Hálózatok kiépítése ethernet 1000base t technológiával. Ethernet és Wi-Fi technológiákon alapuló integrált hozzáférési hálózat fejlesztése

Ethernet technológia sablon, az IEEE 802.3 dokkolóban. Ez az egyetlen leírása a MAC réteg formátumú keretnek. Az Ethernet hálózatban a linkrétegnek csak egy típusú kerete van megvalósítva, amelynek fejléce a MAC és LLC alrétegek fejléceinek halmaza, ami valamiféle.

• Ethernet DIX / Ethernet II, 1980 -ban jelent meg három cég, a Xerox, az Intel és a Digital közös robotjai eredményeként, amelyek nemzetközi szabványként vezették be a 802.3 verziót;
• A bizottság elfogadta a 802.3 -at és kissé módosította. Így 802.3 / LLC, 802.3 / 802.2 vagy Novell 802.2;
• Nyers 802,3 vagy Novell 802.3- úgy tervezték, hogy felgyorsítsák protokollkötegeik munkáját Ethernet hálózatokban;
• Ethernet SNAP a 802.2 bizottság eredménye, amelyet közös színvonalra hoztak, és rugalmassá vált a mezők későbbi lehetséges hozzáadása szempontjából;

Ma a hálózati hardver és szoftver képes kezelni az összes képformátumot, és a keretfelismerés automatikusan működik, ami csökkenti és az egyik. A keretformátumokat az 1. ábra mutatja.

1. kép

802.3 / LLC keret

Ennek a keretnek a fejléce egyesíti az IEEE 802.3 és 802.2 keretek fejlécmezőit. A 802.3 szabvány a következőkből áll:

• Preambulum mező- a szinkronbájtok mezőjének nevezik - 10101010. A manchesteri kódolásban ez a kód a fizikai közegben 5 MHz -es jellé változik.
• Kezdő keret határoló- egy bájt 10101011. Ez a mező azt jelzi, hogy a következő bájt a keret fejléce első bájtja.
• Célcím- Ez a mező 6 vagy 2 bájt hosszú lehet. Általában ezt a mezőt egy 6 bájtos MAC -címhez használják.
• Forráscím Ez egy olyan mező, amely 6 vagy 2 bájtot tartalmaz a küldő csomópont MAC -címéből. Az első bit mindig 0.
• Hossz- egy mező, amely 2 bájt méretű, és tartalmazza a keretben lévő adatmező hosszát.
• Adatmező- a mező 0 és 1500 bájt között lehet. De ha hirtelen az adatok kevesebb mint 46 bájtot foglalnak el, akkor a mezőt használják helykitöltő amely 46 bájtra párosítja a mezőt.
• Helyőrző mező- Biztosítja az adatmező kitöltését, ha tömege kisebb, mint 46 bájt. Szükséges az ütközésérzékelő mechanizmus megfelelő működéséhez.
• Keretellenőrzési sorozat mező- ez a mező 4 bájtos ellenőrző összeget tartalmaz. CRC-32 algoritmust használnak /

Ez a keret egy MAC alréteg keret, adatmezője egy LLC alréteg keretet tartalmaz, eltávolított zászlókkal a keret végén és elején.

Nyers 802.3 / Novell 802.3 keret

Ez a keret korábban hálózati réteg protokoll volt a MetWare -ben. De most, hogy a felső réteg protokoll azonosításának igénye megszűnt, a keretet az LLC keret MAC keretébe ágyaztuk.

Ethernet DIX / Ethernet II keret

Ennek a keretnek a szerkezete hasonló a Ras 802.3 szerkezetéhez. De a 2 bájtos mező itt protokoll típusú mező-hozzárendeléseket tartalmaz. Azt a felső réteg protokolltípust jelzi, amely beágyazta a csomagját a keret adatmezőjébe. Ezeket a kereteket a mező hossza különbözteti meg, ha az érték kisebb, mint 1500, akkor ez a hosszmező, ha több, akkor a típus.

Ethernet SNAP keret

A keret a protokoll típusok kódolásában tapasztalható következetlenségek kiküszöbölésének eredményeként jelent meg. A protokollt az IP-protokollban is használják a következő hálózatok beágyazásakor: Token Ring, FDDI, 100VC-AnyLan. De amikor IP -csomagokat továbbít Ethernet -en keresztül, a protokoll Ethernet DIX kereteket használ.

IPX protokoll

Ez a protokoll mind a négy Ethernet kerettípust használhatja. A típust az LLC mező hiányának vagy jelenlétének ellenőrzésével határozza meg. A DSAP / SSAP mezők mögött is. Ha a mező értéke 0xAA, akkor ez egy SNAP keret, ellenkező esetben 802.3 / LLC.

Az Etherneten keresztül továbbított adatokat keretekre osztják. Emlékezzünk vissza, hogy szinte minden hálózati technológia (szintjétől függetlenül) megfelel az adatátviteli egységnek: Ethernet - keret, ATM - cella, IP - datagram stb. A tiszta adatok nem kerülnek továbbításra a hálózaton keresztül. Általános szabály, hogy az adategységhez fejlécet "csatolnak". Néhány hálózati technológia szintén befejezést ad. A címsor és a befejezés szolgáltatási információkat tartalmaz, és bizonyos mezőkből áll.

Mivel többféle keret létezik, a küldőnek és a vevőnek ugyanazt a kerettípust kell használnia ahhoz, hogy megértsék egymást. A keretek négy különböző formátumúak lehetnek, kissé eltérnek egymástól. Csak két nyers formátum létezik - Ethernet II és Ethernet 802.3. Ezek a formátumok csak egy mező céljában különböznek egymástól.

Az információ sikeres továbbításához a címzetthez minden keretnek tartalmaznia kell az adatokon kívül szolgáltatási információkat: az adatmező hosszát, a feladó és a címzett fizikai címét, a hálózati protokoll típusát stb.

Annak érdekében, hogy a munkaállomások képesek legyenek kölcsönhatásba lépni az azonos hálózati szegmensben található szerverrel, támogatniuk kell egyetlen keretformátumot. Az Ethernet kereteknek négy fő íze van:

• Ethernet típus II
• Ethernet 802.3
• Ethernet 802.2
• Ethernet SNAP (alhálózati hozzáférési protokoll).

Tekintsük a mezők mind a négy típusú keretek (1. ábra).

Rizs. 1. Általános Ethernet keretformátum

A keretben lévő mezők jelentése a következő:

• A "Preamble" és a "Frame of frame" mezők a feladó és a fogadó szinkronizálására szolgálnak. A preambulum egy 7 bájtos egyesek és nullák sorozata. A frame start flag mező mérete 1 bájt. Ezeket a mezőket nem veszi figyelembe a kerethossz kiszámításakor.
• A "Célcím" mező 6 bájtból áll, és a hálózat azon eszközének fizikai címét tartalmazza, amelyhez ez a keret tartozik. Ennek és a következő mezőnek az értékei egyediek. Az Ethernet -adapterek minden gyártójához hozzárendelik a cím első három bájtját, a fennmaradó három bájtot pedig közvetlenül a gyártó határozza meg. Például a 3Com adapterek esetében a fizikai címek 0020AF karakterrel kezdődnek. A címzett első bitjének különleges jelentése van. Ha 0, akkor ez egy adott eszköz címe (csak ebben az esetben az első három bájt a hálózati kártya gyártójának azonosítására szolgál), és ha az 1 -es sugárzott. Jellemzően egy broadcast címben az összes többi bit is egyre van állítva (FF FF FF FF FF FF).
• A "Feladó címe" mező 6 bájtból áll, és a keretet küldő hálózat fizikai eszközének címét tartalmazza. A feladó címének első bitje mindig nulla.
• A Hossz / Típus mező tartalmazhatja a keret hosszát vagy típusát, a használt Ethernet kerettől függően. Ha a mező megad egy hosszúságot, akkor azt két bájtban kell megadni. Ha típus - akkor a mező tartalma jelzi a felső szintű protokoll típusát, amelyhez ez a keret tartozik. Például IPX esetén a mező 8137, IP esetén pedig 0800.
• Az "Adatok" mező tartalmazza a keret adatait. Leggyakrabban ez az információ szükséges a felső szintű protokollokhoz. Ennek a mezőnek nincs rögzített hosszúsága.
• A "Ellenőrző összeg" mező tartalmazza az összes mező ellenőrző összegének kiszámításának eredményét, kivéve a perambulát, a keretjel kezdetét és magát az ellenőrző összeget. A számítást a feladó hajtja végre, és hozzáadja a kerethez. Hasonló számítási eljárást hajtanak végre a címzett eszközén. Ha a számítási eredmény nem egyezik meg a mező értékével, akkor feltételezzük, hogy hiba történt az átvitel során. Ebben az esetben a keret sérültnek minősül és figyelmen kívül hagyja.

