabit Ethernet (40GbE) и 100 Gigabit Ethernet (lOOGbE).
Перечисленные варианты ЛВС Ethernet и годы появления соответствующих стандартов сведены в табл.3.1.
В стандарте IEEE 802.3 определен метод доступа, используемый в сетях Ethernet (в том числе Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) - CSMA/CD -множественный доступ с контролем несущей и проверкой столкновений.
Компьютеры в ЛВС Ethernet подключаются к разделяемой среде в соответствии с топологией «общая шина» (рис. 3.1), которая обеспечивает обмен данными между двумя любыми компьютерами сети. Управление доступом к общей среде передачи реализуется средствами сетевого адаптера. Каждый сетевой адаптер, имеет уникальный адрес.
Таблица 3.1
Вариант ЛВС Ethernet
Пропускная способность
Стандарт
Юд
Ethernet DIX
10 Мбит/с
Ethernet II
Ethernet
10 Мбит/с
IEEE 802.3
Fast Ethernet
100 Мбит/с
IEEE 802.3u
Gigabit Ethernet
1 Гбит/с
IEEE 802.3z
10 Gigabit Ethernet
10 Гбит/с
IEEE 802.Зае
40 Gigabit Ethernet
40 Гбит/с
IEEEP802.3ba
100 Gigabit Ethernet
100 Гбит/с
IEEEP802.3ba
Кадры, передаваемые станциями, проходят через сетевые адаптеры всех станций сети, но только та из них, кому адресован данный кадр, принимает и записывает его в буфер адаптера для дальнейшего формирования сообщения и передачи его в память рабочей станции. Таким образом, в каждый момент времени в сети может передаваться только один кадр. Если передачу кадров начинают одновременно две и более станции, возникает коллизия, в результате которой все кадры искажаются и требуется повторная передача кадров.
Часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию, независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла, называется доменом коллизий (collision domain).
Стандарт IEEE 802.3 определяет ограничения, налагаемые на размер ЛВС Ethernet:
• максимальное число станций в сети - 1024;
• максимальная протяженность сети - 3-4 км;
• максимальная длина сегмента сети (расстояние между крайними станциями), зависящая от типа передающей среды:
> 500 метров - для толстого коаксиального кабеля;
> 185 метров - для тонкого коаксиального кабеля;
> 100 метров - для витой пары;
> 2000 метров - для оптоволоконного кабеля. Основными топологиями ЛВС Ethernet являются:
• "общая шина",в которой в качестве среды передачи данных используется коаксиальный кабель;
• "звезда",в которой центральным узлом является концентратор, а в качестве среды передачи данных используется витая пара или оптоволоконный кабель.
