ARCNET - ARCNET

Attached Resource Computer NETwork ( ARCNET nebo ARCnet ) je komunikační protokol pro lokální sítě . ARCNET byl první široce dostupný síťový systém pro mikropočítače ; v 80. letech se stala populární pro úkoly automatizace kanceláří. Později byl aplikován na vestavěné systémy, kde jsou zvláště užitečné určité funkce protokolu.

Image
Adaptér ARCNET pro počítač Amiga 500 . Malá karta vedle ní má velikost kreditní karty

Dějiny

ARCNET byl vyvinut hlavním vývojovým inženýrem Johnem Murphym v Datapoint Corporation v roce 1976 pod Victorem Poorem a oznámen v roce 1977. Původně byl vyvinut pro připojení skupin jejich terminálů Datapoint 2200 k rozhovoru se sdíleným 8 "disketovým systémem. Byl to první volně klastrovaný systém založený na LAN, nevytvářející žádné předpoklady o typu počítačů, které budou připojeny. To bylo v kontrastu se současnými většími a dražšími počítačovými systémy, jako je DECnet nebo SNA , kde byla připojena homogenní skupina podobných nebo proprietárních počítačů jako klastr .

Sběrnicový protokol pro předávání tokenů této sítě pro sdílení I/O zařízení byl následně aplikován na umožnění vzájemné komunikace uzlů zpracování pro účely škálovatelnosti obsluhy souborů a výpočetní techniky. Aplikaci lze vyvinout v DATABUSU, patentovaném jazyce COBOL podobném Datapointu, a nasadit ji na jeden počítač s hloupými terminály. Když počet uživatelů přerostl kapacitu původního počítače, mohly být prostřednictvím ARCNET připojeny další počítače s výpočetními prostředky, které provozovaly stejné aplikace a přistupovaly ke stejným datům. Pokud by bylo potřeba více úložiště, mohly by být také připojeny další počítače s prostředky na disku. Tento přírůstkový přístup přinesl nové základy a do konce 70. let (před tím, než byl v roce 1981 oznámen první počítač IBM PC) bylo po celém světě komerčně využíváno více než deset tisíc instalací ARCNET LAN a společnost Datapoint se stala společností Fortune 500. Jelikož mikropočítače ovládly průmysl, byla osvědčená a spolehlivá ARCNET nabízena také jako levná LAN pro tyto stroje.

ARCNET zůstal majetkem až do začátku 80. let minulého století. V té době to nezpůsobovalo obavy, protože většina síťových architektur byla proprietární. Přechod na nechráněné, otevřené systémy začal jako reakce na dominanci společnosti International Business Machines (IBM) a její Systems Network Architecture (SNA). V roce 1979 byl zveřejněn referenční model propojení otevřených systémů ( model OSI ). Poté, v roce 1980, vydaly společnosti Digital, Intel a Xerox (konsorcium DIX) otevřený standard pro ethernet, který byl brzy přijat jako základ standardizace IEEE a ISO. IBM odpověděla tím, že navrhla Token Ring jako alternativu k ethernetu, ale udržovala tak těsnou kontrolu nad standardizací, že se konkurenti při jeho používání obávali. ARCNET byl levnější než oba, spolehlivější, flexibilnější a koncem 80. let měl tržní podíl přibližně stejný jako ethernetový. Tandy/Radio Shack nabídl ARCNET jako médium pro sdílení aplikací a souborů pro jejich počítačové modely TRS-80 Model II , Model 12 , Model 16 , Tandy 6000 , Tandy 2000 , Tandy 1000 a Tandy 1200. V ROM modelu 4P byly také háčky pro zavádění ze sítě ARCNET.

Když se ethernet přesunul z koaxiálního kabelu na kroucenou dvojlinku a topologii kabeláže „propojených hvězd“ založenou na aktivních rozbočovačích , stala se mnohem atraktivnější. Jednodušší kabeláž v kombinaci s vyšší surovou rychlostí ethernetu ( 10 Mbit/s ve srovnání s 2,5 Mbit/s u ARCnet) pomohla zvýšit poptávku po ethernetu a jak na trh vstupovalo více společností, cena ethernetu začala klesat - a ARCNET (a Token Ring) svazky se zužovaly.

V reakci na potřeby větší šířky pásma a výzvu ethernetu vyvinul Datapoint nový standard s názvem ARCnet Plus, který byl zaveden v roce 1992. ARCnet Plus běžel rychlostí 20 Mbit/s a byl zpětně kompatibilní s původním vybavením ARCnet. V době, kdy byly produkty ARCnet Plus připraveny na trh, však Ethernet zachytil většinu síťového trhu a uživatelé měli jen malou pobídku, aby se vrátili zpět na ARCnet. Výsledkem bylo, že bylo vyrobeno jen velmi málo produktů ARCnet Plus. Ty, které byly postaveny, hlavně Datapointem, byly drahé a těžko se sháněly.

