Технология ethernet

Ну и напоследок ответ на вопрос: какие устройства выбрать?

Выбор питающего устройства

Когда говорят о выборе устройства-источника для питания PoE, имеют в виду end-span, и обычно это коммутатор. Коммутатор — самый используемый вариант, они применяются и в IP телефонии, и видеонаблюдении, и при развешивании точек доступа, и при расстановке всевозможных датчиков охранных систем, контроллеров СКУД и так далее.

Тут важно учитывать несколько факторов:

1. Совместимость сверху вниз. То есть более современное устройство, поддерживающее последний стандарт IEEE 802.3bt может использоваться для подключения и питания более старых устройств. А вот наоборот — нет.
2. Удаленность PD (питаемых устройств). Помимо длины, которая есть «здесь и сейчас», стоит задуматься о будущем. Например, если будет расширяться складская территория, или намечается переезд офиса. Лучше заложить некоторый запас характеристик «на перспективу».
3. Управление устройствами. Помимо варианта ««зайти» на коммутатор и вручную выключить-включить питание», существуют и другие возможности управления, например, с использованием протокола LLDP для видеокамер.
4. Защита от импульсных перенапряжений (УЗИП) и других вредных факторов.

У Zyxel есть коммутаторы, которые советуют всем указанным выше требованиям. Это модели новой серии GS1350. Мы уже писали о них ранее Данная серия изначально позиционировалась как «Смарт-управляемые коммутаторы для систем видеонаблюдения» Однако они без проблем применяются и для других случаев, например, для питания телефонов, точек доступа и других устройств с PoE.

Рисунок 4. Специализированный управляемый коммутатор PoE GS1350-26HP.

Неуправляемые коммутаторы серии GS1300 также являются неплохим выбором. Подборку специализированных коммутаторов от Zyxel можно посмотреть на рисунке 5.

Рисунок 5. Модельный ряд управляемых и неуправляемых коммутаторов с поддержкой PoE от Zyxel.

Выбор устройства-потребителя

Обычно при выборе конечных устройств ориентируются на их потребительские характеристики, например, на качество картинки при выборе видеокамеры, поддержке Wi-Fi стандартов при выборе точек доступа и так далее.

Однако электропитание также накладывает свой отпечаток. Имеет смысл учитывать следующие факторы:

1. Экономичность устройства.
2. Возможности управления.
3. Цена и качество.

Важно! Несмотря на заявленную совместимость сверху вниз не стоит 100% уповать на эту возможность. В хорошем проекте источник питания и потребители должны поддерживать один стандарт, желательно самый актуальный, иметь полную совместимость, приобретаться в расчёте на использование новых технологий, например, Wi-Fi 6

Переделка целого куска инфраструктуры, гордо именуемая «модернизацией», чаще всего обходится дороже, чем некоторые дополнительные затраты на этапе внедрения.

Часто задаваемые вопросы о программном обеспечении Serial to Ethernet

Технология Serial to Ethernet используется для создания быстрых и надежных Ethernet соединений, позволяющих RS232, RS422 и RS485 устройствам взаимодействовать друг с другом и последовательными приложениями. Основной обязанностью этой технологии является передача данных, передаваемых по различным последовательным протоколам. Таким образом, устройства, использующие разнообразные последовательные протоколы, могут успешно обмениваться данными по сети.

Serial to Ethernet Connector может использоваться во многих различных сценариях, таких как:

• удаленный доступ к POS оборудованию
• создание более эффективных коммуникаций в системах промышленной автоматизации
• мониторинг удаленно расположенных научных устройств из центрального местоположения
• конфигурация сетевых устройств
• соединение с GPS и навигационными системами
• перенаправление последовательных соединений в виртуальную среду
• и много других.

Сервер и клиент, по сути, являются одним и тем же объектом. Связь протекает аналогично, если у вас есть несколько серверов, соединяющихся с одним клиентом, или наоборот — один сервер и несколько клиентов. С логической точки зрения часто имеет смысл использовать серверное соединение для совместного использования последовательных интерфейсов, а клиенты — для установления удаленного соединения с общими портами и устройствами.

1. Загрузите и установите Serial to Ethernet Connector на компьютер, который будет выполнять роль сервера. Это машина, которая содержит физический или виртуальный COM-порт, который будет использоваться совместно.
2. Запустите приложение и выберите New connection -> Server connection. Вам будет показано окно, в котором вы можете указать имя соединения, а также указать последовательный интерфейс, который будет создан, и порт TCP, который будет использоваться для мониторинга. Затем нажмите кнопку «Create connection».
3. Затем вам нужно установить программное обеспечение на компьютер, который будет подключаться к общему последовательному интерфейсу и действовать как клиентский компьютер. Выберите New connection -> Client connection и используйте IP-адрес сервера и порт TCP, указанные при создании соединения. Дополнительно, здесь вы можете создать виртуальные последовательные порте, указав имя порта и выбрав опцию «Create as virtual port».
4. Нажмите «Create client connection».

