Ethernet

Общие вопросы и решения

Некоторые люди могут потерять некоторую мобильность, если будут использовать только Ethernet, потому что большинство мобильных устройств, таких как смартфоны, планшеты, нетбуки и портативные игры, являются Wi-Fi. Вот почему большинство настроек локальной сети включают в себя дополнительные возможности подключения Wi-Fi. Ведь выбор перехода на Ethernet зависит от потребностей, предпочтений и бюджета человека. Для тех домов, которые используют Интернет для потоковой передачи HD, необходим двухдиапазонный Wi-Fi маршрутизатор. Однако, если есть необходимость сохранять свое место на доске лидеров для онлайн-игр или вести бизнес, в котором стабильность и прибыль идут рука об руку, то Wi-Fi пока не убил провода.

Реализация протокола FBUS в компании Fastwel

Долго думали, включать ли в этот список российскую компанию Fastwel с ее отечественной реализацией промышленного протокола FBUS, но потом все же решились написать пару абзацев для лучшего понимания реалий импортозамещения.

Существует две физические реализации FBUS. Одна из них — это шина, в которой протокол FBUS работает поверх стандарта RS485. Кроме этого есть реализация FBUS в промышленной сети Ethernet.

FBUS сложно назвать быстродействующим протоколом, время ответа сильно зависит от количества модулей ввода-вывода на шине и от параметров обмена, обычно оно колеблется в пределах 0,5—10 миллисекунд. Один подчиненный узел FBUS может содержать только 64 модуля ввода-вывода. Для полевой шины длина кабеля не может превышать 1 метр, поэтому о распределенных системах речь не идет. Вернее идет, но только при использовании промышленной сети FBUS поверх TCP/IP, что означает увеличение времени опроса в несколько раз. Для подключения модулей могут использоваться удлинители шины, что позволяет удобно расположить модули в шкафу автоматики.

Ссылки

Описание С2000-СП1 исп.01

С2000-СП1 исп.01

Производитель: НВП Болид

Функционал: Блок релейный

1. С2000-СП1 исп.01 Блок сигнально-пусковой адресный предназначен для работы в составе ИСО «Орион» и может выполнять функции управления исполнительными устройствами (лампами, сиренами, электромагнитными замками и т.д.), выдавать тревожные извещения на пульт централизованного наблюдения (ПЦН) путём размыкания контактов реле, а также осуществлять взаимодействие с другими приборами и системами на релейном уровне
2. В системах пожарной сигнализации С2000-СП1 предназначен для формирования стартового импульса на прибор пожарный управления

• Независимое управление каждым из четырех реле по интерфейсу RS-485
• Программируемая логика управления реле позволяет

• управлять различными исполнительными устройствами (световые и звуковые оповещатели, электромагнитные замки и др.)
• использовать реле для передачи извещений на пульт централизованного наблюдения
  организовывать взаимодействие с системой видеонаблюдения
• осуществлять автоматическое переключение линий интерфейса RS-485 на резервный пульт С2000-М или компьютер при аварии основного компьютера

• Световые индикаторы состояния каждого реле
• Управление силовыми исполнительными устройствами, силовой автоматикой

С2000-СП1 исп.01 Блок сигнально-пусковой адресный, количество выходов: 4 релейных выхода с переключаемыми контактами, максимальный коммутируемый ток одного выхода: 7А, 10 А – кратковременная нагрузка (не более одной минуты с паузой между включениями не менее 20-ти минут, максимальное коммутируемое напряжение: ~280 В, =125 В, максимальная коммутируемая мощность каждого реле: при постоянном токе, не более 300 Вт, при переменном токе, не более 2500 ВА, световая индикация на лицевой панели: 5 светодиодных индикаторов, датчик вскрытия корпуса: микропереключатель, коммуникационный порт: RS-485, протокол Орион, питание: от внешнего источника постоянного тока, напряжение питания: от 10,2 В до 28,4 В постоянного тока, IР40, размеры: 156х107х39 мм, масса: не более 0,3 кг, программирование: программа UProg.exe, подключение к ПК: через интерфейс RS-485 с помощью преобразователя интерфейсов, тип монтажа: настенный навесной или на DIN-рейку

Что такое Ethernet — коллизии

Как следует из вышесказанного, при большом числе компьютеров в сети и при интенсивном обмене данными очень быстро растет число коллизий, и, как следствие, пропускная способность сети падает. Не исключен случай, когда пропускная способность может упасть до нуля. Но даже в сети где средняя нагрузка не превышает рекомендованную (30-40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70-80% от номинальной.

