ARCNET - ARCNET

Computador de recurso conectado NETwork ( ARCNET ou ARCnet ) é um protocolo de comunicação para redes locais . ARCNET foi o primeiro sistema de rede amplamente disponível para microcomputadores ; tornou-se popular na década de 1980 para tarefas de automação de escritório. Posteriormente, foi aplicado a sistemas embarcados onde certos recursos do protocolo são especialmente úteis.

Um adaptador ARCNET para um computador Amiga 500 . O pequeno cartão ao lado é do tamanho de um cartão de crédito

História

ARCNET foi desenvolvido pelo engenheiro de desenvolvimento principal John Murphy na Datapoint Corporation em 1976 sob Victor Poor e anunciado em 1977. Foi originalmente desenvolvido para conectar grupos de seus terminais Datapoint 2200 para se comunicar com um sistema de disquete compartilhado de 8 ". Foi o primeiro sistema de cluster baseado em LAN fracamente acoplado, sem fazer suposições sobre o tipo de computadores que seriam conectados. Isso contrastava com os sistemas de computador contemporâneos maiores e mais caros, como DECnet ou SNA , onde um grupo homogêneo de computadores semelhantes ou proprietários estava conectado como um cluster .

O protocolo de barramento de passagem de token dessa rede de compartilhamento de dispositivos de E / S foi subsequentemente aplicado para permitir que os nós de processamento se comuniquem entre si para fins de serviço de arquivo e escalabilidade de computação. Um aplicativo poderia ser desenvolvido em DATABUS, a linguagem COBOL proprietária da Datapoint e implantado em um único computador com terminais burros. Quando o número de usuários ultrapassou a capacidade do computador original, computadores com recursos adicionais de 'computação' podem ser conectados via ARCNET, executando os mesmos aplicativos e acessando os mesmos dados. Se mais armazenamento fosse necessário, computadores adicionais com recursos de disco também poderiam ser conectados. Essa abordagem incremental inovou e, no final da década de 1970 (antes do anúncio do primeiro IBM PC em 1981), mais de dez mil instalações de LAN ARCNET estavam em uso comercial em todo o mundo, e a Datapoint tornou-se uma empresa Fortune 500. À medida que os microcomputadores assumiram o controle da indústria, o ARCNET comprovado e confiável também foi oferecido como uma LAN barata para essas máquinas.

A ARCNET permaneceu proprietária até meados da década de 1980. Isso não causou preocupação na época, já que a maioria das arquiteturas de rede eram proprietárias. A mudança para sistemas abertos não proprietários começou como uma resposta ao domínio da International Business Machines (IBM) e sua Arquitetura de Rede de Sistemas (SNA). Em 1979, o Modelo de Referência de Interconexão de Sistemas Abertos ( modelo OSI ) foi publicado. Então, em 1980, Digital, Intel e Xerox (o consórcio DIX) publicaram um padrão aberto para Ethernet que logo foi adotado como base de padronização pelo IEEE e pela ISO. A IBM respondeu propondo o Token Ring como uma alternativa à Ethernet, mas manteve um controle tão rígido sobre a padronização que os concorrentes ficaram temerosos de usá-lo. O ARCNET era menos caro do que qualquer um deles, mais confiável, mais flexível e, no final da década de 1980, tinha uma participação de mercado quase igual à da Ethernet. A Tandy / Radio Shack ofereceu o ARCNET como um aplicativo e meio de compartilhamento de arquivos para seus modelos de computador TRS-80 Modelo II , Modelo 12 , Modelo 16 , Tandy 6000 , Tandy 2000 , Tandy 1000 e Tandy 1200. Também havia ganchos na ROM do Modelo 4P para inicializar a partir de uma rede ARCNET.

Quando a Ethernet mudou de um cabo coaxial para um par trançado e uma topologia de cabeamento de "estrelas interconectadas" baseada em hubs ativos , ela se tornou muito mais atraente. O cabeamento mais fácil, combinado com a maior velocidade bruta de Ethernet ( 10 Mbit / s , em comparação com 2,5 Mbit / s para ARCnet) ajudou a aumentar a demanda Ethernet e, à medida que mais empresas entraram no mercado, o preço da Ethernet começou a cair - e ARCNET (e Token Ring) volumes diminuíram.

Em resposta às maiores necessidades de largura de banda e ao desafio da Ethernet, um novo padrão chamado ARCnet Plus foi desenvolvido pela Datapoint e introduzido em 1992. O ARCnet Plus funcionava a 20 Mbit / s e era compatível com versões anteriores do equipamento ARCnet original. No entanto, quando os produtos ARCnet Plus estavam prontos para o mercado, a Ethernet havia capturado a maior parte do mercado de rede e havia pouco incentivo para os usuários voltarem para a ARCnet. Como resultado, muito poucos produtos ARCnet Plus foram produzidos. Aqueles que foram construídos, principalmente pela Datapoint, eram caros e difíceis de encontrar.