Meg kell jegyezni, hogy mind a négy típusú Ethernet keret minimális megengedett hossza 64 bájt, a maximális pedig 1518 bájt. Mivel a keretben 18 bájt van lefoglalva a szolgáltatási információkra, az "Adatok" mező hossza 46 és 1500 bájt között lehet. Ha a hálózaton keresztül továbbított adatok kisebbek, mint a megengedett minimális hosszúság, a keret automatikusan 46 bájtosra lesz kitöltve. A minimális kerethosszra vonatkozó ilyen szigorú korlátozásokat vezettek be, hogy biztosítsák az ütközésérzékelő mechanizmus normál működését.

ETHERNET TECHNOLOGY

Az Ethernet ma a helyi hálózatok legszélesebb körben használt szabványa.

Amikor azt mondják, hogy Ethernet, általában a technológia bármelyik változatára gondolnak. Röviden, az Ethernet egy hálózati szabvány, amely a Xerox által 1975 -ben kifejlesztett és bevezetett kísérleti Ethernet hálózaton alapul. A hozzáférési módszert még korábban is kipróbálták: a 60 -as évek második felében a Hawaii Egyetem rádióhálózatában különféle lehetőségeket használtak a véletlenszerű hozzáférésre a közös rádiókörnyezethez, amelyet együtt hívnak Aloha -nak. 1980 -ban a DEC, az Intel és a Xerox közösen fejlesztették ki és tették közzé a koaxiális kábelhálózat II. Ezért az Ethernet szabvány szabadalmaztatott verzióját Ethernet DIX -nek vagy Ethernet P -nek hívják.

Az Ethernet DIX szabvány alapján fejlesztették ki az IEEE 802.3 szabványt, amely nagyjából megegyezik elődjével, de még mindig vannak különbségek. Míg az IEEE 802.3 szabvány különbséget tesz a MAC és az LLC rétegek között, az eredeti Ethernet mindkét réteget egyetlen adatkapcsolati rétegbe egyesítette. Az Ethernet DIX olyan Ethernet konfigurációs tesztprotokollt határoz meg, amelyet az IEEE 802.3 nem. A képarány is kissé eltér, bár a minimális és maximális keretméretek ezekben a szabványokban megegyeznek. Gyakran az IEEE szabvány által meghatározott Ethernet és a szabadalmaztatott Ethernet DIX megkülönböztetése érdekében az előbbit 802.3 technológiának nevezik, és a szabadalmazott Ethernet név további jelölések nélkül marad.

A fizikai közeg típusától függően az IEEE 802.3 szabvány különböző módosításokat tartalmaz-10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, 10Base-FB.

1995 -ben elfogadták a Fast Ethernet szabványt, amely sok tekintetben nem független szabvány, ezt bizonyítja az a tény is, hogy leírása egyszerűen egy kiegészítő szakasz a fő 802.3 szabványhoz - a 802.3u szakaszhoz. Hasonlóképpen, az 1998 -as Gigabit Ethernet szabványt a fő dokumentum 802.3z fejezete írja le.

A bináris információk átviteléhez kábellel az Ethernet technológia fizikai rétegének minden változatához, 10 Mbit / s átviteli sebességet biztosítva, a manchesteri kódot kell használni.

Minden típusú Ethernet szabvány (beleértve a Fast Ethernetet és a Gigabit Ethernetet is) ugyanazt a médiaelkülönítési módszert használja - a CSMA / CD módszert.

Ethernet címzés

Az Ethernet-technológiában az információ címzettjének azonosításához 6 bájtos MAC-címeket használnak.

A MAC címformátum lehetővé teszi, hogy bizonyos multicast címzési módokat használjon az Ethernet hálózatban, és ugyanakkor kizárja annak lehetőségét, hogy két állomás ugyanazzal a címmel rendelkezzen ugyanazon a helyi hálózaton belül.

Az Ethernet hálózat fizikai címe két részből áll:

• Szállítói kódok
• Egyedi eszközazonosító

Az IEEE -n belül egy speciális szervezet foglalkozik ezen a területen engedélyezett kódolások terjesztésével a hálózati berendezések gyártóinak kérésére. A MAC -cím írásához különféle űrlapok használhatók. A leggyakrabban használt forma a hexadecimális, amelyben a bájtpárokat "-" karakter választja el egymástól:

E0-14-00-00-00

Az Ethernet és az IEEE 802.3 hálózatokban a célcím kialakításának három fő módja van:

• Unicast - egyedi cím;
• Multicast - multicast cím;
• Közvetítés - sugárzási cím.

Az első címzési módot (Unicast) akkor kell használni, ha a forrásállomás csak az egyik címzettnek címzi az átvitt csomagot.

A multicast címzési mód használatának jele az 1 jelenléte a berendezés gyártójának azonosítójának legjelentősebb bájtjának legkevésbé jelentős bitjében.

C-CC-CC-CC

Egy olyan keretet, amelynek DA mező tartalma a Multicast típushoz tartozik, minden állomás fogadja és feldolgozza, amely rendelkezik megfelelő szállítói kód értékkel - ebben az esetben ezek a Cisco hálózati eszközök. Adott multicast - a cég hálózati eszközei használják a címet a Cisco Discovery Protocol (CDP) szabályainak megfelelően.

Egy Ethernet és IEEE 802.3 állomás is használhatja a Broadcast címzési módot. A Broadcast célállomás címe különleges értékkel van kódolva:

FF-FF-FF-FF-FF-FF

E cím használatakor az átvitt csomagot a hálózatban lévő összes állomás fogadja.

CSMA / CD hozzáférési módszer

Az Ethernet hálózatok hordozó-értelem-szorzás-hozzáférés nevű médiahozzáférési módszert használnak ütközésérzékeléssel (CSMA / CD) ...

A CSMA / CD protokoll meghatározza a hálózatban lévő munkaállomások kölcsönhatásának jellegét egyetlen közös adatátviteli közeggel minden eszköz számára. Minden állomás egyenlő feltételekkel rendelkezik az adatátvitelhez. Nincs meghatározott szekvencia, amelyben az állomások hozzáférhetnek az adathordozóhoz az átvitelhez. Ebben az értelemben a környezet véletlenszerűen érhető el. A véletlen hozzáférésű algoritmusok megvalósítása sokkal egyszerűbb feladatnak tűnik, mint a determinisztikus hozzáférési algoritmusok megvalósítása. Mivel az utóbbi esetben vagy egy speciális protokollra van szükség, amely az összes hálózati eszköz működését vezérli (például a Token Ring és FDDI hálózatokban rejlő token cirkulációs protokoll), vagy egy speciális dedikált eszközre - egy master hubra, amely egy bizonyos szekvencia, az összes többi állomás számára lehetővé tenné az átvitelt (Arcnet hálózatok, 100VG AnyLAN).