Однако в настоящее время данная проблемка практически решена, ввиду того, что разработаны устройства, способные разделять потоки данных между теми писишниками, для которых эти данные предназначаются. Другими словами, трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров. Такие устройства называются коммутаторами (switch).

Существуют различные реализации данной технологии -Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, которые могут обеспечивать скорость передачи данных 10, 100 и 1000 Мбит/с соответственно.

Стандарт IЕЕЕ 802.3 содержит несколько спецификаций, отличающихся топологией и типом используемого кабеля. К примеру, 10 BASE-5 использует толстый коаксиальный кабель, 10 BASE-2 — тонкий, а 10 BASE-F, 10 BASE-FB, 10 BASE-FL и FOIRL используют оптический кабель. Наиболее популярна спецификация IEЕЕ 802.3 100BASE-TX, в которой для организации сети используется кабель на основе неэкранированных витых пар с разъемами RJ-45.

Реализации сети Ethernet

Параметр	Ethernet	Fast Ethernet	Gigabit Ethernet
Номинальная скорость передачи информации, Мбитс	10	100	1000
Среда передачи	Витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно	Витая пара, оптоволокно	Витая пара, оптоволокно
Варианты реализации	10 Base-2, 10 Base-T, 10 Base-5,1 Base-5,10 В road-36	100Base-TX, 100Base-FX, 100 Base-T4	1000Base-X1000Base-LX1000Base-SX1000Base-CX1000Base-T
Топология	Общая шина, звезда	Звезда	Звезда

Перечисленные выше спецификации Ethernet можно описать следующим образом. Первое число в имени спецификации, указывает максимально возможную скорость передачи данных. Например «10» обозначает скорость передачи сигнала 10 Мбит/с. «Base», означает использование в стандарте Baseband-технологии {baseband— это узкополосная передача). При таком способе передачи данных по кабелю каждый бит данных кодируется отдельным электрическим или световым импульсом. При этом весь кабель используется в качестве 1-го канала связи, т.е. одновременная передача 2-х сигналов невозможна.

Первоначально последняя секция в названии спецификации предназначалась для отображения максимальной длины кабельного сегмента (без концентраторов и коммутаторов) в сотнях метров. Однако для удобства и более полного определения сути стандарта в его названии цифры были заменены буквами Т и F. Где Т обозначает twistedpair— витую пару, a F обозначает оптоволокно.

Таким образом, в настоящее время можно встретить сети, основанные на следующих спецификациях:

• 10Base-2 — 10 МГц Ethernet на коаксиальном кабеле с сопротивлением 50 Ом, baseband. 10Base-2 известен как «тонкий Ethernet»;
• 10Base-5 — 10MHzEthernetна стандартном (толстом) коаксильном кабеле с сопротивлением 50 Ом, baseband;
• 10Base-T — 10MHz Ethernet по кабелю витая пара;
• 100 Base-TX — 100MHz Ethernet по кабелю витая пара.

Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обоюдная совместимость, которая позволяет юзать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

Использование пленки

Изготовление ресниц из пленки считается наиболее простым и финансово доступным вариантом. Нужно лишь купить самоклейку, цена которой не превысит пары сотен рублей за большой рулон и воспользоваться подручными инструментами.

Подготовьте набор из:

• самоклеящейся пленки;
• ножниц;
• канцелярского ножа;
• обезжиривателя;
• хлопковой чистой ткани;
• бумаги;
• карандаша;
• хорошего освещения;
• хорошего настроения;
• приятной музыки.

Этого будет достаточно, чтобы изготовить реснички. Если все готово, просто берем и делаем заготовку.

Не бойтесь экспериментировать с формами и размерами. Пленки лучше использовать как проходной материал, чтобы выбрать оптимальные параметры ресничек, а уже затем и более качественных материалов сделать долговечный тюнинг.

