Компьютерная сеть с подключенными ресурсами ( ARCNET или ARCnet ) — это протокол связи для локальных сетей . [1] ARCNET была первой широко доступной сетевой системой для микрокомпьютеров ; он стал популярным в 1980-х годах для задач автоматизации офиса. Позже его стали применять во встроенных системах , где некоторые функции протокола особенно полезны.
ARCNET был разработан главным инженером-разработчиком Джоном Мерфи в Datapoint Corporation в 1976 году под руководством Виктора Пура и анонсирован в 1977 году . [2] Первоначально он был разработан для соединения групп терминалов Datapoint 2200 для обмена данными с общей системой 8-дюймовых дискет. была первой слабосвязанной кластерной системой на базе локальной сети, не делавшей никаких предположений о типе компьютеров , которые будут подключены. Это отличалось от современных более крупных и дорогих компьютерных систем, таких как DECnet или SNA , где однородная группа аналогичных или проприетарных компьютеры были соединены в кластер .
Протокол шины передачи токенов этой сети совместного использования устройств ввода-вывода впоследствии был применен, чтобы позволить узлам обработки взаимодействовать друг с другом в целях обслуживания файлов и масштабирования вычислений. Приложение может быть разработано на DATABUS, собственном COBOL -подобном языке компании Datapoint, и развернуто на одном компьютере с простыми терминалами. Когда количество пользователей превышало мощность исходного компьютера, через ARCNET можно было подключить дополнительные компьютеры с «вычислительными» ресурсами, запускающие те же приложения и получающие доступ к тем же данным. Если требовалось больше места для хранения, можно было также подключить дополнительные компьютеры с дисковыми ресурсами. Этот поэтапный подход открыл новые горизонты, и к концу 1970-х годов (до того, как в 1981 году был анонсирован первый IBM PC ) более десяти тысяч установок ARCNET LAN находились в коммерческом использовании по всему миру, а компания Datapoint вошла в список Fortune 500. Когда микрокомпьютеры захватили индустрию, хорошо зарекомендовавшая себя и надежная сеть ARCNET также предлагалась в качестве недорогой локальной сети для этих машин.
ARCNET оставался частной собственностью до начала-середины 1980-х годов. В то время это не вызывало беспокойства, поскольку большинство сетевых архитектур были проприетарными. Переход к непатентованным открытым системам начался как ответ на доминирование компании International Business Machines (IBM) и ее системной сетевой архитектуры (SNA). В 1979 году была опубликована Эталонная модель взаимодействия открытых систем ( модель OSI ). Затем, в 1980 году, компании Digital, Intel и Xerox (консорциум DIX) опубликовали открытый стандарт Ethernet, который вскоре был принят в качестве основы стандартизации IEEE и ISO. В ответ IBM предложила Token Ring в качестве альтернативы Ethernet, но сохраняла настолько жесткий контроль над стандартизацией, что конкуренты опасались его использования. ARCNET был менее дорогим, более надежным, более гибким, и к концу 1980-х годов его доля на рынке была примерно равна доле Ethernet. [ нужна ссылка ] Tandy/Radio Shack предложила ARCNET в качестве приложения и среды обмена файлами для своих моделей компьютеров TRS-80 Model II , Model 12 , Model 16 , Tandy 6000 , Tandy 2000 , Tandy 1000 и Tandy 1200. В ПЗУ модели 4P также были возможности загрузки из сети ARCNET. [3] [4] [5]
Когда Ethernet перешел от коаксиального кабеля к витой паре и топологии кабеля «взаимосвязанные звезды», основанной на активных концентраторах , он стал гораздо более привлекательным. Более простая прокладка кабелей в сочетании с более высокой скоростью Ethernet ( 10 Мбит/с по сравнению с 2,5 Мбит/с для ARCnet) помогли увеличить спрос на Ethernet, и по мере того, как на рынок вышло все больше компаний, цена Ethernet начала падать — и ARCNET (и Token Ring) объемы снизились.
В ответ на возросшие потребности в пропускной способности и проблемы Ethernet компания Datapoint разработала новый стандарт под названием ARCnet Plus и представила его в 1992 году. ARCnet Plus работал со скоростью 20 Мбит/с и был обратно совместим с исходным оборудованием ARCnet. Однако к тому времени, когда продукты ARCnet Plus были готовы к выходу на рынок, Ethernet захватил большую часть сетевого рынка, и у пользователей не было особого стимула возвращаться к ARCnet. В результате было выпущено очень мало продуктов ARCnet Plus. Те, что были созданы, в основном компанией Datapoint, были дорогими, и их было трудно найти.
