Ji°φ Peterka

Ujasn∞me si nejprve, v Φem je podstata problΘmu: jde o to samΘ, na co jsme ji₧ jednou narazili, a to ve t°etφm dφlu tohoto modulu, kdy₧ jsme si vysv∞tlovali, jak se mß chovat uzel kter² se dostal do kolize. Nesmφ okam₧it∞ p°estat vysφlat, ale musφ naopak jeÜt∞ n∞jakou chvφli ve vysφlßnφ pokraΦovat, tak aby kolizi mohly zaznamenat i vÜechny ostatnφ uzly, kter²ch se to m∙₧e t²kat. VÜe je p°itom vypoΦφtßno tak, aby vzhledem ke koneΦnΘ rychlosti Üφ°enφ signßlu a maximßlnφ mo₧nΘ vzdßlenosti, po kterou se signßl Üφ°φ, m∞l ka₧d² uzel mo₧nost zaregistrovat kolizi nejpozd∞ji do takovΘ doby, kterß odpovφdß p°enosu 64 byt∙ (resp. 512 bit∙), m∞°eno od zahßjenφ vysφlßnφ prvnφm ·Φastnφkem kolize. T∞chto 64 byt∙ vytvß°φ "koliznφ okΘnko", b∞hem kterΘho jeÜt∞ m∙₧e vysφlajφcφmu n∞kter² jin² uzel "skoΦit do °eΦi" (vyvolßnφm kolize). Naopak po uplynutφ tohoto koliznφho okΘnka ji₧ mß vysφlajφcφ jistotu, ₧e ke kolizi nedojde.

Nynφ ale zp∞t k naÜemu problΘmu: pravidlo o 64 bytech, od kterΘho je mimochodem odvozena i minimßlnφ velikost EthernetovΘho rßmce, samoz°ejm∞ platφ beze zm∞ny jak v desetimegabitovΘm, tak i ve stomegabitovΘm Ethernetu. V obou ale odpovφdß jinak velikΘmu ΦasovΘho ·seku: p°i rychlosti deseti megabit∙ za sekundu zabere p°enos zmφn∞n²ch 64 byt∙, alias 512 bit∙ celkem 51,2 mikrosekundy. P°i rychlosti desetkrßt v∞tÜφ to naopak zabere desetkrßt kratÜφ dobu, tj. 5,12 mikrosekund. V obou p°φpadech se ale musφ stihnout to, aby se signßl rozÜφ°il tam a zp∞t po svΘ nejdelÜφ mo₧nΘ trase, aby se informace o p°φpadnΘ kolizi korektnφm zp∙sobem dostala ke vÜem uzl∙m, kter²ch se t²kß. No a prßv∞ to je d∙vod, proΦ se u rychlΘho Ethernetu setkßme s menÜφm dosahem, ne₧ u Ethernetu desetimegabitovΘho.

OpakovaΦe v rychlΘm Ethernetu

Ne₧ se ale dostaneme ke konkrΘtnφm pravidl∙m, kterß definujφ maximßlnφ mo₧n² rozsah rychlΘho Ethernetu, musφme si nejprve °φci, jak je to v rychlΘm Ethernetu s opakovaΦi. Tato za°φzenφ, fungujφcφ na ·rovni fyzickΘ vrstvy, toti₧ kolize propouÜt∞jφ, a proto se zapoΦφtßvajφ do ·seku, kterΘho se t²kß v²Üe naznaΦenΘ omezenφ. Pro ·plnost jeÜt∞ dodejme, ₧e obecn∞ se tomuto ·seku °φkß koliznφ domΘna (collision domain), a je to vÜe, co je spojeno pomocφ opakovaΦ∙ (a co konΦφ na nejbli₧Üφm mostu, switchi Φi sm∞rovaΦi).

