Ethernet 1000base t texnologiyasidan foydalangan holda tarmoqlarni qurish. Ethernet va Wi-Fi texnologiyalari asosida o'rnatilgan kirish tarmog'ini ishlab chiqish

Ethernet texnologiyasi shabloni, IEEE 802.3 dock -da yozilgan. Bu MAC qatlam formati ramkasining yagona tavsifi. Ethernet tarmog'ida havola qatlamining faqat bitta turi amalga oshiriladi, uning sarlavhasi MAC va MChJ sublayerlari sarlavhalari to'plami bo'lib, u o'ziga xosdir.

• Ethernet DIX / Ethernet II, 1980 yilda 802.3 versiyasini xalqaro standart sifatida joriy qilgan uchta Xerox, Intel va Digital firmalarining birgalikdagi robotlari natijasida paydo bo'ldi;
• Qo'mita 802.3 ni qabul qildi va uni biroz qayta ko'rib chiqdi. Mana shunday 802.3 / MChJ, 802.3 / 802.2 yoki Novell 802.2;
• Xom -ashyo 802.3 yoki Novell 802.3- chekilgan tarmoqlarda protokollar to'plamining ishini tezlashtirish uchun mo'ljallangan;
• Ethernet SNAP umumiy standartga keltirilgan va kelajakda mumkin bo'lgan maydonlarni qo'shish uchun moslashuvchan bo'lgan 802.2 qo'mitasining natijasidir;

Bugungi kunda tarmoq uskunalari va dasturiy ta'minoti barcha ramka formatlarini boshqarishi mumkin va kadrlarni tanib olish avtomatik ravishda ishlaydi, bu esa ulardan birini kamaytiradi. Ramka formatlari 1 -rasmda ko'rsatilgan.

1 -rasm

802.3 / MChJ ramkasi

Bu ramkaning sarlavhasi IEEE 802.3 va 802.2 freymlarining sarlavha maydonlarini birlashtiradi. 802.3 standarti quyidagilardan iborat:

• Muqaddima maydoni- sinxron baytlar maydoni deyiladi - 10101010. Manchester kodlashda bu kod fizik muhitda 5 MGts chastotali signalga o'zgartiriladi.
• Boshlang'ich ramka chegarasi- bu bitta bayt 10101011. Bu maydon keyingi bayt ramka sarlavhasining birinchi bayti ekanligini ko'rsatadi.
• Belgilangan manzil- Bu maydon 6 yoki 2 bayt uzunlikda bo'lishi mumkin. Odatda bu maydon 6 baytli MAC -manzil uchun ishlatiladi.
• Manba manzili Bu yuboruvchi tugunining MAC manzilining 6 yoki 2 baytini o'z ichiga olgan maydon. Birinchi bit har doim - 0.
• Uzunlik- hajmi 2 bayt bo'lgan va kadrdagi ma'lumotlar maydonining uzunligini o'z ichiga olgan maydon.
• Ma'lumotlar maydoni- maydon 0 dan 1500 baytgacha bo'lishi mumkin. Ammo agar ma'lumotlar birdaniga 46 baytdan kam bo'lsa, maydon ishlatiladi joy tutuvchi bu maydonni 46 baytga to'ldiradi.
• To'ldiruvchi maydoni- Ma'lumotlar maydonini to'ldirishni ta'minlaydi, agar uning og'irligi 46 baytdan kam bo'lsa. To'qnashuvni aniqlash mexanizmining to'g'ri ishlashi uchun kerak.
• Ramkani tekshirish ketma -ketligi maydoni- bu maydon 4 baytlik nazorat summasini o'z ichiga oladi. CRC-32 algoritmi ishlatiladi /

Bu ramka MAC sublayer ramkasi bo'lib, uning ma'lumotlar maydonida freymning oxirida va boshida bayroqlari olib tashlangan MChJ sublayer ramkasi mavjud.

Raw 802.3 / Novell 802.3 ramkasi

Bu ramka ilgari MetWare -da tarmoq sathining protokoli bo'lgan. Ammo endi, yuqori qavat protokolini aniqlash zarurati yo'qoldi, ramka MChJ ramkasining MAC ramkasiga kiritildi.

Ethernet DIX / Ethernet II ramkasi

Bu ramka Ras 802.3 ga o'xshash tuzilishga ega. Ammo bu erda 2 bayt uzunlikdagi maydonda protokol tipidagi maydon tayinlovlari mavjud. Bu freymning ma'lumotlar maydoniga o'z paketini joylashtirgan yuqori qavat protokoli turini ko'rsatadi. Bu ramkalar maydon uzunligi bilan ajralib turadi, agar qiymat 1500 dan kichik bo'lsa, bu uzunlik maydoni, agar ko'proq bo'lsa, tur.

Ethernet SNAP ramkasi

Ramka protokol turlarini kodlashda nomuvofiqlikni bartaraf etish natijasida paydo bo'ldi. Protokol, shuningdek, IP-protokolda quyidagi tarmoqlarni kapsüllerken ishlatiladi: Token Ring, FDDI, 100VC-AnyLan. Ammo Ethernet orqali IP -paketlarni uzatishda protokol Ethernet DIX freymlaridan foydalanadi.

IPX protokoli

Ushbu protokol Ethernet ramkasining barcha to'rt turini ishlatishi mumkin. U MChJ maydonining yo'qligi yoki mavjudligini tekshirish orqali turini aniqlaydi. Shuningdek, DSAP / SSAP maydonlarining orqasida. Agar maydon qiymati 0xAA bo'lsa, bu SNAP ramkasi, aks holda bu 802.3 / MChJ.

Ethernet orqali uzatiladigan ma'lumotlar freymlarga bo'linadi. Eslatib o'tamiz, deyarli har bir tarmoq texnologiyasi (uning darajasidan qat'i nazar) ma'lumotlarni uzatish birligiga mos keladi: Ethernet - ramka, ATM - katak, IP - datagram va boshqalar. Toza ma'lumotlar tarmoq orqali uzatilmaydi. Qoida tariqasida, ma'lumotlar birligiga sarlavha "biriktirilgan". Ba'zi tarmoq texnologiyalari ham oxirini qo'shadi. Sarlavha va tugatish xizmat ma'lumotlarini o'z ichiga oladi va ma'lum maydonlardan iborat.

Bir necha turdagi ramkalar bo'lgani uchun, bir -birini tushunish uchun jo'natuvchi va qabul qiluvchi bir xil ramka turidan foydalanishi kerak. Ramkalar bir -biridan biroz farq qiladigan to'rt xil formatda bo'lishi mumkin. Faqat ikkita xom format mavjud - Ethernet II va Ethernet 802.3. Bu formatlar faqat bitta maydonning maqsadi bilan farq qiladi.

Qabul qiluvchiga ma'lumotni muvaffaqiyatli etkazib berish uchun har bir kadrda ma'lumotlarga qo'shimcha ravishda xizmat ma'lumotlari bo'lishi kerak: ma'lumotlar maydonining uzunligi, jo'natuvchi va qabul qiluvchining jismoniy manzillari, tarmoq protokoli turi va boshqalar.

Ish stantsiyalari bitta tarmoq segmentidagi server bilan o'zaro aloqada bo'lishi uchun ular bitta ramka formatini qo'llab -quvvatlashi kerak. Ethernet freymlarining to'rtta asosiy ta'mi mavjud:

• Ethernet turi II
• Ethernet 802.3
• Ethernet 802.2
• Ethernet SNAP (SubNetwork Access Protocol).

To'rt turdagi ramkalar uchun umumiy bo'lgan maydonlarni ko'rib chiqing (1 -rasm).