A véletlen hozzáférésű hálózatnak azonban van egy, talán legfőbb hátránya - nem teljesen stabil hálózati működés nagy terhelés mellett, amikor kellően hosszú idő telhet el, mielőtt egy adott állomás adatot továbbíthat. Ennek oka az ütközés, amely az adásokat egy időben vagy majdnem egyidejűleg kezdő állomások között keletkezik. Ütközés esetén az átvitt adatok nem jutnak el a címzettekhez, és az adóállomásoknak újra kell indítaniuk az átvitelt - az Ethernetben használt kódolási módszerek nem teszik lehetővé az egyes állomások jeleinek elválasztását az általános jeltől. (Z Ne feledje, hogy ezt a tényt tükrözi az „Base (sáv)” összetevő, amely az Ethernet technológia minden fizikai protokolljának nevében megtalálható (például 10Base-2,10Base-T stb.). Az alapsávú hálózat olyan alapsávú hálózatot jelent, amelyben az üzeneteket digitálisan, egyetlen csatornán, frekvenciaosztás nélkül küldik.)

Az ütközés normális helyzet az Ethernet hálózatokban. Az ütközés bekövetkezéséhez nem szükséges, hogy több állomás egyszerre kezdje el az adást, ilyen helyzet valószínűtlen. Sokkal valószínűbb, hogy ütközés következik be, mivel az egyik csomópont korábban kezdi az adást, mint a másik, de az első jeleinek egyszerűen nincs idejük elérni a második csomópontot, mire a második csomópont úgy dönt, hogy elkezdi továbbítani keret. Vagyis az ütközések a hálózat elosztott jellegének következményei.

A hálózat összes állomásának halmazát, amelyek bármelyik párjának egyidejű átvitele ütközéshez vezet, ütközési tartománynak vagy ütközési tartománynak nevezzük.

Az ütközések kiszámíthatatlan késéseket okozhatnak a keretek hálózaton keresztüli terjedésében, különösen akkor, ha a hálózat nagy terhelésű (sok állomás egyidejűleg próbál továbbítani az ütközési tartományon belül,> 20-25), és nagy ütközési tartomány átmérővel (> 2 km) ). Ezért a hálózatok kiépítésekor tanácsos kerülni az ilyen extrém működési módokat.

Az ütközések legoptimálisabb megoldására képes protokoll kialakításának problémája, valamint a nagy terhelés mellett a hálózat működésének optimalizálása volt az egyik kulcskérdés a szabványos kialakítás szakaszában. Kezdetben három fő megközelítést tekintettek a környezeti véletlenszerű hozzáférés algoritmusának megvalósítására: nem perzisztens, 1-állandó és p-állandó (11.2. Ábra).

11.2. Több véletlen hozzáférésű (CSMA) algoritmus és az ütközés visszaáll

Nem tartós algoritmus. Ezzel az algoritmussal az adni kívánó állomást a következő szabályok vezérlik.

1. Hallgatja a közeget, és ha a közeg szabad (azaz ha nincs más adás, vagy nincs ütközési jel), akkor továbbít, ellenkező esetben - a közeg foglalt - folytassa a 2. lépéssel;

2. Ha a környezet foglalt, akkor vár egy véletlenszerű (egy bizonyos valószínűségi eloszlási görbe szerinti) időt, és visszatér az 1. lépéshez.

Véletlen várakozási érték használata forgalmas környezetben csökkenti az ütközések valószínűségét. Valójában tegyük fel, hogy két állomás majdnem egyszerre fog sugározni, míg a harmadik már ad. Ha az első kettőnek nem lenne véletlenszerű várakozási ideje az adás megkezdése előtt (ha a környezet elfoglaltnak bizonyulna), hanem csak hallgatta a környezetet, és várta, hogy szabaddá váljon, akkor a harmadik állomás leállította az adást , az első kettő egyszerre kezdene sugározni, ami elkerülhetetlenül ütközésekhez vezetne. Így a véletlenszerű várakozás kiküszöböli az ilyen ütközések lehetőségét. Ennek a módszernek a kényelmetlensége azonban a csatorna sávszélességének nem hatékony kihasználásában nyilvánul meg. Mivel előfordulhat, hogy mire az adathordozó szabaddá válik, az adni kívánó állomás továbbra is várni fog egy véletlenszerű időt, mielőtt úgy dönt, hogy meghallgatja a médiát, mivel már hallgatta a közeget, amelyről kiderült, hogy foglalt. Ennek eredményeként a csatorna egy ideig tétlen lesz, még akkor is, ha csak egy állomás várja az adást.

1-perzisztens algoritmus... A környezet nem elfoglalt idejének csökkentése érdekében 1-perzisztens algoritmust használhat. Ezzel az algoritmussal az adni kívánó állomást a következő szabályok vezérlik.

1. Hallgatja a közeget, és ha a közeg tétlen, továbbít, ellenkező esetben folytassa a 2. lépéssel;

2. Ha az adathordozó foglalt, addig folytatja a média hallgatását, amíg a média szabaddá válik, és amint a média felszabadul, azonnal elkezdi az adást.

A nem perzisztens és az 1 perzisztens algoritmusokat összehasonlítva elmondhatjuk, hogy az 1-perzisztens algoritmusban az átadni kívánt állomás "önzőbben" viselkedik. Ezért, ha két vagy több állomás várakozik az átvitelre (vár, amíg a környezet szabaddá válik), akkor az ütközés - mondhatni - garantált. Az ütközés után az állomások elkezdenek gondolkodni, hogy mi legyen a következő lépés.

P-perzisztens algoritmus. Ennek az algoritmusnak a szabályai a következők:

1. Ha a környezet szabad, az állomás a valószínűséggel o azonnal megkezdi az adást vagy valószínűséggel (1- o ) vár egy meghatározott T időintervallumra. A T intervallumot általában egyenlőnek vesszük a jel maximális terjedési idejével a végétől a végéig;

2. Ha az adathordozó foglalt, az állomás tovább hallgat, amíg a közeg felszabadul, majd folytassa az 1. lépéssel;

3. Ha az átvitelt egy T intervallum késlelteti, az állomás visszatér az 1. lépéshez.

És itt felmerül a kérdés, hogy ki kell választani a paraméter leghatékonyabb értékét o ... A fő probléma az, hogyan lehet elkerülni az instabilitást nagy terhelések esetén. Tekintsünk egy olyan helyzetet, amelyben n Az állomások kereteket kívánnak továbbítani, miközben az átvitel már folyamatban van. Az átvitel végén az átvitelre váró állomások várható száma megegyezik az adásra hajlandó állomások számának szorzatával az átviteli valószínűség szerint, azaz np ... Ha np > 1, akkor átlagosan több állomás próbál egyszerre sugározni, ami ütközést okoz. Sőt, amint észlel egy ütközést, minden állomás visszatér az 1. lépéshez, ami egy második ütközést okoz. A legrosszabb esetben új, elárulni hajlandó állomásokkal bővülhet n , ami tovább súlyosbítja a helyzetet, és végül folyamatos ütközéshez és nulla teljesítményhez vezet. Az ilyen katasztrófa elkerülése érdekében a munka np kevesebbnek kell lennie, mint egy. Ha a hálózat érzékeny az olyan állapotok bekövetkezésére, amikor sok állomás egyidejűleg kíván adást küldeni, akkor csökkenteni kell o ... Másrészt, mikor o túl kicsi lesz, akár egyetlen állomás is átlagosan várhat (1- o )/o T intervallumok az átvitel előtt. Tehát ha p = 0,1, akkor az átvitel előtti átlagos üresjárati idő 9T lesz.