При всех своих преимуществах, пленки выглядят дешевле остальных материалов, служат не более 3 месяцев, отдираются, отклеиваются и их сложно подобрать точно под цвет кузова.

Но если вы решили воспользоваться пленками, работа выполняется в следующей последовательности:

• Приложив к фаре лист бумаги, карандашом сделайте контуры будущего декора;
• Предусмотрите небольшой нахлест на подкапотную часть фары и к зоне примыкания к решетке радиатора;
• Из бумаги вырезайте эскиз с учетом нахлеста;
• По трафарету вырежьте кусочек самоклеющейся пленки;
• Чтобы сделать заготовку для второй фары, просто переверните первый трафарет и все;
• С помощью обезжиривателя удалите все загрязнения;
• Снимите защитную пленку и приложите к фаре;
• Разгладьте поверхность, удалив лишний воздух.

Все, реснички готовы. Суммарно такой тюнинг обойдется в 100-200 рублей.

Но повторюсь, это вариант для новичков и тех, кто не уверен, стоит ли вообще делать реснички на своей машине.

Коммутируемый Ethernet[править]

Это новая усовершенственная технология, появилась в 1995году, спецификация IEEE 802.3u.
В ней нет разделяемой среды и используется топология “точка-точка”. Для этого придумали новый тип сетевых устройств – коммутаторы.
Внешне концентратор(для классического Ethernet) и коммутатор почти не отличаются, но внутренее отличие очень большое: концентратор использует топологию “общая шина”, коммутатор же – полносвязную топологию. Концентратор работает на физическом уровне, он передает электрические сигналы, которые поступают на один порт, на все порты. Коммутатор работает на канальном уровне: он анализирует заголовок канального уровня, извлекает адрес получателя и передает данные только на тот порт, к которому подключен получатель.Особенности работы коммутаторов
В нем хранится таблица коммутации: соответствие порта и MAC-адреса. Для ее заполнения используется алгоритм обратного обучения. Коммутатор анализирует заголовки канального уровня, извлекает адрес отправителя и заполняет таблицу.

Таблица коммутации

Номер порта	MAC-адрес
1	A1-B2-C3-D4-C5-F6
2	1A-2B-3C-4D-5C-6F
3	AA-BB-CC-DD-EE-FF

В реальности в этой таблице может хранится еще другая мета-информация (например, состояние порта, номер vlan и т.п.)
Для передачи кадров внутри коммутатора используется алгоритм прозрачного моста.

Определение:

Мост устройство для объединения нескольких сетей.

Использовались они в классическом Ethernet-e для уменьшения числа коллизий для больших сетей. Принцип был таков: мост подключается к двум сегментам сети и пропускает данные через себя, только если они передаются из одного сегмента сети в другой.

В коммутаторах для передачи данных используется так называемый алгоритм прозрачного моста (мост, который незаметен для сетевых устройств(у него нет своего MAC-адреса) и не требует настройки). По сути, коммутатор и есть некий большой прозрачный мост с множеством портов.
Сам алгоритм предельно прост: на какой-то порт приходят данные, мы извлекаем адрес получателя из заголовка, смотрим в таблицу коммутации:
1. В таблице есть соответствие порту для этого MAC-адреса – передаем даные на него.
2. В таблице нет соответствия порту для этого MAC-адреса (например, с соответствующего компьютера еще не поступало данных) – передаем данные на все порты – по такой же схеме, как работает концентратор.
С такой технологией, очевидно, безлпасность выше, так как данные передаются только непосредственно получателю.

Реализация

12 ранних сетевых карт ISA 8 бит и 16 бит для ПК. Самая нижняя правая карта — это ранняя сетевая карта беспроводной связи, а центральная карта с частичной бежевой пластиковой крышкой — это модем PSTN .

