Ji°φ Peterka

Obr. 1: Obecnß p°edstava propojovacφho za°φzenφ

ZaΦn∞me nejprve pon∞kud obecn∞ji - co si sprßvn∞ p°edstavit pod tvrzenφm, ₧e dv∞ sφt∞ jsou vzßjemn∞ propojeny jednou na ·rovni fyzickΘ vrstvy, jindy na ·rovni vrstvy linkovΘ Φi vrstvy sφ¥ovΘ, a jindy a₧ na ·rovni aplikaΦnφ vrstvy? Vápraxi je to v₧dy tak, jak naznaΦuje dneÜnφ prvnφ obrßzek - mezi vzßjemn∞ propojovan²mi Φßstmi (cel²mi sφt∞mi Φi kabelov²mi segmenty), kterΘ mohou b²t dv∞ nebo jich m∙₧e b²t vφce, se v₧dy nachßzφ urΦitΘ "propojovacφ za°φzenφ". To ale m∙₧e fungovat vφce r∙zn²mi zp∙soby, a prßv∞ tento zp∙sob fungovßnφ "propojovacφho za°φzenφ" je urΦujφcφ pro charakter vzßjemnΘho propojenφ dφlΦφch sφtφ: pokud propojovacφ za°φzenφ dokß₧e pracovat pouze sáp°enosov²mi protokoly fyzickΘ vrstvy, pak je oznaΦovßno jako opakovaΦ (zßhy pochopφme proΦ), a sφt∞ kterΘ propojuje pak jsou propojeny na ·rovni fyzickΘ vrstvy. Pokud propojovacφ za°φzenφ pracuje i sáprotokoly linkovΘ vrstvy, tj. dokß₧e rozpoznat a interpretovat jednotlivΘ rßmce a p°i svΘ prßci se °φdit jejich obsahem, pak se jednß o propojovacφ za°φzenφ oznaΦovanΘ jako most (bridge) Φi switch, a jφm propojenΘ sφt∞ jsou propojenΘ na ·rovni linkovΘ vrstvy. Analogicky pro vrstvu sφ¥ovou a sm∞rovaΦe (router-y), a vrstvy aplikaΦnφ a brßny (angl. gateways). Krom∞ toho existuje i jedna dalÜφ kategorie propojovacφch za°φzenφ, tzv. rozboΦovaΦe (anglicky: hub-s) - tato kategorie je charakteristickß tφm, ₧e nemß apriorn∞ definovan² zp∙sob fungovßnφ (podrobn∞ji vásamostatnΘm modulu).

OpakovaΦ opakuje ....

Propojit dv∞ dφlΦφ sφt∞ na ·rovni fyzickΘ vrstvy tedy znamenß zapojit mezi n∞ za°φzenφ zvanΘ opakovaΦ (anglicky: repeater). Toto za°φzenφ si lze p°edstavit jako jednoduch² digitßlnφ zesilovaΦ, kter² si vÜφmß jednotliv²ch p°enßÜen²ch bit∙, ale jeho inteligence ji₧ nesahß tak daleko, aby chßpal, co tyto bity znamenajφ.

Pot°eba opakovaΦ∙ vychßzφ zátvrdΘ fyzikßlnφ reality, o kterΘ jsme se zmi≥ovali ji₧ vá5. modulu tohoto serißlu - p°i ka₧dΘm p°enosu signßlu reßlnou (ne-ideßlnφ) p°enosovou cestou dochßzφ káurΦitΘmu ·tlumu, zkreslenφ a dalÜφm formßm "poka₧enφ" p°enßÜenΘho signßlu. Vzhledem kátomu pak nenφ mo₧nΘ p°enßÜet tyto signßly na libovoln∞ velkou vzdßlenost, proto₧e po p°ekroΦenφ urΦitΘ hranice by "poÜkozenφ" signßlu ji₧ bylo tak v²znamnΘ, ₧e toho neumo₧≥ovalo domyslet si co signßl m∞l reprezentovat (a tudφ₧ by nebylo mo₧nΘ jej ani dostateΦn∞ zrekonstruovat). KonkrΘtnφ hranice "dosahu" je samoz°ejm∞ zßvislß na mnoha faktorech (zejmΘna na povaze p°enosovΘho mΘdia, charakteru p°enßÜenΘho signßlu, p°enosovΘ rychlosti atd.), ale v₧dy existuje. Vápraxi pak zátΘto hranice vypl²vß i to, ₧e nap°φklad p°i kabelov²ch rozvodech nenφ mo₧nΘ pou₧φt libovoln∞ dlouh² ·sek souvislΘho kabelu - nap°φklad váp°φpad∞ klasickΘho desetimegabitovΘho Ethernetu a tzv. tenkΘho koaxißlnφho kabelu je p°φsluÜnß hranice 185 metr∙, p°i pou₧itφ tzv. kroucenΘ dvoulinky dokonce jen 100 metr∙ atd. Pokud je t°eba p°φsluÜnou hranici p°ekonat, je nutnΘ pou₧φt dva nebo vφce kabelov²ch segment∙, a vzßjemn∞ je propojit (alespo≥) prost°ednictvφm opakovaΦe.