Guruch. 1. Umumiy chekilgan freym formati

Ramkadagi maydonlar quyidagi ma'nolarga ega:

• Yuboruvchi va qabul qiluvchini sinxronlashtirish uchun "kirish" va "ramkaning boshlanishi" maydonlari ishlatiladi. Kirish qismi 7 baytlik birlik va nollarning ketma-ketligidir. Ramkani boshlash bayrog'i maydoni 1 bayt hajmiga ega. Ramka uzunligini hisoblashda bu maydonlar hisobga olinmaydi.
• "Belgilangan manzil" maydoni 6 baytdan iborat bo'lib, ushbu ramka yo'naltirilgan tarmoqdagi qurilmaning jismoniy manzilini o'z ichiga oladi. Bu va keyingi maydon uchun qiymatlar o'ziga xosdir. Ethernet adapterlarining har bir ishlab chiqaruvchisiga manzilning birinchi uch bayti beriladi, qolgan uch bayt esa to'g'ridan -to'g'ri ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilanadi. Masalan, 3Com adapterlari uchun jismoniy manzillar 0020AF bilan boshlanadi. Qabul qiluvchining manzilining birinchi biti alohida ma'noga ega. Agar u 0 bo'lsa, u holda bu ma'lum bir qurilmaning manzili (faqat shu holatda, tarmoq kartasi ishlab chiqaruvchisini aniqlash uchun birinchi uchta bayt ishlatiladi) va agar 1 efirga uzatilsa. Odatda, translyatsiya manzilida qolgan barcha bitlar ham bittaga o'rnatiladi (FF FF FF FF FF FF).
• "Yuboruvchi manzili" maydoni 6 baytdan iborat bo'lib, ushbu freymni yuborgan tarmoqdagi qurilmaning jismoniy manzilini o'z ichiga oladi. Yuboruvchi manzilining birinchi biti har doim nolga teng.
• Length / Type maydonida chekilgan freymga qarab ramka uzunligi yoki turi bo'lishi mumkin. Agar maydon uzunlikni belgilasa, u ikki baytda ko'rsatiladi. If type - keyin maydonning mazmuni ushbu ramka tegishli bo'lgan yuqori darajali protokol turini ko'rsatadi. Masalan, IPX uchun maydon 8137, IP uchun esa 0800.
• "Ma'lumotlar" maydoni ramka ma'lumotlarini o'z ichiga oladi. Ko'pincha, bu yuqori darajali protokollar uchun zarur bo'lgan ma'lumotlar. Bu maydon aniq belgilangan uzunlikka ega emas.
• "Checksum" maydonida perambula, ramka belgisining boshlanishi va nazorat summasining o'zi bundan mustasno, barcha maydonlarning nazorat yig'indisini hisoblash natijasi mavjud. Hisoblash jo'natuvchi tomonidan amalga oshiriladi va ramkaga qo'shiladi. Xuddi shunday hisoblash tartibi ham qabul qiluvchining qurilmasida amalga oshiriladi. Agar hisoblash natijasi bu maydon qiymatiga mos kelmasa, uzatish paytida xatolik yuz bergan deb taxmin qilinadi. Bunday holda, ramka buzilgan deb hisoblanadi va e'tiborga olinmaydi.

Ta'kidlash joizki, Ethernet freymlarining barcha to'rt turining ruxsat etilgan minimal uzunligi 64 bayt, maksimal 1518 bayt. Xizmat ma'lumotlari uchun 18 bayt ajratilganligi uchun "Ma'lumotlar" maydonining uzunligi 46 dan 1500 baytgacha bo'lishi mumkin. Agar tarmoq orqali uzatiladigan ma'lumotlar ruxsat etilgan minimal uzunlikdan kichik bo'lsa, ramka avtomatik ravishda 46 baytga to'ldiriladi. Minimal ramka uzunligiga bunday qattiq cheklovlar to'qnashuvni aniqlash mexanizmining normal ishlashini ta'minlash uchun kiritildi.

ETHERNET TEXNOLOGIYASI

Ethernet - hozirgi kunda eng keng tarqalgan LAN standarti.

Ethernet deganda, odatda, bu texnologiyaning har qanday variantini nazarda tutadilar. Qisqacha aytganda, Ethernet - bu Xerox 1975 yilda ishlab chiqqan va joriy qilgan eksperimental Ethernet tarmog'iga asoslangan tarmoq standarti. Kirish usuli bundan oldin ham sinab ko'rilgan: 60 -yillarning ikkinchi yarmida Gavayi universiteti radio tarmog'ida Aloha deb nomlangan umumiy radio muhitiga tasodifiy kirishning turli variantlari ishlatilgan. 1980 yilda DEC, Intel va Xerox birgalikda Ethernet standartining so'nggi versiyasi bo'lgan koaksiyal kabel tarmog'i uchun chekilgan Ethernet II standartini ishlab chiqdi va nashr etdi. Shuning uchun Ethernet standartining xususiy versiyasi Ethernet DIX yoki Ethernet P deb nomlanadi.

Ethernet DIX standarti asosida IEEE 802.3 standarti ishlab chiqilgan bo'lib, u ko'p jihatdan avvalgisiga to'g'ri keladi, lekin hali ham ba'zi farqlar mavjud. IEEE 802.3 standarti MAC va MChJ qatlamlari o'rtasida farq qilsa -da, asl Ethernet ikkala qatlamni ham bitta ma'lumotli ulanish qatlamiga birlashtirgan. Ethernet DIX Ethernet konfiguratsiyasi test protokolini IEEE 802.3 belgilamaydi. Bu standartlarda minimal va maksimal ramka o'lchamlari bir xil bo'lsa -da, tomonlar nisbati ham biroz boshqacha. Ko'pincha, IEEE standarti va Ethernet DIX -ning o'ziga xos xususiyati sifatida Ethernet -ni ajratish uchun birinchisi 802.3 texnologiyasi deb nomlanadi va Ethernet -ning mulkiy nomi qo'shimcha belgilarsiz qoldiriladi.

Jismoniy muhit turiga qarab, IEEE 802.3 standarti har xil modifikatsiyaga ega-10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, 10Base-FB.

1995 yilda Fast Ethernet standarti qabul qilindi, bu ko'p jihatdan mustaqil standart emas, buni uning tavsifi shunchaki asosiy 802.3 standarti - 802.3u bo'limiga qo'shimcha bo'lim ekanligidan dalolat beradi. Xuddi shunday, 1998 yildagi Gigabit Ethernet standarti asosiy hujjatning 802.3z bo'limida tasvirlangan.

Ethernet texnologiyasining fizik qatlamining barcha variantlari uchun 10 Mbit / s tezlikni ta'minlaydigan ikkilik ma'lumotni kabel orqali uzatish uchun Manchester kodidan foydalaniladi.

Ethernet standartlarining barcha turlari (shu jumladan Fast Ethernet va Gigabit Ethernet) bir xil media ajratish usulidan foydalanadi - CSMA / CD usuli.

Ethernet manzili

Ethernet texnologiyalarida axborot qabul qiluvchini aniqlash uchun 6 baytli MAC-manzillar ishlatiladi.

MAC manzil formati Ethernet tarmog'ida aniq bir nechta manzillarni yuborish rejimlaridan foydalanish imkoniyatini beradi va shu bilan birga, bitta mahalliy tarmoq ichida bir xil manzilga ega bo'lgan ikkita stansiya imkoniyatini istisno qiladi.

Ethernet tarmog'ining jismoniy manzili ikki qismdan iborat:

• Sotuvchi kodlari
• Qurilmaning individual identifikatori

IEEE tarkibidagi maxsus tashkilot tarmoq uskunalari ishlab chiqaruvchilarining talabiga binoan ushbu sohaning ruxsat etilgan kodlarini tarqatish bilan shug'ullanadi. MAC manzilini yozish uchun har xil shakllardan foydalanish mumkin. Eng ko'p ishlatiladigan shakl o'n oltilik bo'lib, unda bayt juftlari "-" belgilar bilan ajratilgan:

E0-14-00-00-00

Ethernet va IEEE 802.3 tarmoqlarida manzil manzilini shakllantirishning uchta asosiy rejimi mavjud:

• Unicast - individual manzil;
• Multicast - ko'p nuqtali manzil;
• Eshittirish - eshittirish manzili.

Birinchi manzil rejimi (Unicast) manba stantsiya uzatilgan paketga faqat bitta ma'lumot oluvchiga murojaat qilganda ishlatiladi.

Multicast adreslash rejimidan foydalanish belgisi - bu uskunani ishlab chiqaruvchi identifikatorining eng muhim baytining eng kichik bitida 1 ning mavjudligi.