O ARCNET acabou sendo padronizado como ANSI ARCNET 878.1. Parece que foi quando o nome mudou de ARCnet para ARCNET. Outras empresas entraram no mercado, notadamente a Standard Microsystems que produziu sistemas baseados em um único chip VLSI , originalmente desenvolvido como LSI customizado para Datapoint, mas posteriormente disponibilizado pela Standard Microsystems para outros clientes. A Datapoint acabou enfrentando problemas financeiros e acabou migrando para a videoconferência e (mais tarde) para a programação personalizada no mercado integrado.

Embora o ARCNET agora seja raramente usado para novas redes gerais, a base instalada decrescente ainda requer suporte - e mantém um nicho no controle industrial.

Descrição

O ARCNET original usava cabo coaxial RG-62 / U de impedância de 93 Ω e hubs passivos ou ativos em uma topologia de barramento em estrela . Na época de sua maior popularidade, essa era uma vantagem significativa do ARCNET sobre Ethernet. Um barramento com fio em estrela era muito mais fácil de construir e expandir (e tinha mais facilidade de manutenção) do que o barramento linear desajeitado Ethernet da época. A topologia de cabeamento de "estrelas interconectadas" tornou fácil adicionar e remover nós sem derrubar toda a rede, e muito mais fácil diagnosticar e isolar falhas em uma LAN complexa.

Outra vantagem significativa que o ARCNET teve sobre a Ethernet foi a distância do cabo. Os lances de cabo coaxial ARCNET podiam se estender 610 m (2.000 pés) entre os hubs ativos ou entre um hub ativo e um nó final, enquanto o RG-58 (50Ω) Ethernet 'thin' mais amplamente usado naquela época era limitado a um comprimento máximo de 185 m (607 pés) de ponta a ponta.

O ARCNET tinha a desvantagem de exigir um hub ativo ou passivo entre os nós se houvesse mais de dois nós na rede, enquanto a Ethernet fina permitia que os nós fossem espaçados em qualquer lugar ao longo do cabo coaxial linear. No entanto, os hubs passivos ARCNET eram muito baratos, sendo compostos de uma caixa simples, pequena e sem alimentação com quatro portas, conectadas com nada mais do que quatro resistores discretos, portanto a desvantagem não era significativa. Esta desvantagem também pode ser vista como uma vantagem, muitas vezes o custo de um hub passivo ARCNET de 4 portas era menor do que o custo dos 4 conectores BNC Tee e 2 terminadores que a Ethernet fina requer para conectar 4 computadores, e ao contrário dos conectores BNC Tee que às vezes poderiam Por ser difícil de obter nos primeiros dias da Ethernet, um hub passivo ARCNET poderia ser facilmente fabricado em campo com 9 peças prontamente disponíveis (4 conectores, 4 resistores e uma caixa para colocá-los).

Os hubs passivos limitavam a distância entre um nó e um hub ativo a 30 m (100 pés). Um hub passivo não pôde ser conectado diretamente a outro hub passivo. As portas não utilizadas em ambos os tipos de hubs tiveram que terminar com um conector especial. Este conector especial, denominado terminador, nada mais é do que um conector BNC com um resistor de 93 ohms. A Ethernet fina também requer terminadores quase idênticos nas duas extremidades do terminal, sendo que a única diferença é que a Ethernet usa um resistor de 50 ohms.

Para reduzir custos, ao mesmo tempo que permite cobertura em uma área ampla, uma prática comum era usar um ou mais hubs ativos interconectados, cada um dos quais fornecia cobertura para nós a não mais que 60 m (200 pés) de distância. O cabo foi passado de cada porta dos hubs ativos para um local diferente, a não mais de 30 m (100 pés) de distância. Um hub passivo seria então conectado à extremidade do cabo e os cabos seriam executados localmente a partir do hub passivo, permitindo a conexão de até três nós. Desta forma, um único hub ativo de 8 portas pode ser usado para conectar 24 dispositivos em rede em uma área não superior a 120 m (400 pés) de diâmetro.

ARCNET permitia apenas 255 nós por rede. As IDs de nó para estações de trabalho LAN eram normalmente definidas por chaves DIP na placa de interface de rede. Redes maiores teriam que ser divididas em redes menores e interligadas. O pequeno número de nós possíveis e a necessidade de configurar manualmente os IDs era uma desvantagem em comparação com a Ethernet, principalmente porque as grandes redes corporativas se tornaram comuns.

Para mediar o acesso ao barramento , o ARCNET, assim como o Token Ring, usa um esquema de passagem de tokens , em vez da abordagem de acesso múltiplo de detecção de operadora da Ethernet. Quando os pares estão inativos, uma única mensagem de "token" é passada pela rede de máquina para máquina, e nenhum par tem permissão para usar o barramento a menos que tenha o token. Se um determinado par deseja enviar uma mensagem, ele espera para receber o token, envia sua mensagem e, em seguida, passa o token para a próxima estação. Como o ARCNET é implementado como uma estrela distribuída, o token não pode ser passado de máquina para máquina em torno de um anel. Em vez disso, cada nó é atribuído a um endereço de 8 bits (geralmente por meio de interruptores DIP) e, quando um novo nó se junta à rede, ocorre uma "reconfiguração", em que cada nó aprende o endereço do nó imediatamente acima dele. O token é então passado diretamente de um nó para o próximo.