CSMA / CD ütközésfeloldó többszörös közeghozzáférési protokoll megtestesítette a fenti algoritmusok ötleteit, és hozzáadott egy fontos elemet - az ütközés feloldását. Mivel az ütközés az összes képkockát megsemmisíti a kialakulása pillanatában, akkor nincs értelme az állomásoknak folytatni a keretek továbbítását, amint azok (állomások) ütközést észleltek. Ellenkező esetben jelentős időveszteség keletkezne a hosszú képkockák továbbításakor. Ezért az ütközések időben történő észlelése érdekében az állomás a saját adása során hallgatja a környezetet. Íme az adóállomás CSMA / CD algoritmusának alapszabályai (11.3. Ábra):

1. Az adás előtt álló állomás hallgatja a környezetet. És továbbítja, ha a környezet szabad. Ellenkező esetben (azaz ha a környezet foglalt) folytassa a 2. lépéssel. Ha több képkockát ad egymás után, az állomás egy bizonyos szünetet tart fenn a képátvitelek között - egy interframe intervallumot, és minden ilyen szünet után a következő képkocka küldése előtt az állomás ismét hallgatja a környezetet (térjen vissza az 1. lépéshez);

2. Ha a környezet foglalt, az állomás tovább hallgatja a környezetet, amíg a környezet felszabadul, majd azonnal elkezdi az adást;

3. Minden adóállomás hallgat a környezetre, és ha ütközést észlel, nem azonnal hagyja abba az adást, hanem először egy rövid speciális ütközési jelet - elakadási jelet - továbbít, amely tájékoztatja a többi állomást az ütközésről, és leállítja az adást;

4. Az elakadásjel továbbítása után az állomás abbahagyja a beszédet, és a bináris exponenciális késleltetés szabályának megfelelően tetszőleges ideig vár, majd visszatér az 1. lépéshez.

A keret továbbításához az állomásnak biztosítania kell, hogy a megosztott adathordozó szabad legyen. Ezt úgy érjük el, hogy meghallgatjuk a jel alapjait, más néven hordozóérzéket (CS). A kihasználatlan környezet jele az, hogy nincs rajta vivőfrekvencia, amely a manchesteri kódolási módszerrel 5-10 MHz, a pillanatnyilag továbbított egyesek és nullák sorrendjétől függően.

A keretátvitel befejezése után minden hálózati csomópontnak ki kell bírnia a 9,6 μs (96 bt) technológiai szünetet (Inter Packet Gap). Ez a szünet, amelyet keretek közötti távolságnak is neveznek, szükséges ahhoz, hogy a hálózati adapterek eredeti állapotába kerüljenek, és megakadályozzák azt is, hogy egyetlen állomás kizárólag a médiát vegye át.

11.3. A CSMA / CD algoritmus tömbvázlata (MAC szint): amikor egy állomás keretet küld

Elakadási jel (elakadás - szó szerint elakadás). Az elakadási jel továbbítása garantálja, hogy egynél több képkocka nem fog elveszni, mivel minden csomópont, amely az ütközés előtt továbbított képkockákat, miután elakadási jelet kapott, megszakítja az átvitelt, és elhallgat, amikor új képkocka -kísérletre számít. . Az elakadásjelnek elég hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy elérje az ütközési tartomány legtávolabbi állomásait, figyelembe véve a lehetséges ismétlők további biztonsági határ (SF) késését. Az elakadási jel tartalma lényegtelen, kivéve, hogy nem egyezhet a részben továbbított keret CRC mezőjével (802.3), és az első 62 bitnek az „1” és a „0” váltakozását kell jelentenie az „1” kezdőbittel. '.

11.4. Random Access Method CSMA / CD

A 11.5. Ábra szemlélteti a busz topológiájának ütközésérzékelési folyamatát (vékony vagy vastag koaxiális kábel (10Base5 és 10Base2)).

Az adott pillanatban a csomópont A(DTE A) elkezdi az adást, természetesen hallgatva a saját jelét. Abban a pillanatban, amikor a keret majdnem elérte a csomópontot B(DTE B), ez a csomópont, nem tudva, hogy az átvitel már folyamatban van, elkezdi magát továbbítani. Egy adott időpontban egy csomópont Bütközést észlel (az elektromos jel állandó komponense a megfigyelt vonalon nő). Ezt követően a csomópont B elakadási jelet küld és leállítja az adást. Abban a pillanatban az ütközési jel eléri a csomópontot A, azután A elakadási jelet is továbbít, és leállítja az adást.

11.5. Ütközésérzékelés a CSMA / CD séma használatakor

Az IEEE 802.3 szabvány szerint egy csomópont nem tud nagyon rövid képkockákat továbbítani, más szóval nagyon rövid átvitelt. Még akkor is, ha az adatmező nincs kitöltve a végéig, megjelenik egy speciális kiegészítő mező, amely kiterjeszti a keretet legalább 64 bájtra, a bevezetőt leszámítva. Csatornaidő Az ST (slot time) az a minimális idő, amely alatt a csomópont köteles továbbítani, elfoglalni egy csatornát. Ez az idő a szabvány által elfogadott minimális megengedett méretű keret átvitelének felel meg. A csatornaidő összefügg a hálózati csomópontok közötti megengedett legnagyobb távolsággal - az ütközési tartomány átmérőjével. Tegyük fel, hogy a fenti példa a legrosszabb forgatókönyvet valósítja meg, amikor az állomások Aés B el kell távolítani egymástól a maximális távolságban. Idő, jel terjedése A előtt B jelöli. Csomó A a nulla időpontban kezdi az adást. Csomó B egy adott pillanatban megkezdi az adást, és ütközést észlel az adás megkezdése után eltelt idő után. Csomó Aütközést észlel egy adott időpontban. Annak érdekében, hogy a keret kibocsátott legyen A, nem veszett el, szükséges, hogy a csomópont A nem hagyta abba az adást erre a pillanatra, azóta, miután észlelt egy ütközést, a csomópont A tudni fogja, hogy a keret nem érkezett meg, és újra megpróbálja továbbítani. Ellenkező esetben a keret elveszik. A maximális idő, amely elteltével az átvitel kezdetétől számítva a csomópont A még mindig észleli az ütközést egyenlő - ez az idő az ún kettős forgalmi idő PDV (Path Delay Value, PDV)... Általánosságban elmondható, hogy a PDV meghatározza a teljes késleltetést, amely mind a véges szegmenshossz miatti késleltetéshez, mind pedig a keretek feldolgozásakor felmerülő késleltetéshez kapcsolódik a hálózat közbülső ismétlőinek és végcsomópontjainak. További mérlegelés céljából célszerű egy másik időmérési egységet is használni: kicsit idő bt (bitidő). Az 1 bt idő megfelel egy bit átviteléhez szükséges időnek, azaz 0,1 μs 10 Mbps sebességnél.

Az ütközések egyértelmű felismerése a hálózat összes állomásán előfeltétele az Ethernet hálózat megfelelő működésének. Ha bármely adóállomás nem ismeri fel az ütközést, és úgy dönt, hogy az adatkeretet helyesen továbbította, akkor ez az adatkeret elveszik. Az ütközés során a jelek átfedése miatt a keret információi eltorzulnak, és a fogadó állomás elutasítja azokat (valószínűleg az ellenőrző összeg eltérése miatt). Valószínűleg az elrontott információkat valamilyen felső rétegű protokoll, például szállítási vagy kapcsolatorientált alkalmazásprotokoll továbbítja. De az üzenet felső rétegű protokollok általi újraküldése sokkal hosszabb időintervallumban (néha akár több másodpercben) fog megtörténni, összehasonlítva az Ethernet protokoll által működtetett mikroszekundumos időközökkel. Ezért, ha az ütközéseket az Ethernet hálózat csomópontjai nem ismerik fel megbízhatóan, ez a hálózat hasznos sávszélességének észrevehető csökkenéséhez vezet.

Az ütközés megbízható észleléséhez a következő összefüggésnek kell teljesülnie:

T min> = PVD,

ahol T min a minimális kerethossz átviteli ideje, és a PDV az az idő, ameddig az ütközési jel a legtávolabbi hálózati csomópontra terjed. Mivel a legrosszabb esetben a jelnek kétszer kell áthaladnia a hálózat egymástól legtávolabbi állomásai között (a torzítás nélküli jel egy irányba halad, és visszafelé az ütközés által már torzított jel terjed), ezért ezt az időt hívják kettős forgalmi idő (Path Delay Value, PDV).