C-CC-CC-CC

DA maydonining tarkibi Multicast turiga tegishli bo'lgan ramka tegishli Sotuvchi kodi qiymatiga ega bo'lgan barcha stantsiyalar tomonidan qabul qilinadi va qayta ishlanadi - bu holda bu Cisco tarmoq qurilmalari. Berilgan Multicast - manzil ushbu kompaniyaning tarmoq qurilmalari tomonidan Cisco Discovery Protocol (CDP) qoidalariga muvofiq o'zaro aloqa qilish uchun ishlatiladi.

Ethernet va IEEE 802.3 stantsiyalari Broadcast adreslash rejimidan ham foydalanishlari mumkin. Eshittirish stantsiyasining manzili maxsus qiymat bilan kodlangan:

FF-FF-FF-FF-FF-FF

Bu manzildan foydalanganda, uzatilgan paketni ushbu tarmoqdagi barcha stansiyalar qabul qiladi.

CSMA / CD ga kirish usuli

Ethernet tarmoqlari to'qnashuvni aniqlash (CSMA / CD) bilan "tashuvchi-sezish-ko'paytirish" deb nomlangan ommaviy axborot vositalariga kirish usulidan foydalanadi.

CSMA / CD protokoli barcha qurilmalar uchun yagona umumiy ma'lumot uzatish vositasi bo'lgan tarmoqdagi ish stantsiyalarining o'zaro ta'sirini belgilaydi. Barcha stantsiyalarda ma'lumotlarni uzatish uchun teng shartlar mavjud. Stantsiyalar uzatish vositasiga kira oladigan aniq ketma -ketlik yo'q. Aynan shu ma'noda atrof -muhitga tasodifiy kirish mumkin. Tasodifiy kirish algoritmlarini amalga oshirish deterministik kirish algoritmlarini amalga oshirishdan ko'ra ancha sodda vazifadir. Ikkinchidan, barcha tarmoq qurilmalarining ishlashini boshqaruvchi maxsus protokol (masalan, Token Ring va FDDI tarmoqlariga xos bo'lgan token aylanish protokoli) yoki maxsus ajratilgan qurilma - master -hub talab qilinadi. ma'lum bir ketma -ketlik, stansiyaning qolgan barcha a'zolariga uzatish qobiliyatini beradi (Arcnet tarmoqlari, 100VG AnyLAN).

Biroq, tasodifiy kirish tarmog'ining bitta, ehtimol, asosiy kamchiligi bor - bu ma'lum bir stantsiya ma'lumot uzatishga etguncha etarlicha uzoq vaqt o'tishi mumkin bo'lgan tarmoqning og'ir yuk ostida barqaror ishlashi emas. Bu bir vaqtning o'zida yoki deyarli bir vaqtning o'zida uzatishni boshlagan stansiyalar o'rtasida yuzaga keladigan to'qnashuvlar bilan bog'liq. To'qnashuv sodir bo'lgan taqdirda, uzatilgan ma'lumotlar qabul qiluvchilarga etib bormaydi va uzatuvchi stantsiyalar yana uzatishni davom ettirishga to'g'ri keladi - Ethernetda ishlatiladigan kodlash usullari har bir stansiya signallarini umumiy signaldan ajratishga imkon bermaydi. (Z E'tibor bering, bu fakt Ethernet texnologiyasining barcha fizik protokollari nomlarida mavjud bo'lgan "Base (band)" komponentida aks etadi (masalan, 10Base-2,10Base-T va boshqalar). Asosiy tarmoqli tarmog'i - xabarlar chastotali bo'linmasdan bitta kanal orqali raqamli tarzda yuboriladigan asosiy tarmoqli tarmoq.)

Ethernet tarmoqlarida to'qnashuv - bu odatiy holat. To'qnashuv sodir bo'lishi uchun bir nechta stantsiyalar bir vaqtning o'zida uzatishni boshlashlari shart emas, bunday holat ehtimoldan yiroq emas. To'qnashuv, ehtimol, bitta tugun boshqasidan ko'ra tezroq uzatila boshlagani uchun sodir bo'ladi, lekin birinchisining signallari ikkinchi tugun uzatishni boshlashga qaror qilguncha ikkinchi tugunga etib borishga ulgurmaydi. ramka Ya'ni, to'qnashuvlar tarmoqning tarqalgan tabiati natijasidir.

Tarmoqdagi barcha stantsiyalar to'plami, ularning bir vaqtning o'zida har qanday juftlik uzatilishi to'qnashuvga olib keladi, to'qnashuv yoki to'qnashuv domeni deb ataladi.

To'qnashuvlar, ayniqsa, tarmoq juda ko'p yuklanganida (ko'p stantsiyalar bir vaqtning o'zida to'qnashuv zonasida,> 20-25) va katta to'qnashuv maydonining diametrida (> 2 km) uzatilganda, tarmoq bo'ylab kadrlarning tarqalishida oldindan aytib bo'lmaydigan kechikishlarga olib kelishi mumkin. ). Shuning uchun, tarmoqlarni qurishda, bunday o'ta ish rejimlaridan qochish maqsadga muvofiqdir.

To'qnashuvlarni eng maqbul echishga va og'ir yuk ostida tarmoq ishini optimallashtirishga qodir protokol tuzish muammosi standartni shakllantirish bosqichidagi asosiy muammolardan biri edi. Dastlab atrof-muhitga tasodifiy kirish algoritmini amalga oshirish uchun uchta asosiy yondashuv nomzod sifatida qaraldi: doimiy bo'lmagan, 1-doimiy va p-doimiy (11.2-rasm).

11.2 -rasm. Bir nechta tasodifiy kirish (CSMA) algoritmlari va to'qnashuv o'chirilgan

O'zgarmas algoritm. Ushbu algoritm yordamida uzatishni istagan stansiya quyidagi qoidalarga amal qiladi.

1. Muhitni tinglaydi va agar vosita erkin bo'lsa (ya'ni, boshqa uzatish bo'lmasa yoki to'qnashuv signali bo'lmasa) uzatadi, aks holda - vosita band - 2 -bosqichga o'ting;

2. Agar muhit band bo'lsa, u tasodifiy (ma'lum bir ehtimollik taqsimot egri chizig'iga ko'ra) vaqtni kutadi va 1 -bosqichga qaytadi.

Gavjum muhitda tasodifiy kutish qiymatidan foydalanish to'qnashuvlar ehtimolini kamaytiradi. Darhaqiqat, boshqacha aytaylik, ikkita stansiya deyarli bir vaqtning o'zida uzatadi, uchinchisi esa allaqachon uzatadi. Agar birinchi ikkitasida uzatish boshlanishidan oldin tasodifiy kutish vaqti bo'lmaganida (agar muhit band bo'lsa), lekin faqat atrofni tinglab, uning bo'shashini kutganida, uchinchi stansiya uzatishni to'xtatgandan keyin. , birinchi ikkisi bir vaqtning o'zida uzatishni boshlardi, bu muqarrar ravishda to'qnashuvlarga olib keladi. Shunday qilib, tasodifiy kutish bunday to'qnashuvlar ehtimolini yo'q qiladi. Biroq, bu usulning noqulayligi kanalning tarmoqli kengligidan samarasiz foydalanishda namoyon bo'ladi. Vositachi bo'shab qolguncha, uzatishni xohlagan stantsiya tasmani tasodifiy kutib turishni davom ettiradi, chunki u allaqachon band bo'lgan. Natijada, faqat bitta stantsiya uzatishni kutayotgan bo'lsa ham, kanal bir muddat bo'sh qoladi.

1-doimiy algoritm... Atrof-muhit band bo'lmagan vaqtni qisqartirish uchun 1 ta doimiy algoritmdan foydalanish mumkin. Ushbu algoritm yordamida uzatishni istagan stansiya quyidagi qoidalarga amal qiladi.

1. Muhitni tinglaydi va agar vosita bo'sh bo'lsa, uzatadi, aks holda 2 -bosqichga o'ting;

2. Agar vosita band bo'lsa, u bo'sh bo'lguncha muhitni tinglashni davom ettiradi va muhit bo'shatilishi bilan u darhol uzatishni boshlaydi.

Uzluksiz va 1-turg'un algoritmlarni taqqoslaganda aytishimiz mumkinki, 1-turg'un algoritmda uzatishni istagan stansiya o'zini "xudbin" tutadi. Shuning uchun, agar ikki yoki undan ortiq stantsiya uzatishni kutayotgan bo'lsa (atrof -muhit bo'sh bo'lguncha kutsa), to'qnashuv kafolatlanadi. To'qnashuvdan keyin bekatlar nima qilish kerakligi haqida o'ylay boshlaydilar.