Historicamente, cada abordagem tinha suas vantagens: ARCNET adicionou um pequeno atraso em uma rede inativa enquanto uma estação emissora esperava para receber o token, mas o desempenho da Ethernet degradava drasticamente se muitos pares tentassem transmitir ao mesmo tempo, devido ao tempo necessário para os processadores mais lentos da época para processar e se recuperar de colisões. ARCNET teve um desempenho de melhor caso ligeiramente inferior (visualizado por um único stream), mas era muito mais previsível. O ARCNET também tem a vantagem de ter alcançado seu melhor desempenho agregado sob o carregamento mais alto, aproximando-se assintoticamente de seu rendimento máximo. Enquanto o melhor caso de desempenho foi menor do que Ethernet, o caso geral foi equivalente e o pior caso foi dramaticamente melhor. Uma rede Ethernet pode entrar em colapso quando muito ocupada devido a colisões excessivas. Um ARCNET continuaria funcionando com taxa de transferência normal (ou até melhor). A taxa de transferência em uma Ethernet baseada em colisão de vários nós foi limitada entre 40% e 60% do uso da largura de banda (dependendo da fonte). Embora o ARCNET de 2,5 Mbit / s pudesse ao mesmo tempo superar uma Ethernet de 10 Mbit / s em um escritório movimentado com processadores lentos, o ARCNET acabou cedendo à Ethernet à medida que a velocidade do processador melhorava reduzia o impacto das colisões no rendimento geral e os custos de Ethernet caíam.

No início da década de 1980, o ARCNET era muito mais barato do que Ethernet, em particular para PCs. Por exemplo, em 1985 a SMC vendeu placas ARCNET por cerca de US $ 300, enquanto uma placa Ungermann-Bass Ethernet mais transceptor poderia custar US $ 500 .

Outra diferença significativa é que o ARCNET fornece ao remetente uma confirmação concreta (ou não) da entrega bem-sucedida na extremidade receptora antes que o token passe para o próximo nó, permitindo uma recuperação de falha muito mais rápida dentro dos protocolos de nível superior (em vez de ter que esperar para um tempo limite nas respostas esperadas). O ARCnet também não perde tempo de rede transmitindo para um nó que não está pronto para receber a mensagem, uma vez que uma consulta inicial (feita no nível do hardware) estabelece que o destinatário está apto e pronto para receber a mensagem maior antes que ela seja enviada pelo barramento.

Uma outra vantagem da ARCNET em relação à Ethernet baseada em colisão é que ela garante acesso equitativo ao barramento para todos na rede. Embora possa demorar um pouco para obter o token, dependendo do número de nós e do tamanho das mensagens atualmente enviadas, você sempre o receberá dentro de um tempo máximo previsível; portanto, é determinístico . Isso fez do ARCNET um sistema de rede em tempo real ideal , o que explica seu uso em sistemas embarcados e mercados de controle de processo. O Token Ring tem qualidades semelhantes, mas é muito mais caro de implementar do que o ARCNET.

Apesar da operação determinística do ARCNET e da adequação histórica para ambientes em tempo real, como controle de processo, a disponibilidade geral de gigabit Ethernet comutado e recursos de qualidade de serviço em switches Ethernet praticamente eliminou o ARCNET hoje.

No início, o sistema foi implantado usando cabo coaxial RG-62 / U (comumente usado em ambientes de mainframe IBM para conectar terminais 3270 e controladores), mas posteriormente adicionou suporte para par trançado e mídia de fibra . Nas velocidades mais baixas do ARCNET ( 2,5 Mbit / s ), o cabo Cat-3 é bom o suficiente para executar o ARCNET. Alguns produtos de par trançado ARCNET suportam cabos de mais de 2.000 pés (610 m) em cabo Cat-3 padrão, muito além de qualquer coisa que a Ethernet poderia fazer em qualquer tipo de cabo de cobre.

No início da década de 1990, a Thomas-Conrad Corporation desenvolveu uma topologia de 100 Mbit / s chamada TCNS baseada no protocolo ARCNET, que também suportava RG-62, par trançado e mídia de fibra óptica. O TCNS teve algum sucesso até que a disponibilidade de Ethernet de 100 Mbit / s de custo mais baixo pôs fim à implantação geral do ARCNET como um protocolo de LAN.

No entanto, devido à sua natureza simples e robusta, os controladores ARCNET ainda são vendidos e usados ​​em aplicações industriais, incorporadas e automotivas.

Veja também

Referências

links externos