В конечном итоге ARCNET был стандартизирован как ANSI ARCNET 878.1. Похоже, именно тогда название изменилось с ARCnet на ARCNET. На рынок вышли и другие компании, в частности Standard Microsystems, которая производила системы на основе одной микросхемы СБИС , первоначально разработанной как специальная БИС для Datapoint, но позже предоставленной Standard Microsystems другим клиентам. В конце концов компания Datapoint оказалась в затруднительном финансовом положении и в конечном итоге перешла на видеоконференции и (позже) на заказное программирование на рынке встраиваемых систем.
Несмотря на то, что ARCNET в настоящее время редко используется для новых общих сетей, уменьшающаяся база установленных сетей по-прежнему требует поддержки, и она сохраняет свою нишу в промышленном управлении. [6]
В оригинальной ARCNET использовался коаксиальный кабель RG-62/U с сопротивлением 93 Ом и пассивные или активные концентраторы в топологии шины со звездой . Во времена наибольшей популярности это было существенным преимуществом ARCNET перед Ethernet. Шину со звездообразной проводкой было гораздо проще построить и расширить (и ее было легче обслуживать), чем неуклюжую линейную шину Ethernet того времени. Топология кабельной системы «взаимосвязанные звезды» упростила добавление и удаление узлов без отключения всей сети, а также значительно облегчила диагностику и локализацию сбоев в сложной локальной сети.
Еще одним существенным преимуществом ARCNET перед Ethernet была длина кабеля. [7] Коаксиальный кабель ARCNET мог простираться на 610 м (2000 футов) между активными концентраторами или между активным концентратором и конечным узлом, в то время как наиболее широко используемый в то время «тонкий» Ethernet RG-58 (50 Ом) ограничивался максимальная длина 185 м (607 футов) от конца до конца. [8]
У ARCNET был недостаток: требовался либо активный, либо пассивный концентратор между узлами, если в сети было более двух узлов, в то время как тонкий Ethernet позволял размещать узлы в любом месте вдоль линейного коаксиального кабеля. Однако пассивные концентраторы ARCNET были очень недорогими и представляли собой простой, небольшой блок с четырьмя портами без питания, соединенный между собой не более чем четырьмя дискретными резисторами, поэтому недостаток был незначительным. Этот недостаток также можно рассматривать как преимущество: часто стоимость 4-портового пассивного концентратора ARCNET была меньше, чем стоимость 4 тройниковых разъемов BNC и 2 терминаторов, которые требуются тонкому Ethernet для соединения 4 компьютеров, и в отличие от разъемов BNC Tee, которые иногда могли На заре Ethernet было трудно достать пассивный концентратор ARCNET, который можно было легко изготовить в полевых условиях из 9 легкодоступных частей (4 разъема, 4 резистора и коробки для их установки).
Пассивные концентраторы ограничивали расстояние между узлом и активным концентратором до 30 м (100 футов). Пассивный концентратор не может быть напрямую подключен к другому пассивному концентратору. Неиспользуемые порты на обоих типах хабов пришлось терминировать специальным разъемом. Этот специальный разъем, называемый терминатором, представляет собой не что иное, как разъем BNC с резистором сопротивлением 93 Ом. Для «Тонкого Ethernet» также требуются почти идентичные терминаторы на концах двух терминалов, с той лишь разницей, что в Ethernet используется резистор сопротивлением 50 Ом.
Чтобы снизить затраты и при этом обеспечить покрытие на большой территории, обычной практикой было использование одного или нескольких взаимосвязанных активных концентраторов, каждый из которых обеспечивал покрытие узлов на расстоянии не более 60 м (200 футов). Кабель был проложен от каждого порта активных концентраторов к другому месту на расстоянии не более 30 м (100 футов). Затем к концу кабеля будет прикреплен пассивный концентратор, а кабели будут проложены локально от пассивного концентратора, что позволит подключить до трех узлов. Таким образом, один активный концентратор с 8 портами можно использовать для подключения 24 сетевых устройств на площади, не превышающей 120 м (400 футов) в диаметре.
ARCNET допускал только 255 узлов в сети. Идентификаторы узлов для рабочих станций локальной сети обычно устанавливались с помощью DIP-переключателей на сетевой карте. Более крупные сети придется разделить на более мелкие и соединить их мостом. Небольшое количество возможных узлов и необходимость вручную настраивать идентификаторы были недостатком по сравнению с Ethernet, особенно когда крупные корпоративные сети стали обычным явлением.
Для обеспечения доступа к шине ARCNET, как и Token Ring , использует схему передачи маркера , а не подход Ethernet с множественным доступом с контролем несущей . Когда одноранговые узлы неактивны, одно сообщение «токена» передается по сети от машины к машине, и ни одному узлу не разрешается использовать шину, если у него нет токена. Если конкретный одноранговый узел желает отправить сообщение, он ожидает получения токена, отправляет свое сообщение, а затем передает токен следующей станции. Поскольку ARCNET реализован как распределенная звезда, токен не может передаваться от машины к машине по кольцу. Вместо этого каждому узлу назначается 8-битный адрес (обычно через DIP-переключатели), и когда новый узел присоединяется к сети, происходит «переконфигурация», при которой каждый узел узнает адрес узла, расположенного непосредственно над ним. Затем токен передается непосредственно от одного узла к другому.