P-doimiy algoritm. Bu algoritm qoidalari quyidagicha:

1. Agar muhit erkin bo'lsa, ehtimollik bilan stantsiya p darhol uzatishni boshlaydi yoki ehtimol bilan (1- p ) belgilangan vaqt oralig'ini kutadi T oralig'i odatda signalning oxiridan oxirigacha maksimal tarqalish vaqtiga teng qabul qilinadi;

2. Agar vosita band bo'lsa, stansiya bo'sh bo'lguncha tinglashni davom ettiradi, so'ngra 1 -bosqichga o'tadi;

3. Agar uzatish bitta T oralig'iga kechiksa, stansiya 1 -bosqichga qaytadi.

Va bu erda parametrning eng samarali qiymatini tanlash haqida savol tug'iladi p ... Asosiy muammo - katta yuklarda beqarorlikni qanday oldini olish. Vaziyatni ko'rib chiqing n stantsiyalar uzatish allaqachon davom etayotgan paytda freymlarni uzatmoqchi. Etkazish tugagandan so'ng, uzatishga harakat qiladigan stantsiyalar soni, uzatish ehtimoli bo'yicha uzatmoqchi bo'lgan stantsiyalar sonining mahsulotiga teng bo'ladi. np ... Agar np > 1, keyin o'rtacha bir nechta stantsiya birdaniga uzatishga harakat qiladi, bu to'qnashuvga olib keladi. Bundan tashqari, to'qnashuv aniqlangandan so'ng, barcha stansiyalar 1 -bosqichga qaytadi, bu esa ikkinchi to'qnashuvni keltirib chiqaradi. Eng yomon holatda, xiyonat qilishga tayyor yangi stantsiyalar qo'shilishi mumkin n , bu vaziyatni yanada kuchaytiradi, natijada doimiy to'qnashuv va nol o'tkazuvchanlikka olib keladi. Bunday falokatni oldini olish uchun, ish np bittadan kam bo'lishi kerak. Agar tarmoq bir vaqtning o'zida ko'plab stantsiyalar uzatishni xohlaydigan sharoitga sezgir bo'lsa, uni kamaytirish kerak. p ... Boshqa tomondan, qachon p juda kichik bo'lib qoladi, hatto bitta bekat ham o'rtacha kutishi mumkin (1- p )/p uzatishdan oldin T oraliqlari. Shunday qilib, agar p = 0,1 bo'lsa, transferdan oldingi o'rtacha bo'sh vaqt 9T bo'ladi.

CSMA / CD to'qnashuvining aniqligi bir nechta o'rta kirish protokoli yuqoridagi algoritmlarning g'oyalarini o'zida mujassam etgan va muhim element - to'qnashuvni hal qilishni qo'shgan. To'qnashuv hosil bo'lgan vaqtda uzatiladigan barcha ramkalarni yo'q qilib yuborganligi sababli, ular (stansiyalar) to'qnashuvlarni aniqlagandan so'ng, o'z ramkalarini uzatishni davom ettirishning ma'nosi yo'q. Aks holda, uzun ramkalarni uzatishda sezilarli vaqt yo'qotilishi bo'lar edi. Shuning uchun, to'qnashuvlarni o'z vaqtida aniqlash uchun, stansiya butun uzatishda atrof -muhitni tinglaydi. Bu erda uzatish stantsiyasi uchun CSMA / CD algoritmining asosiy qoidalari (11.3 -rasm):

1. Uzatmoqchi bo'lgan stansiya atrofni tinglamoqda. Va agar atrof -muhit bo'sh bo'lsa, uzatadi. Aks holda (ya'ni, agar atrof -muhit band bo'lsa) 2 -bosqichga o'tadi. Bir qator kadrlarni ketma -ket uzatishda, stantsiya kadrlar uzatish o'rtasida ma'lum bir pauzani - kadrlar oralig'ini va har bir pauzadan so'ng, keyingi freymni yuborishdan oldin, ushlab turadi. stansiya yana atrofni tinglaydi (1 -qadamning boshiga qaytish);

2. Agar atrof -muhit band bo'lsa, stansiya atrof bo'sh bo'lgunga qadar atrof -muhitni tinglashni davom ettiradi va keyin darhol uzatishni boshlaydi;

3. Har bir uzatuvchi stansiya atrof -muhitga quloq soladi va agar to'qnashuv aniqlansa, u uzatishni darhol to'xtatmaydi, lekin avval qisqa to'qnashuvning qisqa signalini uzatadi - tiqilish -signal, to'qnashuv haqida boshqa stansiyalarni xabardor qiladi va uzatishni to'xtatadi;

4. Siqilish signalini uzatgandan so'ng, stansiya gapirishni to'xtatadi va ikkilik eksponentli kechikish qoidasiga muvofiq o'zboshimchalik bilan vaqtni kutadi va keyin 1-bosqichga qaytadi.

Kadrni uzatish imkoniyatiga ega bo'lish uchun stansiya umumiy axborot vositasi bo'sh bo'lishini ta'minlashi kerak. Bu signalning asosiy signalini tinglash orqali amalga oshiriladi, uni tashuvchi-sezgi (CS) deb ham atash mumkin. Bo'sh bo'lmagan muhitning belgisi-bu Manchester kodlash usuli bilan 5-10 MGts chastotali tashuvchi chastotaning yo'qligi.

Kadr uzatish tugagandan so'ng, barcha tarmoq tugunlari 9,6 mks (96 bt) texnologik pauzaga (Inter Packet Gap) bardosh berishi kerak. Bu pauza, shuningdek, kadrlar oralig'i deb ham ataladi, tarmoq adapterlarini qayta o'rnatish va bitta stantsiyani faqat ommaviy axborot vositalarini egallab olishining oldini olish uchun ishlatiladi.

11.3 -rasm. CSMA / CD algoritmining blok diagrammasi (MAC darajasi): stantsiya tomonidan kadrni uzatishda

Siqilish signali (siqilish - so'zma -so'z siqilish). Tiqilish signalining uzatilishi bir nechta kadrlar yo'qolmasligini kafolatlaydi, chunki to'qnashuvdan oldin kadrlarni uzatgan barcha tugunlar siqilish signalini olgan holda, uzatishlarini to'xtatib, ramkalarni uzatishning yangi urinishini kutib jim bo'lib qoladilar. . Mumkin bo'lgan takroriy signallarning qo'shimcha xavfsizlik chegarasi (SF) kechikishini hisobga olgan holda, Jam signalining to'qnashuv maydonidagi eng uzoq stansiyalarga etib borishi uchun etarli uzunlikda bo'lishi kerak. Tiqilish signalining mazmuni muhim emas, faqat u qisman uzatilgan ramkaning CRC maydoniga to'g'ri kelmasligi kerak (802.3) va birinchi 62 bit "1" va "0" ning boshlang'ich biti bilan almashishini ko'rsatishi kerak. 1 '.

11.4 -rasm. Tasodifiy kirish usuli CSMA / CD

11.5 -rasmda avtobus topologiyasi uchun to'qnashuvni aniqlash jarayoni ko'rsatilgan (nozik yoki qalin koaksiyal kabel (mos ravishda 10Base5 va 10Base2).

Vaqt tugunida A(DTE A) uzatishni boshlaydi, tabiiy ravishda o'z uzatilgan signalini tinglaydi. Hozirgi vaqtda ramka tugunga deyarli etib kelgan B(DTE B), bu tugun, uzatish allaqachon davom etayotganini bilmagan holda, o'zini uzatishni boshlaydi. Vaqt o'tishi bilan tugun B to'qnashuvni aniqlaydi (kuzatiladigan chiziqdagi elektr signalining doimiy komponenti ortadi). Shundan keyin tugun B siqilish signalini uzatadi va uzatishni to'xtatadi. Hozirgi vaqtda to'qnashuv signali tugunga etib boradi A, keyin A shuningdek, siqilish signalini uzatadi va uzatishni to'xtatadi.