ARCNET byla nakonec standardizována jako ANSI ARCNET 878.1. Zdá se, že to bylo, když se název změnil z ARCnet na ARCNET. Na trh vstoupily další společnosti, zejména Standard Microsystems, kteří vyráběli systémy založené na jediném čipu VLSI , původně vyvinutém jako vlastní LSI pro Datapoint, ale později je společnost Standard Microsystems dala k dispozici dalším zákazníkům. Datapoint se nakonec dostal do finančních potíží a nakonec přešel na videokonference a (později) vlastní programování na vloženém trhu.

I když se ARCNET nyní pro nové obecné sítě používá jen zřídka, zmenšující se instalovaná základna stále vyžaduje podporu - a zachovává si místo v průmyslové kontrole.

Popis

Původní ARCNET používal koaxiální kabel RG-62/U s impedancí 93 Ω a pasivní nebo aktivní rozbočovače v hvězdicové topologii sběrnice . V době své největší popularity to byla významná výhoda ARCNET oproti ethernetu. Hvězdicově zapojenou sběrnici bylo mnohem snazší stavět a rozšiřovat (a byla snadněji udržovatelná) než tehdejší neohrabaný lineární sběrnicový ethernet. Topologie kabeláže „propojených hvězd“ usnadnila přidávání a odebírání uzlů bez výpadku celé sítě a mnohem snadněji diagnostikovala a izolovala selhání v rámci komplexní LAN.

Další významnou výhodou ARCNET oproti ethernetu byla kabelová vzdálenost. Vedení koaxiálního kabelu ARCNET se může prodloužit o 610 m (2 000 stop) mezi aktivními rozbočovači nebo mezi aktivním rozbočovačem a koncovým uzlem, zatímco v té době nejpoužívanější „tenký“ ethernet RG-58 (50 Ω) byl omezen na maximální počet 185 m (607 stop) od konce do konce.

ARCNET měl tu nevýhodu, že vyžadoval aktivní nebo pasivní rozbočovač mezi uzly, pokud bylo v síti více než dva uzly, zatímco tenký ethernet umožňoval rozmístění uzlů kdekoli podél lineárního koaxiálního kabelu. Pasivní rozbočovače ARCNET však byly velmi levné a skládaly se z jednoduchého, malého, bezmotorového boxu se čtyřmi porty, zapojeného dohromady s více než čtyřmi diskrétními odpory, takže nevýhoda nebyla významná. Tuto nevýhodu lze také považovat za výhodu, často byly náklady na 4portový pasivní rozbočovač ARCNET nižší než náklady na 4 konektory BNC Tee a 2 terminátory, které tenký ethernet vyžaduje k připojení 4 počítačů, a na rozdíl od konektorů BNC Tee, které by někdy mohly v počátcích ethernetu bylo obtížné získat pasivní rozbočovač ARCNET, který lze snadno vyrobit v terénu s 9 snadno dostupnými součástmi (4 konektory, 4 odpory a krabice, do které je lze vložit).

Pasivní rozbočovače omezovaly vzdálenost mezi uzlem a aktivním rozbočovačem na 30 m (100 stop). Pasivní rozbočovač nelze připojit přímo k jinému pasivnímu rozbočovači. Nevyužité porty na obou typech hubů musely být ukončeny speciálním konektorem. Tento speciální konektor, nazývaný terminátor, není nic jiného než konektor BNC s odporem 93 ohmů. Tenký ethernet také vyžaduje téměř identické terminátory na 2 koncích terminálu, jediný rozdíl je v tom, že ethernet používá odpor 50 ohmů.

Aby se snížily náklady a současně umožňovalo pokrytí v široké oblasti, bylo běžnou praxí použít jeden nebo více propojených aktivních rozbočovačů, z nichž každý poskytoval pokrytí uzlů, které nebyly vzdáleny více než 60 m (200 stop). Kabel byl veden z každého portu aktivních rozbočovačů na jiné místo ne více než 30 m (100 ft) pryč. Na konec kabelu by pak byl připojen pasivní rozbočovač a kabely by vedly lokálně z pasivního rozbočovače, což by umožnilo připojení až tří uzlů. Tímto způsobem by bylo možné použít jeden 8portový aktivní rozbočovač k připojení 24 síťových zařízení na ploše nepřesahující 120 m (400 ft) v průměru.

ARCNET povolil pouze 255 uzlů na síť. ID uzlů pro pracovní stanice LAN se obvykle nastavovala pomocí přepínačů DIP na kartě síťového rozhraní. Větší sítě by musely být rozděleny na menší sítě a přemostěny. Malý počet možných uzlů a potřeba ručně konfigurovat ID byla nevýhoda ve srovnání s ethernetem, zvláště když se rozšířily velké podnikové sítě.

