Сетевые адаптеры

Сетевые адаптеры предназначены для сопряжения сетевых устройств со средой передачи в соответствии с принятыми правилами обмена информацией. Сете­вым устройством может быть компьютер пользователя, сетевой сервер, рабочая станция и т. д. Набор выполняемых сетевым адаптером функций зависит от кон­кретного сетевого протокола. Ввиду того, что сетевой адаптер и в физическом, и в логическом смысле находится между устройством и сетевой средой, его функ­ции можно разделить на функции сопряжения с сетевым устройством и функ­ции обмена с сетью. Количественный и качественный состав функций сопряжения с сетевым устройством определяется его назначением и функцио­нальной схемой. Если в качестве сетевого устройства выступает компьютер, то связь с сетевой средой можно реализовать двумя способами: через системную магистраль (шину) или через внешние интерфейсы (последовательные или па­раллельные порты). Наиболее распространенным является способ сопряжения через шину (в основном, ISA или PCI). При этом адаптер буферизует данные, поступающие с системной магистрали, и вырабатывает внутренние управляю­щие сигналы.

Сетевые функции могут перераспределяться между адаптером и компьюте­ром. Чем больше функций выполняет компьютер, тем проще функциональная схема адаптера. К основным сетевым функциям адаптера относятся:

• Гальваническая развязка с коаксиальным кабелем или витой парой. На­иболее часто для этой цели применяют импульсные трансформаторы. В сети Ethernet (в связи с тем, что для определения конфликтной ситуа­ции используется анализ постоянной составляющей) эта схема несколько усложнена. Иногда для развязки используют оптроны.

• Кодирование и декодирование сигналов. Наиболее часто применяется са­мосинхронизирующийся манчестерский код.

• Идентификация своего адреса в принимаемом пакете. Физический адрес адаптера может определяться установкой переключателей, храниться в специальном регистре или прошиваться в ППЗУ.

• Преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и обратное преобразование при приеме. В простейшем случае для этой цели используются сдвиговые регистры с параллельным входом и последова­тельным выходом. Эта функция может быть реализована и программными методами.

• Промежуточное хранение данных и служебной информации в буфере. Ис­пользование буфера позволяет возложить функции контроля за сетью на адаптер. При наличии буфера компьютер может не отслеживать момент передачи данных.

• Выявление конфликтных ситуаций и контроль состояния сети. В наиболь­шей степени эта функция важна в сетях с топологией «шина» и со случай­ным методом доступа, к среде передачи. Возможные конфликты адаптер должен разрешать самостоятельно.

• Подсчет контрольной суммы. Наиболее распространенным способом оп­ределения контрольной суммы является вычисление при помощи сдви­гового регистра через сумматор по модулю 2 с обратными связями от некоторых разрядов. Места включения обратных связей определяются вы­бранным полиномом.

• Согласование скоростей пересылки данных компьютером в адаптер или из него со скоростью обмена по сети. При малой скорости обмена в сети компьютеру придется выжидать момент разрешенной передачи. При боль­шой скорости он может не успевать отправлять свои данные. Адаптер при помощи буфера справляется с этой задачей.

Адаптеры Ethernet представляют собой плату, которая вставляется в свободный слот материнской (системной) платы компьютера. Из-за широкого распространения компьютеров с системной магистралью ISA (Industrial System Architecture, индустриальный стандарт системной архитектуры) существует широкий спектр адаптеров, предназначенных для установки в слот ISA. Разработаны и производятся адаптеры, совместимые с шиной PCI (Peripheral Component Interconnect, взаимосвязь периферийных компонентов). Производятся как 8- (короткие) так и 16-разрядные (длинные) адаптеры ISA. Чаще всего адаптеры Ethernet имеют для связи с сетью два внешних разъема: для коаксиального кабеля (разъем BNC) и для кабеля на витой паре. Наличие двух внешних разъемов позволяет работать по выбору в сети с «тонким» Ethernet или с витой парой. Для выбора типа кабеля применяются перемычки или переключатели, которые устанавливаются перед подключением адаптера к сети. Для подключения витой пары может использоваться 15-контактный разъем AUI или 8-кон-гный разъем RJ-45.

Адаптеры Fast Ethernet производятся изготовителями с учетом определенного типа среды передачи. Сетевой кабель при этом подключается непосредственно к адаптеру (без трансивера). Тем не менее, иногда используют специальный трансивер. Это делается для того, чтобы сделать адаптер независимым от типа среды передачи. Такой трансивер совместим только с определенным типом кабеля. Адаптер подключается к трансиверу трансиверным кабелем, который оснащен 40-контактным разъемом. Таким образом, для разных кабелей вам необходимо использовать разные трансиверы, но, выбрав подходящий трансивер, вы можете подключить один и тот же адаптер к разным сетям.

Оптические адаптеры стандарта 10BASE-FL могут устанавливаться в компь­ютеры с шинами ISA, PCI, МСА. Эти адаптеры позволяют отказаться от внеш­них преобразователей среды и от микротрансиверов. При установке этих адаптеров возможна реализация полнодуплексного режима обмена информа­цией. Для повышения универсальности в оптических адаптерах сохраняется воз­можность соединения по витой паре с разъемом RJ-45.