Сетевые контроллеры изначально были реализованы как карты расширения, которые подключались к компьютерной шине. Низкая стоимость и повсеместное распространение стандарта Ethernet означает, что большинство новых компьютеров имеют контроллер сетевого интерфейса, встроенный в материнскую плату. Более новые серверные материнские платы могут иметь несколько встроенных сетевых интерфейсов. Возможности Ethernet либо интегрированы в набор микросхем материнской платы, либо реализуются через недорогой выделенный чип Ethernet. Отдельная сетевая карта обычно больше не требуется, если не требуются дополнительные независимые сетевые соединения или не используется какой-либо тип сети, отличный от Ethernet. Общая тенденция в компьютерном оборудовании заключается в интеграции различных компонентов систем на микросхеме , и это также применяется к сетевым интерфейсным картам.

Сетевой контроллер Ethernet обычно имеет разъем 8P8C, к которому подключен сетевой кабель. Старые сетевые карты также обеспечивали соединения BNC или AUI . Сетевые контроллеры Ethernet обычно поддерживают 10  Мбит / с Ethernet, 100 Мбит / с Ethernet и 1000 Мбит / с Ethernet . Такие контроллеры обозначены как 10/100/1000 , что означает, что они могут поддерживать скорость передачи данных 10, 100 или 1000 Мбит / с. Также доступны сетевые карты 10 Gigabit Ethernet , которые с ноября 2014 года начинают использоваться на материнских платах компьютеров .

Qlogic QLE3442-CU SFP + двухпортовый NIC

Модульные конструкции, такие как SFP и SFP + , очень популярны, особенно для оптоволоконной связи . Они определяют стандартную розетку для медиа-зависимых трансиверов, поэтому пользователи могут легко адаптировать сетевой интерфейс к своим потребностям.

Светодиодные индикаторы, расположенные рядом с сетевым разъемом или встроенные в него, информируют пользователя о том, подключена ли сеть и когда происходит активность данных.

Сетевая карта может использовать один или несколько из следующих методов, чтобы указать доступность пакетов для передачи:

• Опрос то , где процессор анализирует состояние периферийного контроля по программе.
• Ввод-вывод, управляемый прерываниями, — это когда периферийное устройство предупреждает ЦП, что оно готово к передаче данных.

Сетевые адаптеры могут использовать один или несколько из следующих методов для передачи пакетных данных:

• Программируемый ввод / вывод , при котором ЦП перемещает данные в или из сетевой карты в память.
• Прямой доступ к памяти (DMA), когда устройство, отличное от ЦП, берет на себя управление системной шиной для перемещения данных в или из сетевой карты в память. Это снимает нагрузку с ЦП, но требует больше логики на карте. Кроме того, буфер пакетов на NIC может не потребоваться, и можно уменьшить задержку .

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХоббиЗдоровьеАнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтикаИсторияСССРИстория РоссииРоссийская ИмперияОкружающий мирЖивотный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Различают типы портов коммутатора Ethernet по функциям

Функции и приложения также являются важными факторами для типов разъемов коммутатора Ethernet, поскольку один и тот же порт может использоваться для различных целей. Эта категория может быть более сложной, но помогает нам лучше понять конфигурацию типов портов коммутатора Ethernet.

Combo Порт

Порт Combo рассматривается как единый интерфейс с двумя интерфейсами, а именно разъемом RJ-45 и модулем SFP. Другими словами, это составной порт, который может поддерживать два разных физических, совместно использовать одну и ту же коммутационную матрицу и номер порта. Но два разных физических порта нельзя использовать одновременно. Это означает, что если используется порт SFP, соответствующий медный порт автоматически отключается, и наоборот. Преимущество заключается в предоставлении различных типов подключения без использования неиспользуемой коммутационной матрицы, что дает пользователям возможность и гибкость для настройки своего коммутатора в соответствии с его уникальными требованиями к приложениям.

Порт Стека

Порт стека, специальный функциональный порт на коммутаторе, используется для соединения с другими стековыми коммутаторами той же модели, марки и версии программного обеспечения для работы в качестве одного стекируемого коммутатора. Эта группа коммутаторов показывает характеристики одного коммутатора, но имеет емкость порта в виде суммы комбинированных коммутаторов. Кроме того, порт стека может быть портом восходящей линии связи, но некоторые коммутаторы могут иметь выделенный порт для стекирования. Например, стековые коммутаторы серии FS S3900 используют порт восходящей линии связи для обеспечения стекирования с DAC, AOC, трансиверами и оптоволоконными патч-кордами. Это решение очень экономично с высокой гибкостью и идеально подходит для междугородных соединений.