Ke zprostředkování přístupu ke sběrnici používá ARCNET, podobně jako Token Ring, schéma předávání tokenů , nikoli přístup vícenásobného přístupu k ethernetu podle dopravce . Když jsou vrstevníci neaktivní, je po síti předávána jedna zpráva o „tokenu“ ze stroje na počítač a žádný peer nesmí používat sběrnici, pokud token nemá. Pokud si konkrétní peer přeje odeslat zprávu, čeká na přijetí tokenu, odešle svou zprávu a poté token předá další stanici. Protože je ARCNET implementována jako distribuovaná hvězda, nelze token předat stroji ke zpracování kolem prstenu. Místo toho je každému uzlu přiřazena 8bitová adresa (obvykle prostřednictvím přepínačů DIP) a když se nový uzel připojí k síti, dojde k „opětovnému nastavení“, kdy každý uzel zjistí adresu uzlu bezprostředně nad ním. Token je pak předán přímo z jednoho uzlu do druhého.

Historicky měl každý přístup své výhody: ARCNET přidal malé zpoždění na neaktivní síti, protože vysílací stanice čekala na přijetí tokenu, ale výkon Ethernetu se drasticky snížil, pokud se příliš mnoho vrstevníků pokoušelo vysílat současně, kvůli času potřebnému pro pomalejší procesory dne ke zpracování a zotavení z kolizí. ARCNET měl mírně nižší nejlepší výkon (prohlíženo jediným streamem), ale byl mnohem předvídatelnější. ARCNET má také tu výhodu, že dosáhl svého nejlepšího agregovaného výkonu při nejvyšší zátěži a asymptoticky se blíží své maximální propustnosti. Přestože nejlepší výkon byl nižší než ethernet, obecný případ byl ekvivalentní a nejhorší případ byl dramaticky lepší. Síť Ethernet se může zhroutit, když je příliš zaneprázdněna kvůli nadměrným kolizím. ARCNET by pokračoval v normální (nebo ještě lepší) propustnosti. Propustnost na víceuzlovém ethernetu založeném na kolizích byla omezena na 40% až 60% využití šířky pásma (v závislosti na zdroji). Ačkoli ARCNET 2,5 Mbit/s mohl najednou překonat 10 Mbit/s ethernet v rušné kanceláři na pomalých procesorech, ARCNET nakonec ustoupil ethernetu, protože vyšší rychlosti procesoru snížily dopad kolizí na celkovou propustnost a náklady na ethernet se snížily.

Na počátku 80. let byla ARCNET mnohem levnější než Ethernet, zejména pro počítače PC. Například v roce 1985 SMC prodal karty ARCNET za přibližně 300 USD, zatímco ethernetová karta Ungermann-Bass plus vysílač mohl stát 500 USD .

Dalším významným rozdílem je, že ARCNET poskytuje odesílateli konkrétní potvrzení (nebo ne) úspěšného doručení na přijímacím konci před tím, než token přejde na další uzel, což umožňuje mnohem rychlejší obnovu chyb v rámci protokolů vyšší úrovně (spíše než čekat) pro časový limit očekávaných odpovědí). ARCnet také neztrácí síťový čas přenosem do uzlu, který není připraven přijmout zprávu, protože počáteční dotaz (provedený na úrovni hardwaru) stanoví, že příjemce je schopen a připraven přijmout větší zprávu před odesláním přes sběrnici.

Další výhodou ARCNET oproti ethernetu založenému na kolizích je, že zaručuje spravedlivý přístup ke sběrnici všem v síti. Přestože získání tokenu může trvat krátkou dobu, v závislosti na počtu uzlů a velikosti aktuálně odesílaných zpráv, vždy jej obdržíte v předvídatelném maximálním čase; je tedy deterministický . Díky tomu byl ARCNET ideálním síťovým systémem v reálném čase , což vysvětluje jeho použití na trzích s integrovanými systémy a řízením procesů. Token Ring má podobné vlastnosti, ale jeho implementace je mnohem dražší než ARCNET.

Navzdory deterministickému provozu ARCNET a historické vhodnosti pro prostředí v reálném čase, jako je řízení procesů, obecná dostupnost přepínaného gigabitového ethernetu a možnosti kvality služeb v ethernetových přepínačích dnes ARCNET zcela vyloučily.

Nejprve byl systém nasazen pomocí koaxiálního kabelu RG-62/U (běžně používaný v prostředích sálových počítačů IBM k připojení terminálů a řadičů 3270 ), ale později byla přidána podpora pro kroucená dvojlinka a optická média. Při nižších rychlostech ARCNET ( 2,5 Mbit/s ) je kabel Cat-3 dost dobrý na provozování ARCNET. Některé kabely podporované kroucenými páry ARCNET vedou na standardním kabelu Cat-3 více než 610 m (2 000 stop), což je daleko za hranicí všeho, co by ethernet dokázal na jakémkoli druhu měděného kabelu.

Na počátku devadesátých let vyvinula společnost Thomas-Conrad Corporation topologii 100 Mbit/s nazvanou TCNS na základě protokolu ARCNET, která také podporovala média RG-62, kroucenou dvojlinku a média z optických vláken. TCNS zaznamenal určitý úspěch, dokud dostupnost levnějšího 100 Mbit/s ethernetu neukončila obecné nasazení ARCNET jako protokolu LAN.

Vzhledem ke své jednoduché a robustní povaze se však řadiče ARCNET stále prodávají a používají v průmyslových, vestavěných a automobilových aplikacích.

Viz také

Reference

externí odkazy