Исторически каждый подход имел свои преимущества: ARCNET добавлял небольшую задержку в неактивной сети, поскольку отправляющая станция ждала получения токена, но производительность Ethernet резко ухудшалась, если слишком много одноранговых узлов пытались осуществлять широковещательную передачу одновременно, из-за времени, необходимого для более медленные современные процессоры обрабатывают и восстанавливаются после коллизий. [ нужна цитация ] ARCNET имел немного более низкую производительность в лучшем случае (при просмотре одного потока), но был гораздо более предсказуемым. ARCNET также имеет то преимущество, что он достиг наилучшей совокупной производительности при самой высокой нагрузке, асимптотически приближаясь к максимальной пропускной способности. Хотя производительность в лучшем случае была ниже, чем у Ethernet, общий случай был эквивалентен, а в худшем случае производительность была значительно выше. Сеть Ethernet может разрушиться, если она слишком загружена из-за чрезмерных коллизий. ARCNET продолжит работать с нормальной (или даже более высокой) пропускной способностью. Пропускная способность многоузлового Ethernet на основе коллизий была ограничена от 40% до 60% использования полосы пропускания (в зависимости от источника). Хотя ARCNET со скоростью 2,5 Мбит/с когда-то мог превосходить Ethernet со скоростью 10 Мбит/с в загруженном офисе на медленных процессорах, ARCNET в конечном итоге уступил место Ethernet, поскольку повышение скорости процессора уменьшило влияние коллизий на общую пропускную способность, а затраты на Ethernet снизились. [9]
В начале 1980-х годов ARCNET был намного дешевле Ethernet, особенно для ПК. Например, в 1985 году SMC продавала карты ARCNET примерно за 300 долларов США , тогда как карта Ethernet Ungermann-Bass с приемопередатчиком могла стоить 500 долларов США .
Еще одним существенным отличием является то, что ARCNET предоставляет отправителю конкретное подтверждение (или нет) успешной доставки на принимающей стороне до того, как токен перейдет к следующему узлу, что позволяет гораздо быстрее устранять неисправности в протоколах более высокого уровня (вместо того, чтобы ждать для тайм-аута ожидаемых ответов). ARCnet также не тратит сетевое время на передачу узлу, не готовому принять сообщение, поскольку первоначальный запрос (выполняемый на аппаратном уровне) устанавливает, что получатель может и готов принять более крупное сообщение, прежде чем оно будет отправлено по шине.
Еще одним преимуществом ARCNET по сравнению с Ethernet на основе коллизий является то, что он гарантирует равноправный доступ к шине для всех участников сети. Хотя получение токена может занять некоторое время в зависимости от количества узлов и размера отправляемых в данный момент сообщений, вы всегда получите его в течение предсказуемого максимального времени; таким образом, он детерминирован . Это сделало ARCNET идеальной сетевой системой реального времени , что объясняет ее использование на рынках встроенных систем и систем управления процессами. Token Ring обладает схожими качествами, но его реализация намного дороже, чем ARCNET.
Несмотря на детерминированную работу ARCNET и историческую пригодность для сред реального времени, таких как управление технологическими процессами, общая доступность коммутируемого гигабитного Ethernet и возможностей качества обслуживания в коммутаторах Ethernet практически вытеснили ARCNET сегодня.
Сначала система была развернута с использованием коаксиального кабеля RG-62/U (обычно используемого в средах мэйнфреймов IBM для подключения терминалов и контроллеров 3270 ), но позже была добавлена поддержка витой пары и оптоволоконных носителей. При более низких скоростях ARCNET ( 2,5 Мбит/с ) кабель Cat-3 достаточно хорош для работы ARCNET. Некоторые продукты ARCNET на витой паре поддерживают длину кабеля более 2000 футов (610 м) по стандартному кабелю Cat-3, что намного превосходит все, что Ethernet может сделать с любым медным кабелем.
В начале 1990-х годов корпорация Thomas-Conrad разработала топологию TCNS со скоростью 100 Мбит/с на основе протокола ARCNET, которая также поддерживала среды передачи данных RG-62, витую пару и оптоволокно. [10] TCNS пользовался некоторым успехом, пока доступность более дешевого Ethernet со скоростью 100 Мбит/с не положила конец общему развертыванию ARCNET в качестве протокола локальной сети.
Однако из-за своей простоты и надежности контроллеры ARCNET по-прежнему продаются и используются в промышленных, встраиваемых и автомобильных приложениях.