После создания клиентского соединения компьютер может получить доступ ко всем данным, передаваемым через физический последовательный интерфейс. Данные могут передаваться в обоих направлениях между реальным COM-портом сервера и виртуальным COM-портом клиента.

Ответ на этот вопрос зависит от программного решения, которое вы выбрали для отправки данных. Вам нужна программа, которая использует надежные методы шифрования для защиты ваших данных, и Serial to Ethernet Connector от Eltima выполняет эту функцию безупречно. Он чрезвычайно надежен, а его усовершенствованное шифрование защищает от несанкционированного доступа к вашим данным. Каждое соединение, созданное приложением, обеспечивает полностью безопасную передачу данных.

Serial to Ethernet Connector позволяет вам совместно использовать столько виртуальных и реальных последовательных портов, сколько вам необходимо одновременно.

Скорость интерфейсов RS-232 измеряется количеством бит, передаваемых в секунду (бит / с). Существует много разных скоростей связи, которые вы найдете в последовательной передаче, включая: 50, 75, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит / с. Биты запуска, остановки и контроля четности не имеют значения при определении эффективной скорости передачи последовательного соединения. Соединитель Serial to Ethernet полностью поддерживает скорость передачи данных через виртуальные порты, которые он создает, вплоть до 256000 бит / с.

Serial to Ethernet Connector может использовать локальную сеть для передачи данных между подключенными компьютерами и устройствами без использования Интернет соединения.

Общая схема

• SFP — 1G
• SFP+ — 10G
• QSFP — 40G
• CFP/CFP2/CFP4 — 100G

• 4 x SFP/SFP+
• 2 x QSFP
• 1 x CFP

тут

VITAFMCHSMC

Avago MiniPod

Avago Minipod

борде

Внешняя память

• DRAM: DDR, RLDRAM
• SRAM: QDR

External Memory Interface HandbookSelecting Your Memoryтут

• DRAM используют для создания больших буферов (под пакеты)
• SRAM:
  • таблицы/структуры принятий решения куда отправлять пакет
  • структуры для управления очередями
  • подсчет пакетной статистики (RMON и пр.)
• возможен гибридный подход — DRAM используют для хранения полезной нагрузки пакета, а в SRAM размещают только заголовок

Anatomy of Internet Routers

Simplex, Half Duplex, Full Duplex[править]

Симплексное соединение используют многие, если не все оптоволоконные соединения. Или, например, dial-up модемы.

Полудуплексный режим используется в некоммутируемом Ethernet и описан в IEEE 802.3. Вообще, это довольно распространенный режим для соединений с какой-то разделяемой средой (общей шиной в Ethernet).

Полнодуплексный режим используется в коммутируемом Ethernet и описан в IEEE 802.3u. При полнодуплексной передаче используется топология «точка-точка». Коллизии в этом случае не происходят, так как отправка и получение данных происходит по разным проводам.

Коллизия возникает, когда передатчики порта коммутатора и сетевого адаптера одновременно или почти одновременно начинают передачу своих кадров, считая, что изображенный на рисунке сегмент свободен. В результате строгого соблюдения правил разделения среды по протоколу Ethernet порт коммутатора и сетевой адаптер используют соединяющий их кабель в полудуплексном режиме, то есть по очереди — сначала кадр или кадры передаются в одном направлении, а затем в другом. При этом максимальная производительность сегмента Ethernet в 14880 кадров в секунду при минимальной длине кадра делится между передатчиком порта коммутатора и передатчиком сетевого адаптера. Если считать, что она делится пополам, то каждому предоставляется возможность передавать примерно по 7440 кадров в секунду.

Способность оборудования работать с максимальной скоростью в каждом направлении использовали разработчики коммутаторов в своих нестандартных реализациях технологий, получивших название полнодуплексных версий Ethernet.

После опробования полнодуплексной технологии на соединениях коммутатор-коммутатор разработчики реализовали ее и в сетевых адаптерах, в основном адаптерах Ethernet и Fast Ethernet. Многие сетевые адаптеры сейчас могут поддерживать оба режима работы, отрабатывая логику алгоритма доступа CSMA/CD при подключении к порту концентратора и работая в полнодуплексном режиме при подключении к порту коммутатора.
Однако, необходимо осознавать, что отказ от поддержки алгоритма доступа к разделяемой среде без какой-либо модификации протокола ведет к повышению вероятности потерь кадров коммутаторами, а, следовательно, к возможному снижению полезной пропускной способности сети (по отношению к переданным данным приложений) вместо ее повышения.