Ha ez a feltétel teljesül, az adóállomásnak még azelőtt kell ideje, hogy észlelje az átvitt keret okozta ütközést, még mielőtt befejezi a keret továbbítását.

Nyilvánvaló, hogy e feltétel teljesülése egyrészt a minimális keret hosszától és a hálózati sávszélességtől függ, másrészt a hálózati kábelrendszer hosszától és a jelben a jel terjedési sebességétől ( különböző típusú kábeleknél ez a sebesség kissé eltér).

Az Ethernet protokoll minden paramétere úgy van kiválasztva, hogy a hálózati csomópontok normál működése során az ütközések mindig egyértelműen felismerhetők legyenek. A paraméterek kiválasztásakor természetesen figyelembe vették a fenti összefüggést is, amely összeköti a minimális kerethosszat és a hálózati szegmens állomásai közötti maximális távolságot.

Az Ethernet szabványban elfogadott, hogy a keretadatmező minimális hossza 46 bájt (ami a szolgáltatási mezőkkel együtt a 64 bájt minimális kerethosszat adja, és a bevezetővel együtt - 72 bájt vagy 576 bit) .

Nagyméretű képkockák, például 1500 bájt átvitele esetén az ütközést, ha egyáltalán bekövetkezik, szinte az átvitel elején észlelik, legkésőbb az első 64 átvitt bájtban (ha az ütközés nem történt meg ekkor, akkor később nem fog felmerülni, mivel minden állomás hallgatja a vonalat, és "hallva" az adást, néma lesz). Mivel az elakadási jel sokkal rövidebb, mint a teljes képméret, a CSMA / CD algoritmus használatakor az üresjáratban használt csatornakapacitás mennyisége az ütközés észleléséhez szükséges időre csökken. A korai ütközésérzékelés a csatorna hatékonyabb kihasználásához vezet. Késői ütközésérzékelés, amely kiterjedtebb hálózatokban rejlik, amikor az ütközési tartomány több kilométer átmérőjű, ami csökkenti a hálózat hatékonyságát. Egy forgalmas hálózat viselkedésének egyszerűsített elméleti modellje alapján (nagyszámú egyidejűleg adóállomást feltételezve, és az összes állomás rögzített minimális átviteli képkocka -hosszát feltételezve) lehetséges az U hálózati teljesítmény kifejezése a PDV / ST arány:

ahol a természetes logaritmus alapja. A hálózati teljesítményt befolyásolja a sugárzott keretek mérete és a hálózat átmérője. A teljesítmény a legrosszabb esetben (amikor PDV = ST) körülbelül 37%, a legjobb esetben pedig (amikor a PDV jóval kisebb, mint az ST) hajlamos az 1. Bár a képlet nagyszámú állomás határaiból származik egyidejű átvitel esetén, nem veszi figyelembe a csonkított bináris exponenciális késleltetés algoritmusának alább ismertetett sajátosságait, és nem érvényes az ütközésektől erősen túlterhelt hálózatra, például akkor, ha több mint 15 állomás szeretne továbbítani.

Csonkított bináris exponenciális késleltetés(csonkított bináris exponenciális visszalépés). Az IEEE 802.3 szabványban elfogadott CSMA / CD algoritmus áll legközelebb az 1 -állandó algoritmushoz, de különbözik egy további elemben - egy csonkított bináris exponenciális késleltetésben. Ütközés esetén az állomás megszámolja, hányszor történik ütközés sorban a csomag küldésekor. Mivel az ismétlődő ütközések nagy terhelést jeleznek a környezetre, a MAC megpróbálja növelni a késleltetést a kerettovábbítások között. Az időintervallumok növelésére vonatkozó eljárás betartja a szabályt csonkított bináris exponenciális késleltetés.

A véletlenszerű szünetet a következő algoritmus szerint választjuk ki:

Szünet = Lx (késleltetési intervallum),

ahol (visszalépési intervallum) = 512 bites intervallum (51,2 μs);

L egy egész valószínűséggel kiválasztott egész szám a tartományból, ahol N az adott keret újrapróbálkozási száma: 1,2, ..., 10.

A 10. kísérlet után a szünet kiválasztásának időtartama nem növekszik. Így a véletlenszerű szünet 0 és 52,4 ms között lehet.

Ha 16 egymást követő keretátviteli kísérlet ütközést okoz, akkor az adóegységnek abba kell hagynia a próbálkozást, és el kell dobnia ezt a keretet.

A csonkított bináris exponenciális késleltetést használó CSMA / CD algoritmus a legjobbnak tekinthető a sok véletlen hozzáférésű algoritmus között, és hatékony hálózati működést biztosít alacsony és közepes terhelés mellett is. Nagy terheléseknél két hátrányt kell megjegyezni. Először is, nagy számú ütközés esetén az 1. állomásnak, amely először küld keretet (előtte nem próbált képkockákat továbbítani), előnye van a 2. állomással szemben, amely már sikertelenül próbált továbbítani egy keretet. többször ütközésbe ütközött. Mivel a 2 -es állomás a bináris exponenciális késleltetés szabálya szerint jelentős időt vár a későbbi próbálkozások előtt. Így a keretek szabálytalan átvitele fordulhat elő, ami nem kívánatos az időfüggő alkalmazásoknál. Másodszor, nagy terhelés mellett a hálózat egészének hatékonysága csökken. A becslések azt mutatják, hogy 25 állomás egyidejű átvitelével a teljes sávszélesség körülbelül kétszeresére csökken. De az ütközési tartományban lévő állomások száma nagyobb lehet, mivel nem mindegyik fér hozzá egyszerre a környezethez.

Keret fogadása (11.6. Ábra)

11.6. A CSMA / CD algoritmus tömbvázlata (MAC szint): amikor egy állomás keretet fogad

A fogadó állomás vagy más hálózati eszköz, például hub vagy kapcsoló először szinkronizál a bevezetővel, majd a manchesteri kódot bináris formává alakítja (a fizikai rétegben). Ezután a bináris adatfolyam feldolgozásra kerül.

MAC szinten a fennmaradó bevezető bitek törlődnek, és az állomás beolvassa a célcímet, és összehasonlítja azt a sajátjával. Ha a címek megegyeznek, akkor a keretmezőket a preambulum, az SDF és az FCS kivételével pufferelik, és kiszámítják az ellenőrző összeget, amelyet összehasonlítanak az FCS keret ellenőrző szekvencia mezőjével (a CRC-32 ciklikus összeg módszerével). Ha egyenlők, akkor a puffer tartalmát továbbítják a magasabb rétegű protokollnak. Ellenkező esetben a keret eldobásra kerül. Az ütközést a keret fogadásakor vagy az elektromos potenciál megváltozása észleli, ha koaxiális szegmenst használnak, vagy a hibás keret fogadásának ténye, hibás ellenőrző összeg, ha csavart érpárt vagy optikai szálat használnak. Mindkét esetben a kapott információt elvetik.

A hozzáférési módszer leírásából látható, hogy valószínűségi jellegű, és annak a valószínűsége, hogy sikeresen megszerzi a rendelkezésére álló közös környezetet, a hálózati torlódástól, vagyis a keretátviteli igény intenzitásától függ. az állomásokat. E módszer kidolgozásakor a 70 -es évek végén azt feltételezték, hogy a 10 Mbps adatátviteli sebesség nagyon magas a számítógépek kölcsönös adatcsere iránti igényeihez képest, így a hálózati terhelés mindig kicsi lesz. Ez a feltevés néha a mai napig igaz, de vannak már valós idejű multimédiás alkalmazások, amelyek nagyon elfoglaltak az Ethernet szegmensekben. Ebben az esetben az ütközések sokkal gyakrabban fordulnak elő. Jelentős ütközési gyakoriság esetén az Ethernet -hálózat használható átviteli sebessége meredeken csökken, mivel a hálózat szinte állandóan el van foglalva a keretátvitel újrapróbálásával. Az ütközések intenzitásának csökkentése érdekében vagy csökkentenie kell a forgalmat, például csökkentve a szegmens csomópontjainak számát, vagy le kell cserélnie az alkalmazásokat, vagy meg kell növelnie a protokoll sebességét, például váltania kell a Fast Ethernet -re.

