ARC (Attached Resource Computer)

ARC (Attached Resource Computer) — это архитектура локальной вычислительной сети (ЛВС), разработанная компанией Datapoint Corporation в конце 1970-х годов. ARCnet стала одной из первых коммерчески успешных технологий для построения сетей с топологией «шина» или «звезда», использующей метод доступа с передачей маркера (token passing). Она была предназначена для объединения компьютеров и периферийных устройств в небольших офисах и на предприятиях, предшествуя более поздним стандартам, таким как Ethernet.

История

Разработка ARCnet началась в 1977 году в компании Datapoint Corporation (США), которая специализировалась на производстве терминалов и мини-компьютеров. Первоначально сеть создавалась для подключения терминалов к центральному компьютеру Datapoint 2200, но вскоре была адаптирована для общего использования. В 1978 году был выпущен первый коммерческий продукт — ARCnet-адаптер, работающий на коаксиальном кабеле.

В 1980-х годах ARCnet получила значительное распространение, особенно в среде малого и среднего бизнеса, а также в промышленности, благодаря своей надёжности и простоте настройки. В отличие от конкурирующего Ethernet, который использовал метод CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), ARCnet применяла детерминированный метод доступа, что делало её более предсказуемой в условиях высокой нагрузки.

Однако к середине 1990-х годов Ethernet, благодаря более высокой скорости (10 Мбит/с против 2,5 Мбит/с у ARCnet) и удешевлению оборудования, вытеснил ARCnet с рынка. Последние версии ARCnet, поддерживающие скорость до 20 Мбит/с, не смогли конкурировать с Fast Ethernet. Тем не менее, ARCnet продолжала использоваться в специализированных областях, таких как автоматизация зданий и промышленные системы управления, до начала 2000-х годов.

Архитектура и топология

ARCnet поддерживала несколько топологий, включая «шину» (bus) и «звезду» (star). В топологии «шина» устройства подключались к общему коаксиальному кабелю с помощью T-образных разъёмов, а в топологии «звезда» — к центральному концентратору (hub) или активному разветвителю. Концентраторы могли быть пассивными (без усиления сигнала) или активными (с регенерацией сигнала).

Максимальное количество узлов в одной сети ARCnet составляло 255 (адреса от 0 до 254). Расстояние между узлами в топологии «шина» могло достигать 600 метров, а в топологии «звезда» — до 1200 метров от концентратора до устройства. Для соединения использовались коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 93 Ом (тип RG-62) или, в более поздних версиях, витая пара.

Метод доступа

Основным отличием ARCnet от Ethernet был метод доступа к среде — передача маркера (token passing). В сети существовал логический маркер, который циркулировал между узлами в порядке возрастания их адресов. Только узел, владеющий маркером, мог передавать данные. Это исключало коллизии и обеспечивало детерминированное время доступа, что было критически важно для систем реального времени.

Процесс передачи маркера был организован следующим образом:

1. Узел, получивший маркер, проверяет, есть ли у него данные для отправки.
2. Если данных нет, он передаёт маркер следующему узлу по логическому кольцу.
3. Если данные есть, узел отправляет кадр данных целевому узлу и ожидает подтверждения (ACK).
4. После завершения передачи маркер передаётся дальше.

Время, необходимое для передачи маркера по всем узлам, было фиксированным, что делало ARCnet предсказуемой сетью.

Формат кадра

Кадр ARCnet имел простую структуру, состоящую из следующих полей:

• Преамбула (6 байт) — синхронизация.
• Адрес назначения (1 байт) — адрес узла-получателя.
• Адрес источника (1 байт) — адрес узла-отправителя.
• Тип кадра (1 байт) — указывал на тип данных (например, управляющий или информационный).
• Данные (от 1 до 508 байт) — полезная нагрузка.
• Контрольная сумма (2 байта) — CRC для обнаружения ошибок.

Максимальный размер кадра составлял 514 байт, что было меньше, чем у Ethernet (1518 байт). Это ограничивало эффективность передачи больших объёмов данных, но снижало задержки.

Оборудование

Для построения сети ARCnet требовались следующие компоненты:

• Сетевые адаптеры — платы расширения для компьютеров, обычно с интерфейсом ISA или MCA.
• Концентраторы (хабы) — активные или пассивные устройства для объединения узлов в топологии «звезда».
• Кабели — коаксиальные кабели RG-62 или витая пара (в поздних версиях).
• Терминаторы — резисторы для согласования волнового сопротивления на концах шины.

Активные концентраторы могли регенерировать сигнал, что позволяло увеличивать расстояние между узлами. Пассивные концентраторы просто разветвляли сигнал без усиления.

Применение

ARCnet нашла применение в нескольких областях:

• Офисные сети — для объединения компьютеров и принтеров в небольших компаниях.
• Промышленная автоматизация — в системах управления станками, роботами и конвейерами, где требовалась детерминированная передача данных.
• Автоматизация зданий — для управления системами отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC), освещением и безопасностью.
• Образование — в учебных заведениях для обучения сетевым технологиям.

В России ARCnet использовалась в 1990-х годах на предприятиях, где была внедрена импортная вычислительная техника, например, в системах управления технологическими процессами на заводах.

Критика и недостатки

Несмотря на надёжность, ARCnet имела ряд недостатков:

• Низкая скорость — 2,5 Мбит/с (позднее до 20 Мбит/с) была значительно ниже, чем у Ethernet (10 Мбит/с и выше).
• Ограниченный размер кадра — 508 байт данных снижал пропускную способность для больших файлов.
• Сложность адресации — ручная установка адресов на каждом узле (с помощью переключателей) была трудоёмкой и подверженной ошибкам.
• Отсутствие стандартизации — ARCnet была проприетарной технологией, что ограничивало совместимость оборудования разных производителей.

Наследие

ARCnet считается одной из первых коммерчески успешных технологий ЛВС, которая заложила основы для развития детерминированных сетей. Несмотря на вытеснение Ethernet, её принципы (передача маркера, топология «звезда») используются в современных промышленных протоколах, таких как PROFIBUS и ControlNet. В России ARCnet упоминается в учебных курсах по сетевым технологиям как пример альтернативного подхода к организации сетей.

Источники

• Datapoint Corporation. «ARCnet Technical Reference Manual». 1980.
• Stallings, W. «Local Networks: An Introduction». Macmillan, 1984.
• Tanenbaum, A. «Computer Networks». Prentice Hall, 1996.
• Олифер В.Г., Олифер Н.А. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы». Питер, 2006.