11.5 -rasm. CSMA / CD sxemasidan foydalanganda to'qnashuvni aniqlash

IEEE 802.3 standartiga ko'ra, tugun juda qisqa kadrlarni uzatolmaydi, boshqacha aytganda juda qisqa uzatishni o'tkaza olmaydi. Ma'lumotlar maydoni oxirigacha to'ldirilmagan bo'lsa ham, kirish qismini hisobga olmaganda, ramkani 64 baytdan kam bo'lmagan uzunlikka cho'zadigan maxsus qo'shimcha maydon paydo bo'ladi. Kanal vaqti ST (uyali vaqt) - bu tugun uzatish, kanalni egallashga majbur bo'lgan minimal vaqt. Bu vaqt standart tomonidan qabul qilingan minimal ruxsat etilgan o'lchamdagi ramkaning uzatilishiga mos keladi. Kanal vaqti tarmoq tugunlari orasidagi ruxsat etilgan maksimal masofa - to'qnashuv domenining diametri bilan bog'liq. Aytaylik, yuqoridagi misol stantsiyalar joylashgan eng yomon stsenariyni amalga oshiradi A va B bir -biridan maksimal masofada olib tashlanadi. Vaqt, signalning tarqalishi A oldin B bilan belgilang. Tugun A nol vaqtida uzatishni boshlaydi. Tugun B bir zumda uzatishni boshlaydi va uzatish boshlanganidan keyin intervaldan keyin to'qnashuvni aniqlaydi. Tugun A bir vaqtning o'zida to'qnashuvni aniqlaydi. Chiqarilgan ramka uchun A, yo'qolmadi, tugun kerak A shu paytgacha uzatishni to'xtatmadi, shundan buyon tugun to'qnashuvni aniqladi A uning ramkasi kelmaganini bilib qoladi va uni yana uzatishga harakat qiladi. Aks holda, ramka yo'qoladi. Tugun uzatish boshlangan paytdan boshlab maksimal vaqt A baribir to'qnashuvni aniqlay oladi - bu vaqt chaqiriladi ikki marta aylanma vaqt PDV (yo'lni kechiktirish qiymati, PDV)... Umuman olganda, PDV cheklangan segment uzunligi va tarmoqning oraliq takrorlovchilari va oxirgi tugunlarining jismoniy qatlamida kadrlarni qayta ishlash natijasida yuzaga keladigan kechikish bilan bog'liq umumiy kechikishni belgilaydi. Yana ko'rib chiqish uchun vaqt o'lchovining boshqa birligidan foydalanish ham qulay: oz vaqt bt (bit vaqti). 1 bt vaqt bir bitni uzatish vaqtiga to'g'ri keladi, ya'ni. 10 Mbit / s tezlikda 0,1 mikron.

Tarmoqdagi barcha stansiyalar tomonidan to'qnashuvlarning aniq tan olinishi Ethernet tarmog'ining to'g'ri ishlashi uchun zarur shartdir. Agar biron -bir uzatuvchi stantsiya to'qnashuvni tan olmasa va u ma'lumot uzatish ramkasi to'g'ri uzatilgan deb qaror qilsa, u holda bu kadrlar yo'qoladi. To'qnashuv paytida signallarning bir -biriga to'g'ri kelishi tufayli, ramka ma'lumotlari buziladi va qabul qiluvchi stantsiya tomonidan rad etiladi (ehtimol, nazorat summasining mos kelmasligi). Ehtimol, noto'g'ri ma'lumotlar transport yoki ulanishga yo'naltirilgan dastur protokoli kabi ba'zi yuqori darajali protokollar orqali qayta uzatiladi. Xabarni yuqori qavat protokollari orqali qayta uzatilishi, chekilgan protokoli ishlaydigan mikrosaniyali intervallarga qaraganda ancha uzoq vaqt oralig'ida (ba'zan hatto bir necha soniya) sodir bo'ladi. Shuning uchun, agar Ethernet tarmog'i tugunlari tomonidan to'qnashuvlar ishonchli tarzda aniqlanmasa, bu tarmoqning foydali o'tkazish qobiliyatining sezilarli pasayishiga olib keladi.

To'qnashuvni ishonchli aniqlash uchun quyidagi munosabatlar bajarilishi kerak:

T min> = PVD,

bu erda T min - minimal ramka uzunligini uzatish vaqti, PDV - to'qnashuv signalining eng uzoq tarmoq tuguniga tarqalishi uchun zarur bo'lgan vaqt. Eng yomon holatda, signal bir -biridan eng uzoqda joylashgan tarmoq stantsiyalari orasidan ikki marta o'tishi kerak (buzilmagan signal bir yo'nalishda o'tadi va qaytishda to'qnashuv natijasida allaqachon buzilgan signal tarqaladi). bu vaqt chaqiriladi ikki marta aylanish vaqti (Yo'lni kechiktirish qiymati, PDV).

Bu shart bajarilganda, uzatuvchi stantsiya, uzatish ramkasidan kelib chiqqan to'qnashuvni, hatto bu freymni uzatishni tugatmasdan ham, aniqlashga ulgurishi kerak.

Shubhasiz, bu shartning bajarilishi, bir tomondan, minimal ramka uzunligiga va tarmoq o'tkazuvchanligiga, ikkinchi tomondan, tarmoq kabel tizimining uzunligiga va kabelda signal tarqalish tezligiga bog'liq ( har xil turdagi kabellar uchun bu tezlik biroz boshqacha).

Ethernet protokolining barcha parametrlari shunday tanlanganki, tarmoq tugunlarining normal ishlashi paytida to'qnashuvlar har doim aniq tan olinadi. Parametrlarni tanlashda, albatta, tarmoq segmentidagi stantsiyalar orasidagi minimal masofa va maksimal masofani bog'laydigan yuqoridagi munosabat hisobga olindi.

Ethernet standartida kadr ma'lumotlari maydonining minimal uzunligi 46 baytni tashkil etadi (bu xizmat ko'rsatish maydonlari bilan birga 64 baytli ramkaning minimal uzunligini beradi, kirish qismi bilan birga - 72 bayt yoki 576 bit). .

Katta kadrlarni uzatishda, masalan, 1500 bayt, to'qnashuv, agar u umuman ro'y bersa, uzatishning deyarli boshida, birinchi uzatilgan 64 baytdan kechiktirmay aniqlanadi (agar to'qnashuv shu vaqtda ro'y bermagan bo'lsa, keyinchalik bu paydo bo'lmaydi, chunki barcha stantsiyalar chiziqni tinglaydilar va uzatishni "eshitganlarida" jim qoladilar). Jam-signal to'liq ramka o'lchamidan ancha qisqa bo'lgani uchun, CSMA / CD algoritmidan foydalanganda, bo'sh turgan kanal sig'imi miqdori to'qnashuvni aniqlash uchun zarur bo'lgan vaqtga kamayadi. To'qnashuvni erta aniqlash kanaldan yanada samarali foydalanishga olib keladi. To'qnashuv domeni bir necha kilometr diametrli bo'lsa, bu tarmoq samaradorligini pasaytiradigan, kengaytirilgan tarmoqlarga xos kech to'qnashuvni aniqlash. Band bo'lgan tarmoq xatti -harakatlarining soddalashtirilgan nazariy modeliga asoslanib (ko'p sonli bir vaqtning o'zida uzatuvchi stantsiyalar va barcha stantsiyalar uchun uzatiladigan kadrlarning minimal minimal uzunligi), PDV nuqtai nazaridan U ish faoliyatini ifodalash mumkin. ST nisbati:

qayerda Bu tabiiy logarifmaning asosidir. Tarmoqning ishlashiga uzatiladigan kadrlarning kattaligi va tarmoqning diametri ta'sir qiladi. Eng yomon holatda ishlash (PDV = ST) taxminan 37%ni tashkil qiladi va eng yaxshi holatda (PDV STdan ancha past bo'lsa) 1 ga to'g'ri keladi. bir vaqtning o'zida uzatishda, u quyida ko'rib chiqilgan, kesilgan ikkilik eksponentli kechikish algoritmining o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olmaydi va to'qnashuvlar ko'p bo'lgan tarmoq uchun amal qilmaydi, masalan, uzatishni istagan 15 dan ortiq stantsiya.