Pro rychl² Ethernet (100BaseT) existujφ dva druhy opakovaΦ∙, povinn∞ oznaΦovanΘ °φmsk²mi Φφslicemi I a II. OpakovaΦ t°φdy I se vyznaΦuje tφm, ₧e se sna₧φ rozpoznßvat jednotlivΘ bity, kterΘ skrz n∞j prochßzφ - co₧ znamenß, ₧e musφ rozum∞t zp∙sobu jak²m jsou p°i p°enosu po jednotliv²ch p°enosov²ch cestßch znßzorn∞ny (k≤dovßny), a musφ je um∞t "dek≤dovat". Dφky tomu takov²to opakovaΦ m∙₧e propojovat segmenty vytvo°enΘ z r∙zn²ch p°enosov²ch cest - nap°φklad z optick²ch vlßken (dle standardu 100BaseFX) a kroucenΘ dvoulinky kategorie 3 (dle standardu 100BaseF4, viz minule). Nev²hodou je ale skuteΦnost, ₧e "interpretovßnφ" jednotliv²ch bit∙ je zßle₧itostφ relativn∞ slo₧itou, kterß zp∙sobuje urΦitΘ (relativn∞ velkΘ) zpo₧d∞nφ signßlu p°i jeho pr∙chodu tφmto opakovaΦem. V d∙sledku toho pak smφ b²t v ka₧dΘ koliznφ domΘn∞ nejv²Üe jeden takov²to opakovaΦ.

OpakovaΦ t°φdy II se vyznaΦuje tφm, ₧e se naopak nesna₧φ interpretovat jednotlivΘ bity kterΘ skrz n∞j prochßzφ - nezab²vß se tφm, jak jsou k≤dovßny, resp. "nerozk≤dovßvß" p°φsluÜn² signßl, a pouze jej zesiluje. Dφky tomu m∙₧e tento opakovaΦ fungovat rychleji, resp. vytvß°et menÜφ zpo₧d∞nφ prochßzejφcφmu signßlu, a v d∙sledku toho mohou b²t v jednΘ koliznφ domΘn∞ a₧ dva takovΘto opakovaΦe. Na druhΘ stran∞ danφ, kterou za zp∙sob svΘho fungovßnφ platφ, je jeho neschopnost propojit mezi sebou segmenty z p°enosov²ch cest pou₧φvajφcφch r∙znΘ k≤dovßnφ datov²ch bit∙. Jeliko₧ standardy 100BaseTX (kroucenß dvoulinka kategorie 5) a 100BaseFX (optickß vlßkna) pou₧φvajφ stejnΘ k≤dovßnφ, zatφmco standard 100BaseT4 jinΘ, dokß₧e opakovaΦ t°φdy II propojit mezi sebou nap°φklad optick² segment a segment na kroucenΘ dvoulince kategorie 5, ale u₧ ne t°eba optick² segment a segment na kroucenΘ dvoulince kategorie 3.

Pravidla pro stanovenφ maximßlnφho dosahu

Nynφ, po ujasn∞nφ podstaty opakovaΦ∙ v rychlΘm Ethernetu, se ji₧ m∙₧eme zmφnit o zp∙sobu jak²m je zde urΦen maximßlnφ dosah - p°esn∞ji maximßlnφ velikost koliznφ domΘny. Z ·vodu ji₧ vφme, ₧e hlavnφm omezujφcφm faktorem je pot°eba "vejφt se" do koliznφho okΘnka velikosti 512 bit∙, odpovφdajφcφho 5,12 mikrosekundy. Jeden mo₧n² p°φstup tedy je vzφt jednotlivΘ komponenty, zjistit k jak²m zpo₧d∞nφm na nich dochßzφ, vÜe seΦφst pro cestu signßlu tam a zp∞t (p°idat i urΦitou rezervu), a pak se podφvat jestli je v²sledek pod magickou hranicφ odpovφdajφcφ 512 bit∙, resp. 5,12 mikrosekundy. V praxi lze pou₧φt typickΘ hodnoty: nap°φklad zpo₧d∞nφ na jednom opakovaΦi t°φdy I odpovφdß dΘlce 140 bit∙, zatφmco na opakovaΦi t°φdy II se vÜemi porty TX/FX 92 bit∙m, a na opakovaΦi s alespo≥ jednφm portem T4 pouze 67 bit∙m. Optick² kabel, dφky koneΦnΘ rychlosti Üφ°enφ sv∞tla, vytvß°φ zpo₧d∞nφ odpovφdajφcφ p°esn∞ 1 bitu na jeden metr svΘ dΘlky, zatφmco kroucenß dvoulinka kategorie 3 zpo₧d∞nφ 1,14 bitu, a dvoulinka kategorie 5 zpo₧d∞nφ 1,112 bitu na metr atd. V praxi ale mohou platit i p°esn∞jÜφ hodnoty, kterΘ by m∞l b²t schopen poskytnout v²robce konkrΘtnφho opakovaΦe, kabelu atd.