Порт PoE

Power over Ethernet (PoE) позволяет одному сетевому кабелю одновременно передавать данные и питание. Порты PoE обеспечивают питание в соответствии с двумя стандартами: IEEE 802.3af обеспечивает до 15,4 Вт на порт коммутатора, а IEEE 802.3at (также известный как PoE+) обеспечивает до 30 Вт на порт коммутатора. Тем не менее, мощность будет потеряна с увеличением расстояния. Минимальная гарантированная мощность, доступная на PD, составляет 12,95 Вт на порт для PoE и 25,5 Вт на порт для PoE+.

Классификация Ethernet по скорости

По скорости передачи данных существуют такие технологии:

1. Ethernet – 10 Мб/с.
2. Fast Ethernet – 100 Мб/с.
3. Gigabit Ethernet – 1 Гб/с.
4. 10G Ethernet – 10 Гб/с.

Современное оборудование позволяет достигать скорости в 40 Гб/с и 100 Гб/с: такие технологии получили название 40GbE и 100GbE соответственно.

Также стоит выделить классический и коммутируемый Ethernet. Первый изначально использовал разделяемую среду в виде коаксиального кабеля, который позже был вытеснен концентраторами (hub). Основные недостатки – низкая безопасность и плохая масштабируемость (искажение данных при одновременной передаче 2-мя и более компьютерами, также известное как «коллизия»). Коллизия — это наложение двух и более кадров, передающихся компьютерами в один и тот же момент времени.

Коллизия

Коммутируемый Ethernet является более новой и усовершенствованной технологией, которая используется по сей день. Чтобы устранить недостатки предыдущей версии, разделяемую среду исключили и использовали соединение точка-точка. Это стало возможным благодаря новым устройствам под названием «коммутаторы» (switch).

Hub vs Switch

Противопожарные водяные завесы и их применение

Primary Sidebar

Особенности помещений под электрические котлы

Самый оптимальный с точки зрения безопасности обогрева агрегат – электрический – не выделяет вредных продуктов сгорания. Для такого вида топлива можно не монтировать систему вентиляции. К достоинствам следует отнести КПД до 99%, бесшумность и простую установку. Электрокотлы неприхотливы в плане обслуживания.

Виды Ethernet

Разновидностей технологии довольно много. Не вижу смысла перечислять каждую, потому что они мало чем отличаются с точки зрения обывателя. Выведу лишь основные группы:

• Первые поколения имели скорость 1-3 Мбит/с.
• Пропускная способность выросла до 10 Мбит/с. Группа насчитывает 9 видов технологий, которые можно различить преимущественно по используемому кабелю и типу подключения в целом.
• Категория «Быстрый Ethernet» получила такое название благодаря 10-кратному увеличению скорости. Включает в себя 7 видов, разница между которыми состоит в тех же критериях, что и в предыдущем варианте.
• Наименование группы «Гигабитный Ethernet» говорит само за себя. Тоже содержит 7 видов физической среды.
• Стандарты на 2,5 и 5 Гбит/с. Придуманы в 2014 году по той причине, что стали широко популярны Wi-Fi-роутеры, способные работать на скорости больше 1 гигабита, но длинные кабели 5-й и 6-й категории не позволяли использовать технологию на 10 Гбит.
• Сейчас категория 10-гигабитного Ethernet встречается часто. Она насчитывает 7 подвидов.
• 40- , 100-гигабитные и терабитные технологии пока не получили большого распространения.

Понимаю, что читать вам пришлось немало, причем технической информации. Но вы потратили время не зря, узнав много нового ;). Еще больше полезной информации вы найдете, если пройдетесь по страницам этого блога.

Становление технологии Ethernet

Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть» или «среда сети») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) — это повышает скорость работы и безопасность сети.

Ethernet является одной из самых распространенных при построении компьютерных сетей технологией. Существует множество разновидностей данного протокола для различных сред передачи, необходимой полосы пропускания и расстояний между оконечными устройствами.