OpakovaΦ pak v∙Φi p°enßÜenΘmu signßlu funguje jako "regenerßtor" - utlumen² a zkreslen² signßl, kter² zájednΘ strany (z jednoho kabelovΘho segmentu) p°ijφmß, regeneruje (zesφlφ, znovu sprßvn∞ vytvaruje a tφm odstranφ vzniklΘ zkreslenφ, ....), a znovu vyÜle do ostatnφch kabelov²ch segment∙.

D∙le₧itΘ je ovÜem uv∞domit si, ₧e opakovaΦ musφ rozesφlat regenerovan² signßl pauÜßln∞ do vÜech jemu znßm²ch segment∙, a nem∙₧e provßd∞t ₧ßdnou selekci. D∙vodem je jeho "nφzkß inteligence" - jeliko₧ pracuje pouze na ·rovni fyzickΘ vrstvy a vÜφmß si pouze jednotliv²ch bit∙, nechßpe jejich v²znam, a nedokß₧e tudφ₧ urΦit, od koho jednotlivΘ bity i celΘ jejich skupiny pochßzφ a komu jsou urΦeny. Proto musφ vÜechno, co "zaslechne" zákterΘhokoli svΘho vstupu, okam₧it∞ "rozhlßsit" (zopakovat) do vÜech ostatnφch segment∙.

Chovßnφ opakovaΦ∙

Pro sprßvnΘ pochopenφ opakovaΦ∙ je vhodnΘ si je p°edstavovat skuteΦn∞ jako digitßlnφ zesilovaΦe, kterΘ pr∙b∞₧n∞ regenerujφ p°enßÜen² signßl (vÜak se jim takΘ n∞kdy °φkß i "regeneraΦnφ zesilovaΦe"). D∙le₧itΘ je uv∞domit si, ₧e fungujφ váreßlnΘm Φase, a jsou pro p°enßÜen² signßl "pr∙b∞₧n∞ pr∙chozφ" - samoz°ejm∞ a₧ na velmi malΘ ΦasovΘ zpo₧d∞nφ, danΘ "pr∙chodnostφ" vnit°nφch elektronick²ch obvod∙ opakovaΦe.

OpakovaΦe takΘ neobsahujφ ₧ßdnou vnit°nφ pam∞¥, do kterΘ by si uklßdaly p°enßÜenß data (by¥ doΦasn∞). I zátohoto faktu pak vypl²vß, ₧e opakovaΦe mohou propojovat pouze takovΘ segmenty, kterΘ pracujφ se stejnou p°enosovou rychlostφ - nikoli t°eba segment klasickΘho desetimegabitovΘho a stomegabitovΘho Ethernetu (k tomu u₧ je nutnΘ za°φzenφ fungujφcφ alespo≥ na ·rovni linkovΘ vrstvy, nap°. tzv. switch).

