Содержание данной главы
4.10. Сетевые интерфейсы (NIC).
Это устройство, физически связывающее узел и сеть. Это может быть отдельное устройство, либо встроенное в материнскую плату.
Классифицируются:
- По технологии ЛВС
- По шинному интерфейсу
При выборе NIC учитываются следующие факторы:
- Производительность; производительность/цена.
- Пропускная способность
- Коэффициент использования процессора
Ширина полосы пропускания - показатель того, насколько быстро NIC может передавать данные по шине ПК.
Пропускная способность - это объем данных, который плата может передавать через сетевую среду за единицу времени.
Коэффициент использования процессора ПК (в %) - доля времени CPU, требуемая для обслуживания NIC.
При покупке сетевой карты следует обратить внимание на:
- Наличие драйвера
- Техническую поддержку поставщиком NIC
- Простоту установки карты. Программы установки и конфигурирования карт не всегда понятны пользователю и бывают достаточно противоречивы. Компания Compaq содержит специальную группу, выполняющую установку сетевых карт и их тестирование.
- Гарантия. Обычно наработка - 250 000 часов (25 лет).
- Возможность управления. Карты должны поддерживать:
- протокол SNMP
- интерфейс DMI
SNMP - протокол управления компонентами сети.
DMI - интерфейс управления настольными системами. Требует от совместимых с ним карт NIC собирать информацию и статистику о работе сети и сетевом трафике. Также позволяет производить удаленный мониторинг NIC.
Типы NIC.
- Серверные NIC. Коэффициент использования процессора должен быть низким; производительность шины - высокой; качество драйвера - высокое. Могут использоваться многопортовые NIC (на одной карте несколько сетевых интерфейсов, подключенных к одной шине PCI). Автосогласование - встроена схема в приемопередатчик карты, которая позволяет NIC и порту повторителя информировать друг друга о допустимой скорости обмена. Наличие полнодуплексной поддержки на NIC (при подключении через переключатель, полоса пропускания увеличивается в 2 раза и позволяет достичь скорости 200 Мбит/сек).
- NIC рабочей станции. Комбинация портов для различных сред передачи - combo-карты. Автосогласование. Полнодуплексность (увеличивает пропускную способность только на 15 %). Поддержка портами разных скоростей передачи.
- Встроенные NIC (в материнскую плату). Это является гарантией того, что ПК готов к использованию в сети и в его ОС инсталлированы корректные драйверы.
- Мобильные NIC - карты для шины Card Bus (33 Мгц, PCI-подобная, 32 разряда). Используются в мобильных ПК для соединения с корпоративными ЛВС.
Архитектура NIC.
Включает набор микросхем:
- шинный интерфейс (контроллер шины PCI).
- загрузочное ПЗУ - позволяет выполнить удаленную загрузку узла, на котором отсутствуют диски (бездисковые рабочие станции)
- контроллеры буферной памяти и сама память (на ввод и вывод отдельные буфера).
- режимы передачи по шине:
- через контроллер DMA (для карт ISA)
- Bus Mastering (устройство способно управлять шиной)
- PIO - программный ввод/вывод
- физический интерфейс PHY. Включает основной узел - приемопередатчик PMD. Это сетевой интерфейс для связи уровня MAC с внешней сетевой средой. Обычно реализуется в виде одной микросхемы. С одной стороны подключен к MAC, с другой - к разъему MDI (RJ-45).
- MII - электрические и механические интерфейсы между MAC 100 Base-T и различными PHY, которые могут быть внутренними и внешними по отношению к NIC или к портам повторителя. Он позволяет выпускать изделия NIC независимыми от PHY. Определяет логический интерфейс через 40-контактный разъем.
Структура кадра, формируемая PHY.
Существует 3 типа PHY Fast Ethernet:
- 100 Base-TX
- 100 Base-T4 (задействовано 4 пары)
- 100 Base-FX (оптоволокно)
MII выполнен для всех сред одинаково; MDI - это RJ-45 (TX и T4) или ST, SC (FX). Уровень PHY используется и в повторителях и в узлах. Все 3 вида PHY связываются с верхним уровнем (либо с повторителем, либо с подуровнем MAC) через MII. PHY обеспечивает и механическое соединение среды с повторителем или узлом (на узле через MDI-интерфейс, на повторителе - через MDIX-интерфейс). Узел превращает передаваемый кадр в битовую последовательность, именуемую пакетом или кадром MAC. Затем уровень PHY передает пакеты через среду передачи.
Кадры, с помещенными в них данными инкапсулируются в пакеты. Для 100 Base-TX и FX преамбула состоит из 7 байтов (56 бит) со следующими значениями:
Преамбула передается слева направо. Признак начала кадра - SFD.
4.11. Драйверы сетевого устройства.
Драйвер - это программа, позволяющая сетевой ОС работать с аппаратной частью контроллера NIC для приема/передачи данных в ЛВС.
Драйвер NIC обычно привязан к ОС. В комплект сетевой карты включаются драйверы для всевозможных ОС. Именно качество драйвера определяет параметры производительности и цены NIC.
Хорошо написанный драйвер:
- имеет малый объем
- работает быстро
- работает эффективно и без ошибок
Такими являются драйверы, написанные на ассемблере.
Драйвер, написанный на языке Си, может иметь больший объем, но работать также эффективно.
Драйверы должны быть сертифицированы для работы в конкретной сетевой ОС либо поставщиком ОС, либо группами сертификации компании-производителя карт.