Робертом Меткалфом

Рисунок 1 — Роберт Меткалф — один из создателей Ethernet

После Гарварда Меткалфу подвернулась работа в исследовательском центре Xerox Palo Alto Research Center, там нужно было создать технологию подключения разработанных в PARC персональных компьютеров Alto к недавно созданному в том же центре лазерному принтеру. Ни один из существовавших на тот момент способов подключения не обеспечивал нужную скорость передачи данных.
Напарник по работе, Дэвид Боггс, имел образование радиоинженера. Это Боггс подсказал идею использовать радио в качестве прототипа для среды-носителя. Объединив знания по передаче пакетов с радио, они составили отличную связку. Вместе 22 мая 1973 года они написали внутренний документ, где были описаны механизмы передачи данных по разным видам соединений (по телефонному каналу, по коаксиальному кабелю и по радио) с использованием протоколов ALOHAnet, однако он немного отличался от проекта в Xerox и являлся предпосылкой к созданию Ethernet. Любопытно, что в самом Xerox PARC проект, позже названный Ethernet, взял верх над проектом SIGNET (Simonyi’s Infinitely Glorious NETwork) Чарльза Симони.

Первая версия спецификации (Ethernet I) была выпущена в 1983 году в виде стандарта IEEE 802.3. Стандартом определялась шинная топология сети. Передача данных в сетях этого типа возможна по коаксиальному кабелю со скоростью 10 Мбит/с (стандарты IEEE 10Base5 и 10Base2). В 1985 году была выпущена вторая версия спецификации IEEE 802.3 (Ethernet II), которая изменила структуру пакета данных, обеспечила идентификацию адресов в сети (MAC-addresses) и возможность регистрации уникальных адресов. В 1990 году была выпущена спецификация Ethernet для витых пар (стандарт 10Base-T), в 1991 году — стандарт IEEE 802.3i для неэкранированных витых пар, а в 1993 году — спецификация для волоконно-оптического кабеля (стандарт 10Base-FL). В 1990-х годах начали развиваться беспроводные сети: так называемые радио-Ethernet (базовый стандарт — IEEE 802.11), а также — Fast Ethernet (стандарт 100BaseTX), Gigabit Ethernet (стандарт 100BaseTX). Метод доступа, используемый в кабельных сетях Ethernet — CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов). Этот протокол описан в Ethernet — и Fast Ethernet-стандартах. В соответствии с этим протоколом устройства начинают передачу данных только после обнаружения свободного канала связи для сокращения между ними количества коллизий. Все версии семейства Ethernet ориентированы на поддержку работы до 1024 узлов сети.

Протокол Ethernet относится к физическому и канальному уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection). Он описывает порядок доступа в сеть, правила разграничения общей полосы передачи, требования к линии связи и другие важные характеристики. Протокол Ethernet предполагает, что все участники информационного обмена используют общую среду передачи. Это может быть коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно или даже радиосоединение. Для разграничения общей среды применяется метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD — Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Суть его будет рассмотрена ниже.

Классический Ethernet

Классическая технология Ethernet давно и успешно заменена новыми технологиями, но некоторые нюансы работы сохранились. Рассмотрим классическую версию.

Физический уровень включает в себя 3 варианта работы Ethernet, которые зависят от сред передачи данных.

Это:

• коаксиальный кабель
• витая пара
• оптоволокно

Канальный, в свою очередь, включил методы доступа, а также протоколы, что ничем не отличаются для различных сред передачи данных. Подуровни LLC и MAC в классической технологии присутствуют вместе.

MAC-адреса позволяют идентифицировать устройства, подключенные к сети Ethernet. Идентичных адресов при этом быть не должно. В противном случае из нескольких устройств с одинаковыми MAC будет работать только одно.

По типам MAC-адреса разделяются на:

• Индивидуальные (для отдельных компьютеров).
• Групповые (для нескольких компьютеров).
• Широковещательные (для всех компьютеров сети).

Адреса могут назначаться как производителем оборудования (централизованно), так и администратором сети (локально).

Технология Ethernet и формат кадра

Технология Ethernet и формат кадра

Также не стоит забывать о коллизиях. Если сигнал, который принят, отличается от переданного, это означает, что произошла коллизия.