Meg kell jegyezni, hogy a CSMA / CD hozzáférési módszer egyáltalán nem garantálja az állomások számára, hogy valaha is hozzáférhetnek az adathordozóhoz. Természetesen alacsony hálózati terhelés mellett kicsi a valószínűsége egy ilyen eseménynek, de az 1 -hez közeledő hálózati kihasználtság mellett az ilyen esemény nagyon valószínűvé válik. A véletlen elérésű módszer ezen hiányossága ár, amelyet meg kell fizetni rendkívüli egyszerűségéért, ami miatt az Ethernet lett a legolcsóbb technológia. Más hozzáférési módszerek - Token Ring és FDDI token hozzáférés, a 100VG -AnyLAN hálózatok igényprioritási módszere - mentesek ettől a hátránytól.

Minden tényező figyelembevételével gondosan kiválasztották a minimális képhossz és a hálózati állomások közötti lehetséges távolság közötti arányt, ami megbízható ütközésérzékelést biztosít. Ezt a távolságot maximális hálózatátmérőnek is nevezik.

A képkockasebesség növekedésével, amely ugyanazon CSMA / CD -hozzáférési módszerre épülő új szabványokban történik, például a Fast Ethernet, a hálózati állomások közötti maximális távolság az átviteli sebesség növekedésével arányosan csökken. A Fast Ethernet szabványban ez körülbelül 210 méter, a Gigabit Ethernet szabványban pedig 25 méterre korlátozódik, ha a szabvány fejlesztői nem tesznek bizonyos intézkedéseket a minimális csomagméret növelése érdekében.

asztal A 11.1. Ábra a 802.3 szabványos képátviteli eljárás alapvető paramétereinek értékeit mutatja, amelyek nem függenek a fizikai közeg implementációjától. Fontos megjegyezni, hogy az Ethernet -technológia fizikai környezetének minden változata kiegészíti ezeket a korlátokat, gyakran szigorúbb megkötéseket, amelyeket szintén teljesíteni kell, és amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.

Táblázat: 11.1.Ethernet MAC rétegparaméterek

Paraméterek	Az értékek
Bitsebesség	10 Mbps
Kegyelmi időköz	512 bt
Keretek közötti rés (IPG)	9,6 μs
Az átviteli kísérletek maximális száma
A növekvő szünettartomány maximális száma
Elakadási sorozat hossza	32 bites
Maximális kerethossz (előtag nélkül)	1518 bájt
Minimális kerethossz (előtag nélkül)	64 bájt (512 bit)
Preambulum hossza	64 bites
Az ütközés utáni véletlenszerű szünet minimális hossza	0 bt
Az ütközés utáni véletlenszerű szünet maximális hossza	524000 bt
Maximális távolság a hálózati állomások között	2500 m
A hálózatban lévő állomások maximális száma

Ethernet keretformátumok

Az IEEE 802.3 dokumentumban leírt Ethernet technológiai szabvány egyetlen MAC réteg keretformátumot ír le. Mivel a MAC rétegkeretnek tartalmaznia kell az IEEE 802.2 dokumentumban leírt LLC rétegkeretet, az IEEE szabványoknak megfelelően a linkréteg keretnek csak egy változata használható az Ethernet hálózatban, amelynek fejléce a MAC kombinációja és LLC alréteg fejlécei.

Mindazonáltal a gyakorlatban az Ethernet hálózatokban a linkrétegben 4 különböző formátumú (típusú) keretet használnak. Ennek oka az Ethernet technológia fejlődésének hosszú története, amely az IEEE 802 szabványok elfogadása előtt létezett, amikor az LLC alréteget nem választották el az általános protokolltól, és ennek megfelelően az LLC fejlécet sem használták.

A Digital, az Intel és a Xerox három cégből álló konzorcium 1980 -ban nemzetközi szabványtervezetként nyújtotta be a 802.3 bizottságnak az Ethernet szabvány saját verzióját (amely természetesen egy bizonyos keretformátumot írt le), de a 802.3 bizottság elfogadta azt a szabványt, amely bizonyos részletekben eltér a DIX ajánlatoktól. A különbségek szintén a keretformátumban mutatkoztak, ami két különböző típusú keret létezését eredményezte az Ethernet hálózatokban.

Egy másik képformátum a Novell azon törekvéseinek eredménye, hogy felgyorsítja a protokollköteget Etherneten keresztül.

És végül a negyedik képformátum a 802: 2 bizottság munkájának eredménye, amely a korábbi keretformátumokat valamilyen közös színvonalra hozza.

A keretformátumok eltérései inkompatibilitáshoz vezethetnek a hardver és a hálózati szoftverek között, amelyek csak egy Ethernet keretstandarddal működnek. Azonban ma már szinte minden hálózati adapter, hálózati adapter illesztőprogram, hidak / kapcsolók és útválasztók működhetnek a gyakorlatban használt összes Ethernet technológia keretformátummal, és a keret típusa automatikusan felismerhető.

Az alábbiakban mind a négy típusú Ethernet keret leírása található (itt a keret a linkréteghez kapcsolódó mezők teljes készletét jelenti, azaz a MAC és LLC rétegek mezőit). Egy és ugyanazon kerettípusnak különböző nevei lehetnek, ezért az alábbiakban minden egyes kerettípushoz a leggyakoribb neveket adjuk meg:

• 802.3 / LLC keret (802.3 / 802.2 keret vagy Novell 802.2 keret);
• Nyers 802.3 keret (vagy Novell 802.3 keret);
• Ethernet DIX keret (vagy Ethernet II keret);
• Ethernet SNAP keret.

Mind a négy típusú Ethernet keret formátumai az ábrán láthatók. 11.7.

802.3 / LLC keret

A 802.3 / LLC keretfejléc az IEEE 802.3 és 802.2 szabványban meghatározott keretfejlécmezők összefűzésének eredménye.

A 802.3 szabvány nyolc fejlécmezőt határoz meg (11.7. Ábra; a bevezető mező és a kezdőkeret határolója nem látható az ábrán).

• Preambulum mező hét szinkronizációs bájtból áll, 10101010. A manchesteri kódolásban ezt a kombinációt a fizikai közegben egy 5 MHz -es frekvenciájú periodikus hullámforma képviseli.
• Keretkezdő határoló (SFD) egy bájtból áll.
• Célcím (DA) 2 vagy 6 bájt hosszú lehet. A gyakorlatban mindig 6 bájtos címeket használnak. A célcím legjelentősebb bájtjának első bitje jelzi, hogy a cím egyéni vagy csoportos. Ha 0, akkor a cím az egyéni (unicast), a ha 1, akkor ezt multicast cím. Ha a cím mindegyikből áll, azaz 0xFFFFFFFFFFFF hexadecimális ábrázolással rendelkezik, akkor a hálózat összes csomópontjára vonatkozik, és sugárzási cím.