Kesilgan ikkilik eksponensial kechikish(kesilgan ikkilik eksponensial qaytarilish). IEEE 802.3 standartida qabul qilingan CSMA / CD algoritmi 1 -doimiy algoritmga eng yaqin, lekin qo'shimcha elementda farqlanadi - kesilgan ikkilik eksponentli kechikish. To'qnashuv sodir bo'lganda, stansiya paketni yuborishda ketma -ket to'qnashuvlar sonini hisoblab chiqadi. Takroriy to'qnashuvlar atrof -muhitga yuqori yuklanishini ko'rsatgani uchun, MAC ramka uzatmalarini qayta urinish orasidagi kechikishni oshirishga harakat qiladi. Vaqt oralig'ini ko'paytirishning tegishli tartibi qoidaga bo'ysunadi kesilgan ikkilik eksponensial kechikish.

Tasodifiy pauza quyidagi algoritmga muvofiq tanlanadi:

Pauza = Lx (kechikish oralig'i),

bu erda (orqaga qaytish oralig'i) = 512 bitli intervallar (51,2 mikron);

L - diapazondan teng ehtimollik bilan tanlangan butun son, bu erda N - berilgan freymning qayta urinish raqami: 1,2, ..., 10.

10 -urinishdan so'ng, tanaffus tanlangan interval oshmaydi. Shunday qilib, tasodifiy pauza 0 dan 52,4 milodiygacha bo'lishi mumkin.

Agar ketma -ket 16 ta ramka uzatish urinishi to'qnashuvga olib kelsa, uzatuvchi harakatni to'xtatishi va bu kadrni tashlab yuborishi kerak.

Kesilgan ikkilik eksponensial kechiktirishdan foydalangan holda CSMA / CD algoritmi tasodifiy kirish algoritmlari orasida eng yaxshisi hisoblanadi va past va o'rta yuklarda tarmoqning samarali ishlashini ta'minlaydi. Katta yuklarda ikkita kamchilikni ta'kidlash kerak. Birinchidan, ko'p sonli to'qnashuvlar bilan, birinchi marta ramka yubormoqchi bo'lgan 1 -stansiya (bundan oldin kadrlarni uzatishga urinmagan), 2 -stansiyadan ustunlikka ega, u allaqachon ramkani uzatish uchun muvaffaqiyatsiz harakat qilgan. bir necha marta to'qnashuvlarga duch kelgan. Chunki 2 -stantsiya ikkilik eksponentli kechikish qoidasiga ko'ra, keyingi urinishlar oldidan ancha vaqt kutadi. Shunday qilib, ramkaning tartibsiz uzatilishi sodir bo'lishi mumkin, bu vaqtga bog'liq ilovalar uchun istalmagan. Ikkinchidan, og'ir ish yukida tarmoqning samaradorligi umuman pasayadi. Hisob -kitoblar shuni ko'rsatadiki, bir vaqtning o'zida 25 ta stantsiyani uzatishda umumiy o'tkazish qobiliyati qariyb 2 barobar kamayadi. Ammo to'qnashuv maydonidagi stansiyalar soni ko'p bo'lishi mumkin, chunki ularning hammasi ham bir vaqtning o'zida atrof -muhitga kira olmaydi.

Ramka olish (11.6 -rasm)

11.6 -rasm. CSMA / CD algoritmining blok diagrammasi (MAC darajasi): stantsiya tomonidan ramka qabul qilinganda

Qabul qiluvchi stantsiya yoki boshqa tarmoq qurilmasi, masalan, hub yoki switch, avval preambula bilan sinxronlanadi va keyin Manchester kodini ikkilik shaklga o'zgartiradi (jismoniy qatlamda). Keyinchalik, ikkilik oqim qayta ishlanadi.

MAC darajasida qolgan preambula bitlari tozalanadi va stantsiya manzil manzilini o'qiydi va uni o'z manzili bilan taqqoslaydi. Agar manzillar mos kelsa, u holda preambula, SDF va FCSdan tashqari ramka maydonlari buferlanadi va nazorat yig'indisi hisoblab chiqariladi, bu FCS ramkasining tekshirish ketma-ketligi maydoniga taqqoslanadi (CRC-32 davriy yig'ish usuli yordamida). Agar ular teng bo'lsa, bufer tarkibi yuqori qatlam protokoliga o'tkaziladi. Aks holda, ramka tashlanadi. Kadrni qabul qilishda to'qnashuvning sodir bo'lishi koaksiyal segment ishlatilganda elektr potentsialining o'zgarishi yoki nuqsonli ramkaning qabul qilinishi natijasida, agar o'ralgan juftlik yoki optik tolali ishlatilsa, noto'g'ri nazorat summasi aniqlanadi. Ikkala holatda ham olingan ma'lumotlar bekor qilinadi.

Kirish usulining tavsifidan ko'rinib turibdiki, bu ehtimollik xarakteriga ega va uning ixtiyorida umumiy muhitni muvaffaqiyatli olish ehtimoli tarmoqning tiqilib qolishiga, ya'ni kadrlarni uzatish zarurati intensivligiga bog'liq. stantsiyalar. 70 -yillarning oxirida bu usulni ishlab chiqishda 10 Mbit / s tezlikdagi ma'lumotlarni uzatish tezligi kompyuterlarning o'zaro ma'lumot almashish ehtiyojlariga nisbatan juda yuqori, deb hisoblangan, shuning uchun tarmoq yuki har doim kichik bo'ladi. Bu taxmin ba'zan hozirgi kungacha to'g'ri, lekin Ethernet segmentlarida juda band bo'lgan real vaqtda multimediyali ilovalar mavjud. Bunday holda, to'qnashuvlar tez -tez sodir bo'ladi. Muhim to'qnashuvlar bilan, chekilgan tarmoqning o'tkazuvchanligi keskin pasayadi, chunki tarmoq deyarli har doim freymlarni qayta urinish bilan band. To'qnashuvlarning intensivligini kamaytirish uchun siz, masalan, segmentdagi tugunlar sonini kamaytirish yoki ilovalarni almashtirish orqali trafikni kamaytirishingiz yoki protokol tezligini oshirish uchun, masalan, Fast Ethernet -ga o'tishingiz kerak.

Ta'kidlash joizki, CSMA / CD -ga kirish usuli hech qachon stantsiyaga ushbu vositaga kira olishini kafolatlamaydi. Albatta, tarmoq yuki past bo'lsa, bunday hodisaning ehtimoli kichik, lekin tarmoqdan foydalanish tezligi 1 ga yaqinlashganda, bunday hodisa ehtimoli katta bo'ladi. Tasodifiy kirish usulining bu kamchiligi - bu juda oddiyligi uchun to'lanadigan narx, bu esa Ethernetni eng arzon texnologiyaga aylantirdi. Boshqa kirish usullari - Token Ring va FDDI tokenlariga kirish, 100VG -AnyLAN tarmoqlarining talab ustuvorligi usuli - bu kamchiliklardan xoli.

Barcha omillarni hisobga olgan holda, ramkaning minimal uzunligi va tarmoq stantsiyalari orasidagi mumkin bo'lgan maksimal masofa orasidagi nisbat diqqat bilan tanlangan, bu to'qnashuvni ishonchli aniqlashni ta'minlaydi. Bu masofa tarmoqning maksimal diametri deb ham ataladi.

Xuddi shu CSMA / CD -ga kirish usuli, masalan Fast Ethernet -ga asoslangan yangi standartlarda amalga oshiriladigan kadr tezligi oshishi bilan tarmoq stantsiyalari orasidagi maksimal masofa uzatish tezligining oshishiga mutanosib ravishda kamayadi. Fast Ethernet standartida bu taxminan 210 metrni tashkil qiladi va Gigabit Ethernet standartida 25 metr bilan cheklangan bo'lar edi, agar standartni ishlab chiquvchilar paketning minimal hajmini oshirish bo'yicha ba'zi choralarni ko'rmagan bo'lsalar.

Jadval 11.1, jismoniy muhitni amalga oshirishga bog'liq bo'lmagan 802.3 standart ramka uzatish protsedurasining asosiy parametrlarining qiymatlarini ko'rsatadi. Shuni ta'kidlash kerakki, Ethernet texnologiyasining jismoniy muhitining har bir varianti bu cheklovlarga o'ziga xos, ko'pincha qat'iyroq cheklovlarni qo'shadi, ular ham bajarilishi kerak va quyida muhokama qilinadi.