DalÜφ d∙le₧itou vlastnostφ opakovaΦ∙, kterß vypl²vß zájejich fungovßnφ na ·rovni fyzickΘ vrstvy, je skuteΦnost ₧e musφ p°enßÜet i takovΘ v∞ci, kterΘ by leckdy nebylo vhodnΘ p°enßÜet zájednoho segmentu do druhΘho. CharakteristickΘ je to zejmΘna váp°φpad∞ Ethernetu a jeho p°φstupovΘ metody CSMA/CD, kterß zajiÜ¥uje vzßjemnou koordinaci jednotliv²ch uzl∙ vásituacφch, kdy se uchßzφ o prßvo vysφlat po sdφlenΘm p°enosovΘm mΘdiu. Vzhledem kácelkovΘ povaze Ethernetu a metody CSMA/CD p°itom m∙₧e dochßzet kátzv. kolizφm, neboli situacφm kdy skuteΦn∞ zaΦne vysφlat vφce uzl∙ najednou (a tato nep°φjemnß situace se °eÜφ a₧ nßsledn∞, po jejφm vzniku). OpakovaΦe ale nejsou pro jednotlivΘ komunikujφcφ uzly v∙bec viditelnΘ (alespo≥ váEthernetu), a pro sprßvnΘ fungovßnφ metody CSMA/CD je proto nutnΘ, aby opakovaΦe nezasahovaly negativn∞ do pravidel vzßjemnΘ komunikace jednotliv²ch uzl∙ - co₧ mj. znamenß to, ₧e opakovaΦ nesmφ zastavit v²skyt kolize a "izolovat" jej vátom segmentu, kde kán∞mu doÜlo. Mφsto toho musφ kolizi Üφ°it i do vÜech ostatnφch kabelov²ch segment∙, ke kter²m mß p°φstup. Ze vÜech t∞chto segment∙ tak vlastn∞ vznikß jedna tzv. koliznφ domΘna (collision domain) - pokud kterΘkoli dva uzly ve stejnΘ koliznφ domΘn∞ zaΦnou vysφlat souΦasn∞, dochßzφ ke kolizi kterß se t²kß celΘ koliznφ domΘny a znemo₧≥uje souΦasnou komunikaci kter²chkoli jin²ch uzl∙ ve stejnΘ koliznφ domΘn∞. DomyÜleno do d∙sledku to pak znamenß, ₧e vÜechny uzly váurΦitΘ koliznφ domΘn∞ spoleΦn∞ sdφlφ p°enosovou kapacitu 10 megabit∙ za sekundu (pohybujeme-li se stßle váprost°edφ klasickΘho Ethernetu).

Kolik smφ b²t opakovaΦ∙

Obr. 2: Topologie sápßte°nφm segmentem a v∞tÜφm poΦtem opakovaΦ∙

Zajφmavou otßzku jist∞ je, zda váurΦitΘ soustav∞ vzßjemn∞ propojen²ch kabelov²ch segment∙ m∙₧e b²t libovoln² poΦet opakovaΦ∙, nebo zda existuje n∞jakΘ principißlnφ omezenφ na jejich poΦet. Z∙staneme-li váprost°edφ Ethernetu, pak zde takovΘto omezenφ skuteΦn∞ existuje, a je dßno p°edevÜφm koncepcφ p°φstupovΘ metody CSMA/CD, pou₧φvanΘ váEthernetu. Ta toti₧ ke svΘmu fungovßnφ vy₧aduje dodr₧et urΦitΘ ΦasovΘ zßvislosti - nap°φklad garanci maximßlnφ doby, za kterou se uzel na jednom "konci" dozvφ o situaci, ke kterΘ doÜlo na "opaΦnΘm konci", zejmΘna o v²skytu kolize. P°φsluÜnß maximßlnφ doba je p°itom pevn∞ zabudovßna do definice Ethernetu (je dßna v jeho standardu), a p°i uvß₧enφ koneΦnΘ rychlosti Üφ°enφ signßlu p°enosov²m mΘdiem a zpo₧d∞nφ signßlu pr∙chodem opakovaΦe pak zájejφ konkrΘtnφ hodnoty vychßzφ i konkrΘtnφ limit na maximßlnφ "dΘlku" koliznφ domΘny (tedy i na poΦet opakovaΦ∙ a jimi propojen²ch segment∙). Váprvnφm p°iblφ₧enφ v²slednΘ pravidlo znφ, ₧e mezi libovoln²mi dv∞ma uzly váEthernetu nesmφ b²t vφce jak dva opakovaΦe. To pln∞ postaΦuje pro "pßte°nφ" topologie takovΘho typu, jakΘ naznaΦuje obrßzek Φ. 2. P°esn∞ji ale pravidlo o maximßlnφm poΦtu opakovaΦ∙ povoluje a₧ p∞t kabelov²ch segment∙, mezi nimi a₧ Φty°i opakovaΦe, ale dva záp∞ti segment∙ nesmφ b²t nijak "obydlenΘ" (nesmφ kánim b²t p°ipojenΘ ₧ßdnΘ uzly - mohou to b²t nap°φklad optickΘ "propojovacφ" segmenty).