Применения FPGA-плат

DPI, фильтрация и фаервол

• Потоки, которым мы доверяем, либо решение по ним уже находится в таблице по FPGA, проходят насквозь чипа с небольшой задержкой, остальные копируются на CPU и там делается обработка.
• FPGA может снимать часть нагрузки с CPU и искать подозрительные сигнатуры у себя, например, по алгоритму Блума. У этого алгоритма есть вероятность ложно-положительного срабатывания, поэтому если в пакете нашлась строчка, на которую среагировал Блум, то такой пакет копируется на CPU для дополнительного анализа.
• На процессоре обрабатывается только тот трафик, который интересен — FPGA отбирает по заданным критериям пакеты (например, HTTP-запросы или SIP трафик) и копирует их на CPU, всё остальное (торренты, видео и пр.) проходят через FPGA без значительной задержки.

Анализ и захват трафика

в проекте мониторинга RTP-потоков

• Фильтрация по полям (типа 5-tuple): для отбора только того трафика, который интересен.
• Синхронизация по PTP, для аппаратного timestamping пакетов: защелкивается время, когда пришел пакет, и эта метка размещается в конец пакета. Затем на CPU можно посчитать, например, время отклика на запрос.
• Слайсинг — отрезание только необходимого куска данных (чаще всего это первые N байт от пакета — для того, чтобы копировать только заголовки, т.к. очень часто данные не очень интересны,).
• Буферизация пакетов:
  • если CPU не успевает записывать в случае каких-то берстов, то можно это сгладить, если разместить пакеты во внешней памяти на пару гигабайт
  • если мы хотим гарантировать запись пакетов в течении небольшого времени (например, после срабатывания триггера) — чаще всего применимо для больших скоростей (40G/100G).
• Раскидывания пакетов по очередям и ядрам CPU.

Cетевой ускоритель

Снижение нагрузки с CPU

• взять какой-то кусок данных
• засунуть в TCP, разбить на несколько пакетов, согласно MTU
• подставить заголовок (MAC/IP-адреса)
• рассчитать чексуммы IP и TCP (хотя большинство NIC это уже берут на себя)
• передать дескриптор в NIC

• следить за ответами
• перепосылать пакеты, если пакет потерялся
• снижать/повышать tcp-window и так далее

TCPUDPPLDA

Ускорение ответа

High Frequency Tradingэтой

IP-ядра«хотят еще меньшую задержку»

статьяспециальные железки

Ускорение вычислений

Algeronflowersэтой

HighLoad

заметкаA Reconfigurable Fabric for Accelerating Large-Scale Datacenter Servicesolgakuznet_msвыпуск

Разработка/отладка IP-ядер и софта

100G анализатора и балансировщика

• настройка FPGA (CSR: контрольно-статусные регистры) должна происходить через PCIe
• для linux’a FPGA с кучей интерфейсов должна выглядеть как сетевая карточка: необходимо написать драйвер(ы), и переброску пакетов c/на хост

девборда

Проводное подключение

Начнем с того, что подключаться к глобальной сети можно с помощью проводов или без них. Первый вариант, как правило, предполагает более высокую скорость и стабильность подсоединения. Но, как вы понимаете, он подходит в том случае, если вы собираетесь пользоваться интернетом стационарно. Так и есть? Для вас я расскажу о современных видах проводного подключения и что им предшествовало.

Dial-UP

Один из самых древних способов подключения к интернету. Помните времена, когда пользователи сидели в интернете, и из-за этого дозвониться по стационарному телефону им было невозможно? У них была коммутируемая связь.

Физически она выглядела так: у абонента был модем, который при подключении к интернету набирал номер пула и соединялся с устройством на станции провайдера. Скорость такого коннекта составляла 56 кбит/c. Причем тариф определялся не предоставляемыми услугами, а временем, проведенным в сети.

Это могло быть даже полчаса.

xDSL (ADSL, VDSL, SHDSL)

Первый широкополосный интернет. Что это значит? Данный тип подсоединения реализуется тоже посредством телефонной линии и модема, а точнее двух. Является более скоростным по сравнению с предшественником. Также когда абонент занимается интернет-серфингом, он доступен и по телефону. Это стало возможным за счет разделения частот для передачи данных и разговоров.

В названии семейства технологий символ «x» условно обозначает первую букву того или иного подвида. DSL с английского языка расшифровывается как Digital Subscriber Line, что в переводе — цифровая абонентская линия. Типы соединений отличаются между собой кодировкой информации и скоростью передачи данных. Самой высокопроизводительной считается ADSL — до 24 Мб/с.

Как вы понимаете, данное подключение уже не отвечает современным запросам, поэтому сейчас практически не встречается.

FTTx

Этот вид подключения — следующий этап в развитии широкополосной сети после xDSL. Работает он по такой схеме: в многоквартирном доме либо вблизи с частными домами ставится коммутатор, соединенный со станцией провайдера при помощи оптоволоконного провода; к дому клиента подводится витая пара, вставляемая либо сразу в компьютер, либо в роутер.