Prßv∞ popsan² v²poΦet, kter² jsme si jen naznaΦili pro celkovou p°edstavu o jeho podstat∞ (ve skuteΦnosti je pon∞kud detailn∞jÜφ), m∙₧e b²t pro praktickΘ pou₧itφ p°φliÜ komplikovan². Proto existuje jeÜt∞ dalÜφ mo₧n² p°φstup ke stanovenφ maximßlnφho mo₧nΘho rozsahu koliznφ domΘny, kter²m je aplikovßnφ p°edem stanoven²ch (vypoΦφtan²ch) pravidel. Ta vychßzφ z nßsledujφcφch premis (kterΘ berou v ·vahu i dalÜφ faktory ne₧ jen pouhΘ ΦasovΘ zßvislosti):

• Äßdn² segment z kroucenΘ dvoulinky nesmφ b²t delÜφ ne₧ 100 metr∙
• Äßdn² optick² segment nesmφ b²t delÜφ ne₧ 412 metr∙.
• DΘlka tzv. MII kabel∙ (mezi sφ¥ovou kartou a transceiverem, pokud jsou pou₧ity externφ transceivery), nesmφ b²t delÜφ ne₧ 0,5 metru.

Aplikacφ t∞chto pravidel, s uvß₧enφm zpo₧d∞nφ na jednotliv²ch opakovaΦφch a mo₧nostφ jejich pou₧itφ, pak vychßzφ nßsledujφcφ tabulka (podle http://www.ots.utexas.edu/ethernet/100quickref/ch14qr_5.html):

Typ opakovaΦe	Dvoulinka	OptickΘ vlßkno	Dvoulinka+vlßkno (T4+FX)	Dvoulinka+vlßkno (FX+TX)
Äßdn² (p°φmΘ spojenφ)	100 m	412 m	nelze	Nelze
1x t°φda I	200 m	272 m	231 (p°i 100m TX)	260,8 (p°i 100M T4)
1x t°φda II	200 m	320 m	Nelze	308,8 m (p°i 100M T4)
2x t°φda II	205 m	228 m	Nelze	216,2 m (p°i 100M T4)

Pln∞ duplexnφ rychl² Ethernet

Nesmφrn∞ zajφmav² vliv mß na mo₧n² maximßlnφ dosah rychlΘho Ethernetu jeho pln∞ duplexnφ varianta. Ta je z principißlnφch d∙vod∙ mo₧nß jen nad kabelß₧i z kroucenΘ dvoulinky kategorie 5 a nad optick²mi vlßkny (kterΘ pou₧φvajφ dv∞ p°enosovΘ cesty, ka₧dou jednosm∞rn²m zp∙sobem), tedy pro standardy 100BaseTX a 100BaseFX. Naproti tomu varianta s kroucenou dvoulinkou kategorie 3 (100BaseT4) vy₧aduje 4 pßry kroucen²ch vodiΦ∙, a p°i p°enosu je pou₧φvß vÜechny souΦasn∞ pro p°enos jednφm sm∞rem, tak₧e mo₧nost souΦasnΘho obousm∞rnΘho p°enosu zde nep°ipadß v ·vahu.

D∙le₧itΘ ale je, ₧e jakmile rychl² Ethernet (dle 100BaseTX nebo FX) funguje pln∞ duplexn∞, pak nem∙₧e b²t provozovßn po sdφlenΘm segmentu (ale pouze po dedikovanΘm segmentu, na kterΘm nem∙₧e z principu dochßzet ke kolizφm, proto₧e je nemß kdo vyvolat). Mechanismus detekce kolizφ zde dokonce musφ b²t odstran∞n, proto₧e jinak by souΦasn∞ probφhajφcφ p°φjem a vysφlßnφ interpretoval prßv∞ jako kolizi. V d∙sledku toho ale odpadß d∙vod, kv∙li kterΘmu vychßzφ dosti nep°φjemnß omezenφ velikosti koliznφ domΘny. V p°φpad∞ pln∞ duplexnφho Ethernetu se pak uplat≥ujφ u₧ jen dalÜφ faktory typu ·tlumu, kterΘ ale dovolujφ nap°φklad na mnohovidovΘm optickΘm vlßknu dosßhnout jednφm souvisl²m kabelov²m segmentem a₧ nap°φklad na vzdßlenost 2 km.