11.1 -jadval.Ethernet MAC qatlam parametrlari

Parametrlar	Qiymatlar
Bit tezligi	10 Mbit / s
Imtiyozli davr	512 bt
Interframe GAP (IPG)	9,6 mikron
Maksimal uzatish urinishlari
Pauza diapazonining maksimal ko'payishi
Jamning ketma -ketligi uzunligi	32 bit
Maksimal ramka uzunligi (kirish so'zisiz)	1518 bayt
Minimal ramka uzunligi (kirish so'zisiz)	64 bayt (512 bit)
Matn uzunligi	64 bit
To'qnashuvdan keyin tasodifiy pauzaning minimal uzunligi	0 bt
To'qnashuvdan keyin tasodifiy pauzaning maksimal uzunligi	524000 bt
Tarmoq stantsiyalari orasidagi maksimal masofa	2500 m
Tarmoqdagi maksimal stantsiyalar soni

Ethernet ramka formatlari

IEEE 802.3 hujjatida tasvirlangan Ethernet texnologiyasi standarti bitta MAC qatlamli ramka formatini tavsiflaydi. MAC qatlam ramkasi IEEE 802.2 hujjatida tasvirlangan MChJ qatlamlar ramkasini o'z ichiga olishi kerakligi sababli, IEEE standartlariga muvofiq, Ethernet tarmog'ida havola qatlami ramkasining faqat bitta versiyasidan foydalanish mumkin, uning sarlavhasi MAC kombinatsiyasi. va MChJ sublayer sarlavhalari.

Shunga qaramay, amalda Ethernet tarmoqlarida havola sathida 4 xil formatdagi (turdagi) ramkalar ishlatiladi. Buning sababi, IEEE 802 standartlari qabul qilinishidan oldin, MChJ pastki qatlami umumiy protokoldan ajratilmagan va shunga muvofiq, MChJ sarlavhasi ishlatilmagan Ethernet texnologiyasi rivojlanishining uzoq tarixiga bog'liq.

1980 yilda Digital, Intel va Xerox uchta firmalar konsorsiumi 802.3 qo'mitasiga Ethernet standartining mulkiy versiyasini (albatta, ma'lum bir ramka formatini tavsiflagan) xalqaro standart loyihasi sifatida taqdim etdi, lekin 802.3 qo'mitasi standartni qabul qildi. ba'zi tafsilotlarda DIX takliflaridan farq qiladi. Farqlar, shuningdek, chekilgan tarmoqlarda ikki xil turdagi ramkalar mavjudligiga asos bo'lgan ramka formatiga bog'liq edi.

Yana bir ramka formati Novellning chekilgan tarmoq orqali protokollar to'plamini tezlashtirish harakatlari natijasida paydo bo'ldi.

Va nihoyat, to'rtinchi kadr formati 802: 2 qo'mitasining oldingi ramka formatlarini umumiy standartga keltirish ishining natijasidir.

Kadrlar formatidagi farqlar cheklovchining faqat bitta standarti bilan ishlashga mo'ljallangan apparat va tarmoq dasturiy ta'minotining mos kelmasligiga olib kelishi mumkin. Biroq, bugungi kunda deyarli barcha tarmoq adapterlari, tarmoq adapteri drayverlari, ko'priklar / kommutatorlar va marshrutizatorlar amalda qo'llaniladigan Ethernet texnologiyasining barcha ramka formatlari bilan ishlashi mumkin va ramka turi avtomatik ravishda tan olinadi.

Quyida Ethernet freymlarining to'rtta turining tavsifi berilgan (bu erda ramka havola qatlamiga tegishli bo'lgan maydonlarning butun majmuini, ya'ni MAC va MChJ qatlamlari maydonlarini bildiradi). Bitta va bir xil ramka turlicha nomlanishi mumkin, shuning uchun quyida har bir ramka turi uchun bir nechta eng keng tarqalgan ismlar keltirilgan:

• 802.3 / MChJ ramkasi (802.3 / 802.2 ramka yoki Novell 802.2 ramka);
• Raw 802.3 ramkasi (yoki Novell 802.3 ramkasi);
• Ethernet DIX ramkasi (yoki Ethernet II ramkasi);
• Ethernet SNAP ramkasi.

Bu to'rt turdagi chekilgan freymlarning formatlari rasmda ko'rsatilgan. 11.7.

802.3 / MChJ ramkasi

802.3 / MChJ ramka sarlavhasi IEEE 802.3 va 802.2 standartlarida belgilangan ramka sarlavhasi maydonlarini birlashtirish natijasidir.

802.3 standarti sakkizta sarlavha maydonini belgilaydi (11.7 -rasm; kirish qismi va boshlang'ich ramka chegarasi rasmda ko'rsatilmagan).

• Muqaddima maydoni etti sinxronlash baytidan iborat 10101010. Manchester kodlashda bu kombinatsiya jismoniy muhitda 5 MGts chastotali davriy to'lqin shakli bilan ifodalanadi.
• Ramkani ajratuvchi (SFD) bitta baytdan iborat 10101011. Bu bit naqshining paydo bo'lishi keyingi bayt ramka sarlavhasining birinchi bayti ekanligini ko'rsatadi.
• Belgilangan manzil (DA) uzunligi 2 yoki 6 bayt bo'lishi mumkin. Amalda har doim 6 baytli manzil ishlatiladi. Belgilangan manzilning eng muhim baytining birinchi biti bu manzil individual yoki guruhli ekanligini ko'rsatadi. Agar u 0 bo'lsa, manzil individual (yagona raqamli), a 1 bo'lsa, unda bu multicast manzili. Agar manzil hamma manzillardan iborat bo'lsa, ya'ni u oltilikda 0xFFFFFFFFFFFFF tasviriga ega bo'lsa, u tarmoqdagi barcha tugunlar uchun mo'ljallangan va chaqiriladi eshittirish manzili.

IEEE Ethernet standartlarida baytning eng kichik qismi maydonning eng chap tomonida, eng muhim qismi esa o'ng tomonda ko'rsatiladi. Bitlarning tartibini baytda ko'rsatishning bu nostandart usuli, Ethernet uzatgichi orqali aloqa liniyasida bitlarni uzatish tartibiga mos keladi. Boshqa tashkilotlarning standartlarida, masalan, RFC IETF, ITU-T, ISO, an'anaviy baytlar ishlatiladi, bu erda eng kam bayt eng o'ng bit, eng muhim bit esa chapda joylashgan. Biroq, bayt tartibi an'anaviy bo'lib qolmoqda. Shuning uchun, ushbu tashkilotlar tomonidan e'lon qilingan standartlarni o'qiyotganda, shuningdek, operatsion tizim yoki protokol analizatori tomonidan ekranda aks ettirilgan ma'lumotlarni o'qishda, to'g'ri tasavvurga ega bo'lish uchun Ethernet ramkasining har bir baytining qiymatlari aks ettirilishi kerak. IEEE hujjatlariga muvofiq ushbu bayt bitlarining ma'nosi. Masalan, IEEE belgisida 10000000 0000 0000 1010 0111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 yoki 80-00-A7-FO-00-00 o'n oltilik belgisida ko'p manzilli manzil protokol analizatori tomonidan ko'rsatilishi mumkin. 01-00-5E-0F-00-00 kabi an'anaviy shakl.

• Manba manzili (SA) - bu ramkani yuborgan tugunning manzilini o'z ichiga olgan 2 yoki 6 baytli maydon. Manzilning birinchi biti har doim 0.
• Uzunlik (Uzunlik, L) - Ma'lumotlar maydonining uzunligini belgilaydigan 2 baytli maydon.
• Ma'lumotlar maydoni 0 dan 1500 baytgacha bo'lishi mumkin. Ammo agar maydon uzunligi 46 baytdan kam bo'lsa, keyingi maydon - to'ldirish maydoni - ramkani ruxsat etilgan minimal bayt 46 baytgacha to'ldirish uchun ishlatiladi.
• To'ldirish Ma'lumot maydonining 46 baytlik minimal uzunligini ta'minlash uchun iloji boricha ko'p to'ldirish baytlaridan iborat. Bu to'qnashuvni aniqlash mexanizmining to'g'ri ishlashini ta'minlaydi. Agar ma'lumotlar maydonining uzunligi etarli bo'lsa, unda to'ldirish maydoni ramkada ko'rinmaydi.
• Kadrlarni tekshirish ketma -ketligi (PCS) nazorat summasini o'z ichiga olgan 4 baytdan iborat. Bu qiymat CRC-32 algoritmi yordamida hisoblanadi. Ramka olgandan so'ng, ishchi stantsiya ushbu kadr uchun o'z shaxsiy yig'indisini hisoblashni amalga oshiradi, olingan qiymatni nazorat maydonining qiymati bilan taqqoslaydi va shu bilan qabul qilingan kadr buzilganligini aniqlaydi.

