Технология Gigabit Ethernet

Достаточно быстро после появления на рынке продуктов Fast Ethernet, сетевые интеграторы и администраторы почувствовали определенные ограничения при построении корпоративных сетей. Во многих случаях серверы, подключенные по 100-мегабитному каналу, перегружали магистрали сетей, работающие также на скорости 100 Мбит/с — магистрали FDDI и Fast Ethernet. Ощущалась потребность в следующем уровне иерархии скорости.

Летом 1996 гола было объявлено о создании группы 802-3z. для разработки протокола, максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000 Мбит/с. Окончательно стандарт 802.3z был принят 29 июня 1998 года на заседании комитета IEEE 802.3. Работы по реализации Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 были переданы специальному комитету 802.3аb. Этот стандарт был принят несколько позже (в июне 1999р.).

Новый стандарт старался максимально сохранить преемственность с предыдущими 802.3 и 802.3u:

· Сохраняются все форматы кадров Ethernet.

· По-прежнему будет существовать полудуплексная версия протокола, поддерживающая метод доступа CSMA/CD, и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами. Сохранение недорогого решения на концентраторах для разделяемых сред позволит применить Gigabit Ethernet в небольших рабочих группах, имеющих быстрые серверы и рабочие станции.

· Поддерживаются все основные виды кабеля, используемые Ethernet и Fast Ethernet: волоконно-оптический, витая пара категории 5, коаксиальный кабель.

Тем не менее, разработчикам технологии Gigabit Ethernet для сохранения приведенных выше свойств Ethernet пришлось внести изменения не только в физический уровень, как это было в случае Fast Ethernet, но и в уровень MAC. Эти изменения заключаются в следующем:

В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия Gigabit Ethernet для разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25 м при сохранении размера кадров и всех параметров метода CSMA/CD неизменными. Так как существует большое количество применений, требующих диаметра сети хотя бы 200 м, разработчики технологии предприняли достаточно естественные меры, основывающиеся на известном соотношении времени передачи кадра минимальной длины и временем двойного оборота.

Минимальный размер кадра был увеличен (без учета преамбулы) с 64байт до 512байт. При этом время двойного оборота также возрастает, что с учетом скорости распространения сигналов по кабелю и задержки, вносимой одним повторителем, делает допустимым диаметр сети около 200 м. Для увеличения длины кадра, имеющего короткое поле данных, до требуемой в новой технологии величины сетевой адаптер должен дополнить кадр, так называемым, расширением (extention) - полем, заполненным нулями. Это поле помещается после поля контрольной суммы, и является просто продлением времени передачи, необходимым для корректного обнаружения коллизий. Если станции нужно передать несколько коротких кадров, то она может не дополнять первый кадр до размера 512 байт за счет поля Extention, а передавать несколько кадров подряд до исчерпания предела в 8192 байт (в этот предел входят все байты кадра, в том числе преамбула, заголовок, данные и контрольная сумма). Предел 8192 байт называется Burst-Length (длина монопольного режима). Если станция начала передавать кадр, и предел Burst-Length был достигнут в середине кадра, то кадр разрешается передать до конца.

В полнодуплексном режиме поля Extention и Burst Mode (монопольный режим) не используются, так как распознавать коллизии в этом режиме нет необходимости, такое понятие здесь просто отсутствует.

Структура физического уровня Gigabit Ethernet аналогична Fast Ethernet с введением необходимых измерений в каждый подуровень, включая подуровень автосогласования. Физическая топология сети – «звезда» с одним концентратором. Интерфейс MII Fast Ethernet заменен расширенным интерфейсом GMII.