4.12. Программные интерфейсы драйверов.
Для обеспечения совместной работы драйвера и NIC по приему/передаче данных по сети, используют протоколы. Интерфейс между драйвером и протоколом определяется используемой ОС.
Для систем фирмы Microsoft предназначен программный интерфейс NDIS (спецификация интерфейса сетевого драйвера). Любую NTC, имеющую драйвер NDIS, можно использовать совместно с продуктами MS. Варианты драйверов NDIS:
- 16-разрядный. Мог использоваться в сеансах DOS и приложениях Windows (Real Mode NDIS Driver).
- 16/32-разрядный (Real Mode and Enhanced Mode NDIS Driver). Сеансы MSDOS будут использовать 16-разрядный сетевой драйвер, а программы Windows - 32-разрядный.
- 32-разрядный. И в DOS и в Windows используется 32-разрядный драйвер. (Enhanced Mode NDIS Driver).
NDIS драйвер требует задания сетевых ресурсов (IRQ, порты ввода/вывода, адреса памяти для буферов, DMA), соответствующих данной карте.
Фирме Novell принадлежит спецификация ODI (открытый интерфейс канала данных). Драйверы ODI могут работать под управлением ОС Novell Netware, DOS, Windows.
Спецификации ODI имеют разные версии драйверов для сервера и рабочей станции. Параметры системных ресурсов ODI драйвер настраивает автоматически и их нельзя изменить.
Программный интерфейс для связи драйвера с протоколом является стандартом, а интерфейс между драйвером и NIC проектируется разработчиком.
4.13. Программные интерфейсы протоколов.
Приложения должны взаимодействовать с протоколами.
ОС Windows определяет стандартные интерфейсы и API для протоколов TCP/IP и IPX/SPX.
Приложения используют интерфейсы и API для передачи и приема данных с применением специфического протокола.
Для Windows разных версий наиболее приемлемым является программный интерфейс WinSock. Он позволяет приложениям взаимодействовать, используя эти протоколы или же другие - специфические.
До WinSock существовало множество API, каждый из которых предназначался только для своего протокола. WinSock предоставляет общий интерфейс для всех протоколов.
Правила топологии.
Существует 2 типа повторителей: класс 1 и класс 2. Они выполняют одну и ту же функцию, но разными способами. Главное различие - правило топологии для соединения узлов с повторителями, т.е. это правила, определяющие способы такого соединения. Именно эти правила определяют различия между Fast Ethernet и 10 Base-T.
Существует 2 набора правил топологии:
- модель передачи 1
- модель передачи 2
Правила модели 1 состоят в следующем:
- длина медного кабеля (кат. 3 - 5) между узлом и повторителем не должна быть дольше 100 м (определяется электрическими свойствами кабеля).
- одна сеть Fast Ethernet может содержать 1 или 2 повторителя класса 2.
- запрещается соединять 3 или более повторителей класса 2.
- длина кабеля связи между повторителями класса 2 не должна превышать 5 м.
- одна сеть Fast Ethernet может содержать только 1 повторитель класса 1.
- в одной и той же сети Fast Ethernet нельзя использовать одновременно повторители класса 1 и 2.
При использовании оптоволокна, расстояние между узлом и повторителем увеличивается до 134 м.
Правила модели 2 предполагают несложные вычисления с применением данных, предоставленных производителем.
Эти топологические ограничения предотвращают увеличение диаметра сети Fast Ethernet (диаметр сети - наибольшая длина кабеля между двумя узлами). При использовании повторителей класса 1 максимальный диаметр сети - 200 м; класса 2 - 205 м. Обойти топологические ограничения можно с помощью переключателей кадров. Повторители - устройства уровня 1 модели OSI, которые работают только с определенными на этом уровне электрическими сигналами. Повторители не воспринимают кадры и не дешифруют их. Прежде чем передать кадр, узел преобразует его в битовый поток. Затем он передает эти биты повторителю, используя электрические сигналы, подходящие для соединяющей их среды. Повторитель принимает переданные узлом сигналы и одновременно выдает их на все остальные порты. Между приходом сигнала в порт и его повторением другим портам существует очень небольшая временная задержка. Повторитель не выполняет буферизацию, заключающуюся в ожидании конца передачи пакета и последующей его пересылки в другие порты. Временная задержка между моментом получения входным портом первого бита пакета и моментом выхода первого бита повторенного пакета из повторителя через выходные порты называется задержкой распространения начала пакета данного повторителя и точно определен стандартом Fast Ethernet.
Функции повторителя:
- функция передачи; повторитель должен быть способным передать сигнал нужного формата в среду, подсоединенную к каждому порту.
- функция приема - повторитель должен быть способным получать сигналы, поступающие стандартным путем.
- функция обработки данных - способность передавать сигналы между любыми портами.
- функция обработки поступивших событий - способность обнаружить, когда узел передает данные, а когда нет. Это называется опросом несущей.
- функция восстановления сигнала - полученные сигналы повторитель должен восстановить до нормального, чистого состояния.
- функция обработки ошибок - способность обнаружить, когда канал связи с узлом является источником ошибок и не давать этим ошибкам распространяться на другие связи.
- функция разбиения - способность изолировать узел, вызывающий большое количество следующих одна за другой коллизий от остальных узлов путем закрытия его порта.
- функция обработки затянувшейся передачи - способность прерывать затянувшуюся передачу путем отключения его порта.
назад содержание на
главную
|