Az IEEE Ethernet szabványokban a legkevésbé jelentős bájt a mező bal szélső helyzetében, a legjelentősebb bit pedig a jobb szélső pozícióban jelenik meg. Ez a nem szabványos módszer a bitek sorrendjének bájtban történő megjelenítésére megfelel annak a sorrendnek, amelyben a biteket a kommunikációs vonalon továbbítja az Ethernet adó. Más szervezetek szabványaiban, például RFC IETF, ITU-T, ISO, a bájt hagyományos ábrázolását használják, ahol a legkevésbé szignifikáns bit a báj jobb szélső bitje, a legjelentősebb pedig a bal oldali. A bájtsorrend azonban hagyományos marad. Ezért az ezen szervezetek által közzétett szabványok olvasásakor, valamint az operációs rendszer vagy a protokoll -elemző által a képernyőn megjelenített adatok olvasásakor az Ethernet -keret minden bájtjának értékeit tükrözni kell annak érdekében, hogy a ennek a bájtnak a bitjeinek jelentése az IEEE dokumentumokkal összhangban. Például a multicast címet az IEEE jelölésben, amely az 1000 0000 0000 0000 1010 0111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 vagy hexadecimális 80-00-A7-FO-00-00 formátumban jelenik meg valószínűleg a protokoll-elemzőben a hagyományos formában 01-00-5E-0F-00-00.

• Forráscím (SA) - ez egy 2 vagy 6 bájtos mező, amely a keretet küldő csomópont címét tartalmazza. A cím első bitje mindig 0.
• Hossz (hossz, L) - 2 bájtos mező, amely meghatározza a keretben lévő adatmező hosszát.
• Adatmező 0 és 1500 bájt között lehet. De ha a mező hossza kisebb, mint 46 bájt, akkor a következő mező - a kitöltési mező - a keretnek a megengedett legkisebb értékre, 46 bájtig történő betöltésére szolgál.
• Párnázás a lehető legtöbb kitöltő bájtból áll, hogy a minimális adatmező hossza 46 bájt legyen. Ez biztosítja az ütközésérzékelő mechanizmus megfelelő működését. Ha az adatmező hossza elegendő, akkor a kitöltési mező nem jelenik meg a keretben.
• Keretellenőrzési sorozat (PCS) 4 bájtból áll, amely tartalmazza az ellenőrző összeget. Ezt az értéket a CRC-32 algoritmus segítségével számítják ki. A keret fogadása után a munkaállomás elvégzi saját ellenőrzőösszeg -számítását ehhez a kerethez, összehasonlítja a kapott értéket az ellenőrző összeg mező értékével, és így meghatározza, hogy a fogadott keret sérült -e.

A 802.3 keret egy MAC alréteg keret, ezért a 802.2 szabványnak megfelelően egy LLC alréteg keret kerül be az adatmezőjébe úgy, hogy a kezdő és a záró jelzés eltávolításra kerül. Az LLC keret formátumát a fentiekben ismertettük. Mivel az LLC keret fejléce 3 (LLC1 módban) vagy 4 bájt (LLC2 módban), a maximális adatmező mérete 1497 vagy 1496 bájtra csökken.

11.7. Ethernet keretformátumok

Hasonló információk.

EtherNet szabvány IEEE 802.3

Ez ma a legszélesebb körben használt hálózati technológia szabvány.

Sajátosságok:

• koaxiális kábellel, csavart érpárral, optikai kábellel működik;
• topológia - busz, csillag;
• hozzáférési módszer - CSMA / CD.

Az Ethernet hálózati technológia architektúrája valójában egyesíti a szabványokat, amelyeknek közös tulajdonságaik és különbségeik vannak.

Az Ethernet technológiát a Xerox PARC számos korai projektjével együtt fejlesztették ki. Általánosan elfogadott, hogy az Ethernetet 1973. május 22 -én találták fel, amikor Robert Metcalfe emlékeztetőt írt a PARC vezetőjének az Ethernet technológia lehetőségeiről. De a Metcalfe néhány évvel később megszerezte a technológia törvényes jogát. 1976 -ban David Boggs asszisztensével kiadott egy brosúrát Ethernet címmel: Distributed Packet Switching For Local Computer Networks. Metcalfe 1979 -ben hagyta el a Xeroxot, és alapította a 3Com -ot a számítógépek és a helyi hálózatok népszerűsítésére. Sikerült meggyőznie a DEC -t, az Intelt és a Xerox -ot, hogy működjenek együtt és fejlesszék az Ethernet -szabványt (DIX). Ezt a szabványt tették közzé először 1980. szeptember 30.

Az EtherNet technológia továbbfejlesztése:

• 1982-1993 közötti 10Mbps EtherNet fejlesztés;
• 1995-1998 Gyors EtherNet fejlesztés;
• GigaBit EtherNet fejlesztése 1998-2002;
• 10-200 GigaBit EtherNet fejlesztése 2003-2007;
• 2007-2010 40 és 100GigaBit EtherNet fejlesztése;
• 2010 -ig Terabit Ethernet fejlesztés.

A MAC rétegen, amely hozzáférést biztosít a médiumhoz és a keret továbbítását, egyedi 6 bájtos címek, úgynevezett MAC címek, amelyeket a szabvány szabályoz, a hálózati csomópontok hálózati interfészeinek azonosítására szolgálnak. Általában a MAC-cím hat pár hexadecimális számjegyből áll, amelyeket kötőjel vagy kettőspont választ el, például 00-29-5E-3C-5B-88. Minden hálózati adapter MAC -címmel rendelkezik.

Ethernet MAC címstruktúra:

• a cél MAC -cím első bitjét I / G (egyéni / csoportos vagy broadcast) bitnek nevezzük. A forráscímben Forrásútmutatónak nevezik;
• a második bit meghatározza a cím hozzárendelését;
• A cím három legjelentősebb bájtjának neve Burned In Address (BIA) vagy Organically UniqueIdentifier (OUI);
• a gyártó felelős a cím alsó három bájtjának egyediségéért.

Egyes hálózati programok, különösen a wirehark, azonnal megjeleníthetik az adott hálózati kártya gyártójának nevét a gyártó kódja helyett.

EtherNet technológia keretformátum

Az Ethernet hálózatokban 4 típusú keret (keret) létezik:

• 802.3 / LLC keret (vagy Novell 802.2 keret),
• Nyers 802.3 keret (vagy Novell 802.3 keret)
• Ethernet DIX keret (vagy Ethernet II keret),
• Ethernet SNAP keret.

A gyakorlatban az EtherNet berendezések csak egy keretformátumot használnak, nevezetesen az EtherNet DIX keretet, amelyet néha a legújabb DIX képszámnak is neveznek.

• Az első két fejléc mező a címeket tartalmazza:
• DA (Destination Address) - a célcsomópont MAC -címe;
• SA (Source Address) - a küldő csomópont MAC -címe. A keret szállításához elegendő egy cím - a célcím, a forráscím a keretbe kerül, hogy a keretet fogadó gazda tudja, kitől érkezett a keret, és kinek kell válaszolnia rá.
• A T (típus) mező tartalmazza a felső réteg protokoll feltételes kódját, amelynek adatai a keret adatmezőjében vannak, például a 08-00 hexadecimális érték egy IP defektnek felel meg. Ez a mező szükséges a multiplexelő és demultiplexelő keretek interfész funkcióinak támogatásához, amikor a felső réteg protokolljaival együttműködnek.
• Adatmező. Ha a felhasználói adatok hossza kevesebb, mint 46 bájt, akkor ez a mező a minimális méretre van kitöltve, kitöltő bájtokkal.
• A Frame Check Sequence (FCS) mező egy 4 bájtos ellenőrző összegből áll. Ezt az értéket a CRC-32 algoritmus segítségével számítják ki.

Az EtherNet DIX (II) keret nem tükrözi az EtherNet linkréteg felosztását a MAC és az LLC rétegre: mezei mindkét réteg funkcióit támogatják, például a T mező interfész funkciói a az LLC réteg, míg az összes többi mező támogatja a MAC réteg funkcióit.

Tekintsük az EtherNet II keretformátumot egy Wireshark hálózati elemzőt használó elfogott csomag példáján keresztül

Kérjük, vegye figyelembe, hogy mivel a MAC -cím egy gyártói kódból és egy interfészszámból áll, a hálózati elemző azonnal átalakítja a gyártó kódját a gyártó nevére.

