Пасивен хъб за усукана двойка, онлайн списание Gray Wolf
10 (или 100) мегабитова Ethernet мрежова карта с усукана двойка има 8-пинов конектор. От тях се използват само четири контакта: първият, вторият, третият и шестият. От тях контактите 1 2 и 3 6 са двойки.
Интерфейсът е изграден по следния начин: едната двойка работи в едната посока, другата в другата. Натрупаните мрежови карти могат едновременно да предават и получават информация (пълен дуплекс). В нашия случай обаче няма да се използва - картата ще работи в полудуплексен режим. Когато е включена, картата се "договаря" с отдалеченото устройство дали има пълен дуплекс или не. В случай на хъб, тя веднага ще разбере, че не съществува.
Полудуплексният режим работи по различен начин: когато картата предава информация, входният сигнал я уведомява, че друга карта е решила да предаде информация едновременно с нашата. Тази ситуация се нарича сблъсък. В този случай картата спира предаването и го повтаря след определен произволен период от време. Тъй като с голяма вероятност те ще започнат втория опит по различно време, "неуспешната" карта ще види, че предаването е започнало, и ще започне да получава информация, отлагайки предадената информация в своя буфер за следващия опит.
Тъй като мрежата е изградена върху физическа топология на "обща шина", информацията, предавана от един компютър, трябва да достигне до всички останали. По този начин хъбът трябва да осигури разпространението на информация. Но в същото време предадената информация не трябва да стига до входа на компютъра, който я предава, в противен случай той ще я приеме за сблъсък и няма да може да предаде нищо.
И така, можем да формулираме задачата на хъба: той трябва да разпространява предадената информация до всички компютри, свързани към него, с изключение на предаващия (т.е.няма ехо). Най-простият случай: два компютъра. Тук те просто са свързани директно: 1 и 2 - към 3 и 6 на съседа.
Сега нека да преминем към случаите, когато три или повече компютъра са свързани заедно. Трябва да се гарантира, че предаваният сигнал не отскача обратно.
Помислете за резисторен мост, състоящ се от четири резистора с еднакво съпротивление, образуващи квадрат. Ако определен сигнал се приложи към противоположните върхове на този квадрат, тогава потенциалната разлика в останалите два върха ще бъде равна на нула. Свързваме изхода на мрежовата карта на компютъра към противоположните върхове, а входа към останалите два (също противоположни). Мрежовата карта няма да види собствения си сигнал, т.е. целта ни е постигната. Реално сигналът може да бъде - определя се от разпространението на съпротивленията на резисторите. Следователно, за колкото повече компютри е създаден пасивен хъб, толкова по-малък трябва да бъде разпределението.
Съпротивлението на тези резистори също не е "от фенера". Трябва да е съвсем определено: като свържете омметър към всеки два противоположни пика, трябва да получите 100 ома. Това е характеристичният импеданс на усуканата двойка, използвана в Ethernet. Ако съпротивлението е нещо различно от 100 ома, ще възникнат ефекти на отражение на сигнала и ще направят мрежата неработеща. "Хъбът за един компютър" няма практическо значение, така че се разглежда само като илюстрация на принципа.
Сега помислете за хъб за N компютъра. В общия случай това е схема, която от гледна точка на всеки от интерфейсите (вход и изход за конкретен компютър) е резистивен мост. Входовете на всички други компютри обаче са свързани по такъв начин, че когато сигналът от компютър 1 към компютри от 2 към N все още преминава, макар и отслабен от резистивен делител.
Най-простата версия на такава схема е пръстен от резистори.(мост от 4 резистора е специален случай на пръстен). В случай на пръстен, броят на резисторите е N*4, а съпротивлението на всеки резистор е съответно 100/N.
За три компютъра това ще са 12 резистора по 33,3 ома всеки.
Пръстенът е направен по такъв начин, че всеки комп е свързан с върховете на квадрат, чиято страна е образувана от равен брой резистори. За три компютъра това означава, че връзката се осъществява в точки, разположени на три резистора един от друг. Изходът се придържа към противоположните върхове, входът се придържа към останалите противоположни. Останалите компютри се придържат с отместване от по един резистор.
За повече компютри можете да използвате пръстена по същия начин, но тук той не е ефективен. За четири компа, например, триизмерна фигура с шестнадесет върха ще бъде по-ефективна. Може да се представи като два куба с еднакъв размер, пресичащи се един в друг, върхът на всеки от които сякаш стърчи от лицето на другия. За още повече интерфейси формите могат да бъдат многоизмерни.
Забележка: абсолютно не е необходимо да монтирате 4-портов хъб под формата на топка :-) Може да се направи просто върху печатна платка. Въпреки това, като визуална помощ или екзотична декорация на апартамент, сферична главина може да бъде полезна :-)
По този начин броят на интерфейсите може да се увеличи теоретично неограничено. На практика обаче възниква следният проблем: Ethernet картите са проектирани за много специфично ниво на входния сигнал, от което следва много специфично ограничение на дължината на кабела (стандартът определя 100 метра). Дизайнът с дванадесет резистора отслабва сигнала с една трета, което е идентично със затихването, въведено от около 0,58*X метра кабел. Това означава, че общата дължина на кабела между всеки два компютъра загарантираната работа на мрежата трябва да бъде не повече от 100-0,58*X метра. Между другото, трябва да внимавате, когато сглобявате хъб "пръстен" - ако го свържете неправилно към пръстена, е възможна ситуация, когато изглежда, че всичко работи, но в действителност отслабването ще бъде три пъти.
С по-нататъшно увеличаване на броя на интерфейсите, затихването се увеличава. Можете да преодолеете това, например, като "усуквате" изходното ниво или чувствителността в мрежовите кабели.
Автор: Денис Сотченко (2:5020/1301.70)
От себе си (Borisenko Andrey aka ICE) искам да добавя: Получих няколко писма със съобщение, че това устройство не работи. Проблемът се решава елементарно: необходимо е да се пресекат двойки проводници.