Для спецификации 100BASE-FX соединение концентратора и адаптера по оптоволокну осуществляется с использованием оптических соединителей типа SC или ST. Выбор типа оптического соединителя (SC или ST) зависит от того, новая или старая это инсталляция. Если соединители типа ST уже установлены, то их можно продолжать использовать. Однако в новых инсталляциях допуска­ется применение только соединителей типа SC.

Для этой спецификации выпускаются сетевые адаптеры, совместимые с шиной PCI. Адаптеры способны поддерживать как полудуплексный, так и пол­нодуплексный режим работы. Для облегчения настройки и эксплуатации на пе­реднюю панель адаптера вынесено несколько индикаторов состояния. Кроме того, существуют модели адаптеров, способные работать как по одномодовому, так и по многомодовому оптоволоконному кабелю.

Сетевые адаптеры для технологии Gigabit Ethernet предназначены для установ­ки в сервера и мощные рабочие станции. Для повышения эффективности работы они способны поддерживать полнодуплексный режим обмена информацией.

Адаптеры FDDI могут использоваться на разнообразных рабочих станциях и в устройствах межсетевого взаимодействия — мостах и маршрутизаторах. Су­ществуют адаптеры FDDI, предназначенные для работы со всеми распростра­ненными шинами: ISA, EISA, VESA Local Bus (VLB) и т. д. В сети FDDI такие устройства, как рабочие станции или мосты, подсоединяются к кольцу через адаптеры одного из двух типов: с двойным (DAS) или одиночным (SAS) под­ключением, Адаптеры DAS осуществляют физическое соединение устройств как с первичным, так и со вторичным кольцом, что повышает отказоустойчивость сети. Такой адаптер имеет два разъема (розетки) оптического интерфейса. Адап­теры SAS подключают рабочие станции к концентратору FDDI через одиночную оптоволоконную линию в звездообразной топологии. Эти адаптеры представля­ют собой плату, на которой наряду с электронными компонентами установлен оптический трансивер с разъемом (розеткой) оптического интерфейса.

Одно из преимуществ FDDI — поддержка протокола управления станцией Station Management (SMT), позволяющего адаптерам FDDI выполнять более широкий круг задач и быть «более самостоятельными». В отличие от средств управления адаптерами других высокоскоростных ЛВС, протокол SMT включен в спецификации FDDI. Для обеспечения правильной работы каждого из колец адаптеры, поддерживающие SMT, обмениваются информацией о трех уровнях FDDI данного кольца — уровне управления доступом к среде передачи (MAC), физическом уровне и уровне физической среды (Physical Medium Dependent). В SMT можно выделить три «сферы деятельности» при администрировании FDDI:

• Средства управления на основе кадров отвечают за сбор информации о текущем режиме работы сети FDDI;

• Контроль за соединениями охватывает физические соединения и сетевую топологию;

• Администрирование кольца включает слежение за характеристиками ло­гического кольца и его функционированием, например, за правильностью циркулирования маркера.

SMT позволяет адаптерам самостоятельно инициализировать свою работу, локализовывать ошибки, выполнять восстановление после сбоя, а также соби­рать данные о производительности. В других средах для выполнения подобных функций администраторы сетей вынуждены сами выдавать команды с управля­ющей консоли или прибегать к услугам анализатора протоколов.

Адаптеры для настольных систем, поддерживающие технологию ATM, не получили широкого распространения. Основной причиной такого положения дел является широкое распространение коммутируемого Ethernet и его прак­тически повсеместное господство в сетях рабочих групп. Простота реализа­ции сетей Ethernet и их значительно меньшая стоимость давно поставили вопрос о целесообразности разработки и производства адаптеров ATM для настольных систем. Среди других проблем, возникающих при подключении настольных систем к сетям ATM, следует упомянуть отсутствие драйверов, ограниченность спектра поддерживаемых типов шин и небольшой выбор фирм-производителей. Но главная причина, тормозящая развитие адаптеров ATM для настольных систем (точнее, не способствующая этому), пожалуй, заключается в том, что до сих пор не было разработано актуального, нужного пользователям приложения, которое работало бы только с технологией ATM и оправдывало бы все достаточно существенные затраты на ее внедрение в настольные системы.

Характерной чертой адаптеров ATM является поддержка шинной структуры устройств, подсоединяемых с их помощью к сети. Большинство адаптеров ис­пользует высокоскоростные каналы ввода-вывода, благодаря чему данные про­ходят через адаптер практически мгновенно. Компания Fore Systems предлагает наиболее широкий ассортимент изделий, которые, однако, поддерживают только оптоволоконные линии. Эти адаптеры могут функционировать на мощных рабо­чих станциях различных фирм — Digital Equipment, IBM, Hewlett-Packard, Sun и Silicon Graphics. Кроме того, данные продукты доступны в системах с шинами типа EISA или VMEbus. В моделях от Fore Systems используются 16-килобайтный бу­фер для данных, получаемых из сети, и 4-килобайтный буфер для данных, переда­ваемых в сеть. Другие фирмы предлагают АТМ-адаптеры для конкретных рабочих станций.