Технология CSMA/CD разработана с учетом возникновения коллизий и предполагает их контроль. Модель CSMA/CD выглядит следующим образом:

CSMA/CD выглядит следующим образом

Классический Ethernet плох тем, что становится неработоспособным при нагрузке более чем 30%.

Тюнинг фар

Features and specs

Навигация

CAM — Content-Addressable Memory

одновременноИсточник картинки.Картинка из прелюбопытнейшего документа.Источник картинки.

Длина результата значительно меньше, чем у входных значений. Так пространство MAC-адресов длиной 48 бит можно отобразить в 16-ибитовое значение, тем самым в 2^32 раза уменьшив длину значений, которые нужно сравнивать, и соответственно, размер CAM.
Основная идея хэш-функции в том, что результат её выполнения для одинаковых входных данных всегда будет одинаков (например, как остаток от деления одного числа на другое — это пример элементарной хэш функции).
Результат её выполнения на всём пространстве входных значений — это ± плоскость — все значения равновероятны

Это важно для снижения вероятности конфликта хэшей, когда два значения дают одинаковый результат.
Конфликт хэшей, кстати, весьма любопытная проблема, которая описана в парадоксе дней рождения. Рекомендую почитать Hardware Defined Networking Брайна Петерсена, где помимо всего прочего он описывает механизмы избежания конфликта хэшей.
Независимо от длины исходных аргументов, результат будет всегда одной длины

То есть на вход можно подать сложное сочетание аргументов, например, DMAC+EtherType, и для хранения не потребуется выделять более сложную структуру памяти.

1. Пришёл самый первый Ethernet-кадр на порт коммутатора.
2. Коммутатор извлёк , вычислил его хэш.
3. Данный хэш он записал в сравнивающие элементы CAM, номер интерфейса откуда пришёл кадр в RAM, а в саму ячейку CAM адрес ячейки в RAM.
4. Выполнил рассылку изначального кадра во все порты.
5. Повторил пп. 1-5 ….
6. Заполнена вся таблица MAC-адресов.
7. Приходит Ethernet-кадр. Коммутатор сначала проверяет, известен ли ему данный (сравнивает хэш адреса с записанными хэшами в CAM) и, если нет, сохраняет.
8. Извлекает , считает его хэш.
9. Данный хэш он прогоняет через все сравнивающие элементы CAM и находит единственное совпадение.
10. Узнаёт номер порта, отправляет туда изначальный кадр.

Резюме:

• Ячейки CAM адресуются хэшами.
• Ячейки CAM содержат (обычно) адрес ячейки в обычной памяти (RAM), потому что хранить конечную информацию — дорого.
• Каждая ячейка CAM имеет на входе сравнивающий элемент, который сравнивает искомое значение с хэш-адресом. От этого размер и стоимость CAM значительно больше, чем RAM.
• Проверка совпадения происходит одновременно во всех записях, отчего CAM дюже греется, зато выдаёт результат за константное время.
• CAM+RAM хранят Hard Tables (аппаратные таблицы), к которым обращается чип коммутации.

GMII- Gigabit Media-Independent Interface.

GMII (Gigabit Media-Independent Interface) — расширение стандарта MII (Media Independent Interface — независимый от среды передачи интерфейс) для гигабитных Ethernet-интерфейсов, обеспечивающий передачу данных между устройствами, реализующими подуровень Media Access Control (MAC) канального уровня с устройствами, реализующими физический уровень (PHY) модели OSI (например, как с оптическими интерфейсами 1000BASE-*X стандарта 802.3z, так и с медными интерфейсами 1000BASE-T* стандарта 802.3ab). GMII обеспечивает работу на скоростях до 1000 Мбит с использованием восьмибитного интерфейса с тактовой частотой 125 МГц и является обратно совместимым с MII, поддерживая работу на скоростях 10/100 Мбит в соответствии со спецификацией MII. Определён (как и MII) в рамках стандарта IEEE 802.3.