Под аббревиатурой FTTx собрано семейство видов интернета. Она расшифровывается как «fiber to the x», что в переводе — оптоволокно к точке «х». Вместо последнего символа могут быть указаны разные буквы:

• N (node) — сетевой узел.
• C/ K (curb/kerb) — означает: до квартала, микрорайона.
• DP (distribution point) — точка распределения.
• P (premises) — обобщенно: до помещения. Самый распространенный вариант, включает в себя 2 подвида: B (building) — кабель доходит до границы здания (фундамент, подвал, технический этаж), H (home) — непосредственно к квартире или дому.
• D/S (desktop/subscriber) — оптоволокно протягивается в медиаконвертер или терминал, находящийся вблизи рабочего стола абонента.

E/Z (telecom enclosure/zone) — подключение от серверного помещения к рабочему месту.

Семейство FTTx популярно в наши дни, потому что предполагает нормальное качество по приемлемой цене. Хотите получить в одном флаконе скоростной интернет, телевидение и телефонную связь? Выбирайте этот вариант. Если будут использованы все 8 жил в кабеле и хорошее оборудование, скорость вашего подключения может составлять до 1 Гбит/с.

Обратите внимание на альтернативный вариант. С помощью оптоволокна и витой пары выполняется подключение к глобальной сети и через другую технологию — Ethernet, которая также обеспечить высокоскоростную передачу данных со скоростью

Кстати, уже разработаны подвиды Ethernet с показателями в 2,5, 5, 10 Гбит/с и выше.

Еще одно семейство широкополосных подключений современного типа. В зависимости от способа подсоединения и скорости интернета вместо «х» пишутся другие буквы. Аббревиатура содержит в себе словосочетание «passive optical network», которое переводится как «пассивная оптическая сеть». На деле это выглядит как древовидная волоконно-кабельная архитектура, имеющая на узлах пассивные разветвления.

Проще говоря, используется один приемопередающий модуль для множества абонентов

Кабель прокладывается непосредственно к дому клиента и включается в медиаконвертер, терминал или sfp-модуль коммутатора. Следовательно, все его ресурсы используются одним человеком. Поэтому сбои интернета из-за перегрузки сети исключены.

Подключив xPON, вы сможете пользоваться гигабитным интернетом и другими услугами Tripple Play (кабельное ТВ и телефония).

Эволюция локальных сетей

В прошлом году ABB, Bosch Rexroth, B & R, Cisco, General Electric, KUKA, NI, Parker Hannifin, Schneider Electric, SEW-EURODRIVE и TTTech сотрудничали под эгидой Industrial Internet Consortium (IIC) и OPC Foundation (Object Linking and Embedding for Process Control), чтобы принять унифицированную архитектуру OPC через чувствительную ко времени сеть (OPC UA TSN). Группа компаний стремится сделать это единым стандартом для поддержки будущих поколений промышленных сетей.

Продолжение разработки стандартов будет иметь важное значение для развития Ethernet, особенно когда речь идет о безопасности. В игру вступает больше сетей безопасности

Компании теперь внедряют функции безопасности через Ethernet, по сравнению с отдельными системами.

Как и в большинстве случаев, при поиске решения с Ethernet вам необходимо задавать правильные вопросы

Важно знать время цикла, полосу пропускания и точность часов (если вы используете протокол, который их включает), чтобы убедиться, что сеть будет работать на скорости, необходимой для вашего приложения. Узнайте, какие типы архитектур и сетей используют другие компании, поскольку это напрямую влияет на совместимость оборудования

Некоторые производители предлагают оборудование для пробных испытаний, а другие компании делают сторонние продукты, чтобы помочь подключить изделия, которые могут плохо работать вместе. Например, Anybus является сторонним решением, которое может связываться между любой промышленной шиной, промышленным Ethernet или беспроводной сетью. Это может помочь наладить нормальную связь между оборудованием, которое плохо работает в паре друг с другом, или преодолеть технический разрыв между старыми и новыми машинами.

Другими факторами, которые необходимо учитывать, являются стандартное, открытое или модифицированное программное обеспечение и Ethernet. В конечном счете, поговорите со своими ИТ-специалистами и постарайтесь прийти к взаимопониманию. Не понимание преимуществ построения сети, ее топологии — может привести к тому, что одна машина сможет отключить всю линию.

Кроме того, аппаратное обеспечение и лицензирование могут привести к тому, что вы инвестируете больше денег, чем ожидали, если не уточните у поставщика с самого начала возможности модернизации и обновления оборудования для вашего конкретного случая. Именно здесь наличие квалифицированного профессионала на вашей стороне может помочь вам избежать ситуации — «Почему я не могу просто нажать кнопку и заставить ее работать!»