Így az EtherNet technológiában a MAC -címek cél- és célcímként működnek.

Ethernet technológiai szabványok

Az Ethernet technológia fizikai specifikációi a következő átviteli adathordozókat tartalmazzák.

• l0Base -5 - koaxiális kábel, amelynek átmérője 0,5 "(1dm = 2,54cm), az úgynevezett" vastag "koaxiális kábel, jellemző impedanciája 50Ω.
• l0Base -2 - 0,25 "átmérőjű koaxiális kábel, amelyet" vékony "koaxiális kábelnek neveznek, 50Ω jellemző impedanciával.
• Az l0Base-T egy árnyékolatlan csavart érpáros (UTP) kábel, 3,4,5 kategória.
• l0Base -F - száloptikai kábel.

A 10 -es szám a szabványos adatok névleges bitsebességét jelenti, azaz 10 Mbit / s, a „Base” szó pedig az átviteli mód egy bázisfrekvencián. Az utolsó karakter a kábel típusát jelzi.

A kábelt monócsatornaként használják minden állomásnál, a maximális szegmenshossz 500 m. Az állomás egy adó -vevő - adó -vevő - kábelen keresztül csatlakozik a kábelhez. Az adó-vevő AUI interfészkábellel csatlakozik a DB-15 csatlakozóhoz. Mindkét végén terminátorokra van szükség a kábelen keresztül terjedő jelek elnyeléséhez.

"5-4-3" szabályok a koaxiális hálózatokhoz:

A koaxiális kábelhálózatok szabványa legfeljebb 4 ismétlő használatát teszi lehetővé a hálózatban, és ennek megfelelően legfeljebb 5 kábelszakaszt. Az 500 m -es kábelszakasz maximális hossza esetén ez a hálózat maximális hossza 500 * 5 = 2500 m. 5 szegmensből csak 3 tölthető be, vagyis azok, amelyekhez végcsomópontok vannak csatlakoztatva. A betöltött szegmensek között tehermentes szegmenseknek kell lenniük.

l0Base-2

A kábelt monócsatornaként használják minden állomásnál, a maximális szegmenshossz 185 m. A kábel hálózati kártyához való csatlakoztatásához T-csatlakozóra van szükség, és a kábelnek BNC-csatlakozóval kell rendelkeznie.

Az 5-4-3 szabályt is használják.

l0Base-T

Csillag topológiát képez egy hub alapján, a hub ismétlőként működik, és egyetlen mono csatornát képez, a maximális szegmenshossz 100 m. A végcsomópontok két csavart érpár segítségével vannak összekötve. Az egyik pár az adatok csomópontról a hubra való átvitelére a Tx, a másik pedig az adatok hubról csomópontra történő átvitelére az Rx.
Négy agy szabályai csavart érpárú hálózatokhoz:
A csavart érpár szabvány határozza meg a hálózat bármely két állomása közötti maximális hubok számát, nevezetesen a 4. Ezt a szabályt "4-hub szabálynak" nevezik. Nyilvánvaló, hogy ha két hálózati csomópont között nem lehet több 4 ismétlőnél, akkor a sodrott érpárú hálózat maximális átmérője 5 * 100 = 500 m (maximális szegmenshossz 100 m).

10Base-F

Funkcionálisan az optikai kábelen keresztüli Ethernet ugyanazokból az elemekből áll, mint a 10Base-T hálózat

A FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) a bizottság első 802.3 szabványa a szál Etherneten keresztüli használatára. Maximális szegmenshossz 1000 m, maximális számú elosztó 4, teljes hálózati hossza legfeljebb 2500 m.

A 10Base-FL kisebb javítás a FOIRL szabványhoz képest. A szegmens maximális hossza 2000 m. A hubok maximális száma 4, a hálózat maximális hossza 2500 m.

A 10Base-FB szabvány csak ismétlők csatlakoztatására szolgál. A végcsomópontok nem használhatják ezt a szabványt a hub portokhoz való csatlakozáshoz. Az elosztók maximális száma 5, egy szegmens maximális hossza 2000 m és maximális hálózati hossza 2740 m.

Asztal. Az Ethernet fizikai rétegének specifikációs paraméterei

Ha figyelembe vesszük az "5-4-3" vagy a "4-hub" szabályt, ha egy kapcsoló típusú eszköz képzeletbeli jele megjelenik a kábeleken való terjedés útján, a topológiai megszorítások számítása nulláról indul.

Ethernet sávszélesség

A sávszélességet a képkockák számában vagy a hálózaton keresztül időegység alatt továbbított adatok bájtjaiban mérik. Ha nem történik ütközés a hálózaton, akkor a legkisebb képméret (64 bájt) maximális képsebessége 14881 képkocka másodpercenként. Ugyanakkor az Ethernet II keretek hasznos sávszélessége 5,48 Mbps.

A maximális képsebesség a maximális képmérethez (1500 bájt) 813 képkocka másodpercenként. A hasznos sávszélesség 9,76 Mbps lesz.

A Preamble (7 bájt) és a Initial Frame Delimiter (SFD) (1 byte) keretmezők az Ethernet -ben a küldő és a fogadó eszközök közötti szinkronizálásra szolgálnak. A keret ezen első nyolc bájtja a vevő csomópontok figyelmének felhívására szolgál. Lényegében az első néhány bájt jelzi a vevőknek, hogy készüljenek fel egy új keret fogadására.

Cél MAC cím mező

A Cél MAC -cím mező (6 bájt) a kívánt címzett azonosítója. Mint emlékszik, ezt a címet használja a 2. réteg, hogy segítsen az eszközöknek meghatározni, hogy egy adott keretet címzett -e nekik. A keretben lévő címet összehasonlítják az eszköz MAC -címével. Ha a címek megegyeznek, az eszköz megkapja a keretet.

Forrás MAC -cím mező

A Cél MAC -cím mező (6 bájt) azonosítja a küldő hálózati kártyát vagy a keret interfészt. A kapcsolók ezt a címet is használják a hozzárendelési táblázatokhoz. A kapcsolók szerepéről később ebben a részben lesz szó.

Mező hossza / típusa

Bármely IEEE 802.3 szabvány 1997 előtt, a Hossz mező megadja a keret adatmező pontos hosszát. Ezt később az FCS részeként használják annak biztosítására, hogy az üzenetet megfelelően fogadták. Ha a mező célja egy típus meghatározása, például az Ethernet II esetében, a Típus mező leírja, hogy melyik protokollt hajtják végre.

A terület e két felhasználását 1997 -ben formálisan egyesítették az IEEE 802.3x szabványban, mivel mindkét alkalmazás közös volt. Az Ethernet II típus mezőt tartalmazza a jelenlegi 802.3 keretmeghatározás. Amikor egy csomópont keretet kap, meg kell vizsgálnia a Hossz mezőt, hogy meghatározza, melyik magasabb réteg protokoll van benne. Ha két oktett értéke nagyobb vagy egyenlő a 0x0600 hexadecimális számmal vagy az 1536 tizedes számmal, akkor az Adatmező tartalma dekódolásra kerül a megadott protokoll típus szerint. Ha a mező értéke kisebb vagy egyenlő 0x05DC hexadecimális vagy 1500 decimális értékkel, akkor a Hossz mező az IEEE 802.3 keretformátum használatát jelzi. Ez megkülönbözteti az Ethernet II és a 802.3 képkockákat.

Mezők adatai és kitöltése

Az Adatok és kitöltés mezők (46–1500 bájt) egy magasabb rétegből származó, beágyazott adatokat tartalmaznak, ami tipikus Layer 3 PDU, általában IPv4 csomag. Minden keretnek legalább 64 bájt hosszúnak kell lennie. Ha egy kisebb csomagot kapszuláznak, akkor a párnázással növelik a keret méretét erre a minimális méretre.

Az IEEE listát vezet az általános célú Ethernet II típusokról.