Функциональность

Для того чтобы полностью понять механизм, лежащий в основе протокола Ethernet, требуются технические знания и информация в области компьютерных наук. Например, если машина в сети хочет отправить данные на другое устройство, она чувствует носителя, который является основным проводом, соединяющим все устройства. Если никто ничего не посылает или бесплатно, он посылает пакет данных по сети, включая все другие устройства, и проверяет пакет на предмет того, являются ли они получателями. Этот получатель потребляет пакет. Если устройство уже находится на шоссе, устройство, которое хочет отправить, остается в стороне на несколько тысяч секунд, чтобы повторить попытку, пока оно не сможет отправить сообщение.

Кроме того, существуют ограничения на использование Ethernet-кабелей. Кабель Ethernet, как и кабель питания, обладает максимальной пропускной способностью на максимальное расстояние, что означает, что у кабеля есть верхний предел того, как долго он будет работать, прежде чем потеря сигнала повлияет на его производительность. Концы кабеля должны быть достаточно близко друг к другу, чтобы принимать сигналы быстрее, но они также должны быть подальше от электрических помех, чтобы избежать перебоев. Для Ethernet и интернета, при использовании сети Ethernet, маршрутизатор сети также служит мостом к интернету. Через маршрутизатор он соединяется с модемом, который передает внутренний сигнал, посылает и принимает запрос на пакет данных и направляет его на другие компьютеры в сети. Даже если сеть не используется, в большинстве случаев компьютер подключается к модему через кабель Ethernet.

Горячий поиск

Достоинства

• низкая цена
• широкое распространение

Итого: как всё это используется на практике в АСУ ТП

Естественно, видовое разнообразие современных промышленных протоколов передачи данных намного больше, чем мы описали в этой статье. Некоторые привязаны к конкретному производителю, некоторые, напротив, универсальны. При разработке автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) инженер выбирает оптимальные протоколы, с учетом конкретных задач и ограничений (технических и по бюджету).

Если говорить о распространенности того или иного протокола обмена, то можно привести диаграмму компании HMS Networks AB, которая иллюстрирует доли рынка различных технологий обмена в промышленных сетях.

Как видно на диаграмме, PRONET и PROFIBUS от Siemens занимают лидирующие позиции.

60% рынка занимали протоколы PROFINET и Ethernet/IP

В таблице ниже собраны сводные данные по описанным протоколам обмена. Некоторые параметры, например, производительность выражены абстрактными терминами: высокая /низкая. Числовые эквиваленты можно отыскать в статьях по анализу производительности. 

	EtherCAT	POWERLINK	PROFINET	EtherNet/IP	ModbusTCP
Физический уровень	100/1000 BASE-TX	100/1000 BASE-TX	100/1000 BASE-TX	100/1000 BASE-TX	100/1000 BASE-TX
Уровень передачи данных	Канальный (Ethernet-фреймы)	Канальный (Ethernet-фреймы)	Канальный (Ethernet-фреймы), Сетевой/транспортный(TCP/IP)	Сетевой/транспортный(TCP/IP)	Сетевой/транспортный(TCP/IP)
Поддержка реального времени	Да	Да	Да	Да	Нет
Производительность	Высокая	Высокая	IRT – высокая, RT – средняя	Средняя	Низкая
Длина кабеля между узлами	100м	100м/2км	100м	100м	100м
Фазы передачи	Нет	Изохронная + асинхронная	IRT – изохронная + асинхронная, RT – асинхронная	Нет	Нет
Количество узлов	65535	240	Ограничение сети TCP/IP	Ограничение сети TCP/IP	Ограничение сети TCP/IP
Разрешение коллизий	Кольцевая топология	Тактовая синхронизация, фазы передачи	Кольцевая топология, фазы передачи	Коммутаторы, топология “звезда”	Коммутаторы, топология “звезда”
Горячая замена	Нет	Да	Да	Да	В зависимости от реализации
Стоимость оборудования	Низкая	Низкая	Высокая	Средняя	Низкая

Области применения описанных протоколов обмена, полевых шин и промышленных сетей очень разнообразны. Начиная от химической и автомобильной промышленности и заканчивая аэрокосмическими технологиями и производством электроники. Быстродействующие протоколы обмена востребованы в системах real-time позиционирования различных устройств и в робототехнике.