802.3 ramkasi - bu MAC sublayer ramkasi, shuning uchun 802.2 standartiga muvofiq, MChJ sublayer ramkasi ma'lumotlar maydoniga boshlanish va tugatish bayroqlari olib tashlangan holda joylashtirilgan. MChJ ramka formati yuqorida tavsiflangan. MChJ ramkasi sarlavha uzunligi 3 (LLC1 rejimida) yoki 4 bayt (LLC2 rejimida) bo'lgani uchun, ma'lumotlar maydonining maksimal hajmi 1497 yoki 1496 baytgacha kamayadi.

11.7 -rasm. Ethernet ramka formatlari

Shunga o'xshash ma'lumotlar.

EtherNet standarti IEEE 802.3

Bu bugungi kunda eng keng tarqalgan tarmoq texnologiyasi standarti.

Xususiyatlar:

• koaksiyal kabel, o'ralgan juftlik, optik kabellar bilan ishlaydi;
• topologiya - avtobus, yulduz;
• kirish usuli - CSMA / CD.

Ethernet tarmoq texnologiyasining arxitekturasi aslida umumiy xususiyatlar va farqlarga ega bo'lgan standartlar to'plamini birlashtiradi.

Ethernet texnologiyasi Xerox PARC korporatsiyasining dastlabki loyihalari bilan birgalikda ishlab chiqilgan. Ethernet 1973 yil 22 -mayda, Robert Metkalf Ethernet texnologiyasi imkoniyatlari to'g'risida PARC rahbariga eslatma yozganda ixtiro qilingan deb qabul qilinadi. Ammo Metkalfe bir necha yil o'tgach, texnologiyaga qonuniy huquqni qo'lga kiritdi. 1976 yilda u yordamchisi Devid Boggz bilan "Ethernet: mahalliy kompyuter tarmoqlari uchun tarqatilgan paketli kommutatsiya" nomli risolani nashr etdi. Metcalfe 1979 yilda Xerox -ni tark etdi va kompyuterlar va mahalliy tarmoqlarni targ'ib qilish uchun 3Com -ni yaratdi. U DEC, Intel va Xerox -ni birgalikda ishlashga va Ethernet standartini (DIX) ishlab chiqishga ko'ndira oldi. Ushbu standart birinchi marta nashr etilgan 1980 yil 30 sentyabr.

EtherNet texnologiyasini yanada rivojlantirish:

• 1982-1993 yillarda 10Mbps EtherNet ishlab chiqish;
• 1995-1998 yillar EtherNet-ning tez rivojlanishi;
• 1998-2002 yillarda GigaBit EtherNet-ni ishlab chiqish;
• 2003-2007 yillarda 10GigaBit EtherNet-ni ishlab chiqish;
• 2007-2010 yillarda 40 va 100GigaBit EtherNet-ni ishlab chiqish;
• 2010 yildan hozirgi kungacha Terabit Ethernet -ni ishlab chiqish.

Tarmoq tugunlarining tarmoq interfeyslarini aniqlash uchun muhitga kirish va ramkaning uzatilishini ta'minlaydigan MAC qatlamida standart bilan tartibga solingan 6 baytli MAC manzillar ishlatiladi. Odatda, MAC manzili oltita o'n oltinchi raqamli chiziqlar yoki nuqta bilan ajratilgan, masalan, 00-29-5E-3C-5B-88 sifatida yoziladi. Har bir tarmoq adapterining MAC manzili bor.

Ethernet MAC manzil tuzilishi:

• MAC manzilining birinchi biti I / G (individual / guruh yoki efir) biti deb ataladi. Manba manzilida u manba yo'nalishi indikatori deb ataladi;
• ikkinchi bit manzil qanday tayinlanishini aniqlaydi;
• Manzilning uchta eng muhim baytlari Burned In Address (BIA) yoki Organisationally UniqueIdentifier (OUI) deb nomlanadi;
• ishlab chiqaruvchi manzilning pastki uch baytining o'ziga xosligi uchun javobgardir.

Ba'zi tarmoq dasturlari, xususan wireshark, ishlab chiqaruvchining kodi o'rniga darhol tarmoq kartasini ishlab chiqaruvchining ismini ko'rsatishi mumkin.

EtherNet texnologiyasi ramka formati

Ethernet tarmoqlarida 4 turdagi ramkalar (ramkalar) mavjud:

• 802.3 / MChJ ramkasi (yoki Novell 802.2 ramkasi),
• Raw 802.3 ramkasi (yoki Novell 802.3 ramkasi)
• Ethernet DIX ramkasi (yoki Ethernet II ramkasi),
• Ethernet SNAP ramkasi.

Amalda, EtherNet uskunasida faqat bitta kadr formatidan foydalaniladi, ya'ni EtherNet DIX ramkasi, ba'zan eng yangi DIX ramka raqami deb ataladi.

• Birinchi ikkita sarlavha maydoni manzillar uchun:
• DA (manzil manzili) - maqsad tugunining MAC -manzili;
• SA (Manba manzili) - yuboruvchi tugunning MAC -manzili. Ramkani etkazib berish uchun bitta manzil kifoya qiladi - manzil manzili, manba manzili ramkaga joylashtiriladi, shunda kadrni olgan mezbon ramkadan kim kelganini va unga kim javob berishi kerakligini biladi.
• T (Turi) maydoni yuqori qatlam protokolining shartli kodini o'z ichiga oladi, uning ma'lumotlari ramkaning ma'lumotlar maydonida, masalan, o'n oltilik qiymat 08-00 IP punksiyasiga to'g'ri keladi. Bu maydon yuqori qavat protokollari bilan ishlashda ko'paytirish va demultipleksatsiya qilish ramkalari interfeys funktsiyalarini qo'llab -quvvatlash uchun talab qilinadi.
• Ma'lumotlar maydoni. Agar foydalanuvchi ma'lumotlarining uzunligi 46 baytdan kam bo'lsa, bu maydon to'ldirish baytlari bilan minimal hajmga to'ldiriladi.
• Frame Check Sequence (FCS) maydoni 4 baytlik nazorat yig'indisidan iborat. Bu qiymat CRC-32 algoritmi yordamida hisoblanadi.

EtherNet DIX (II) ramkasi EtherNet aloqa qatlamining MAC va MChJ qatlamiga bo'linishini aks ettirmaydi: uning maydonlari ikkala qatlamning funktsiyalarini qo'llab -quvvatlaydi, masalan, T maydonining interfeys funktsiyalari tegishli funktsiyalarga tegishli. MChJ qatlami, boshqa barcha maydonlar MAC qatlamining funktsiyalarini qo'llab -quvvatlaydi.

Wireshark tarmoq analizatori yordamida ushlangan paket misolida EtherNet II ramka formatini ko'rib chiqing.

E'tibor bering, MAC manzili ishlab chiqaruvchi kodi va interfeys raqamidan iborat bo'lgani uchun tarmoq analizatori ishlab chiqaruvchi kodini ishlab chiqaruvchining nomiga darhol o'zgartiradi.

Shunday qilib, EtherNet texnologiyasida MAC manzillari manzil va manzil manzili vazifasini bajaradi.

Ethernet texnologiyasi standartlari

Ethernet texnologiyasining fizik tavsiflari quyidagi uzatish vositalarini o'z ichiga oladi.

• l0Base -5 - diametri 0,5 dyuymli (1dm = 2,54 sm) koaksiyal kabel, "qalin" koaksiyal kabel deb ataladi, xarakterli empedansi 50Ω.
• l0Base -2 - diametri 0,25 dyuymli, "nozik" koaksiyal kabel deb ataladigan, xarakterli empedansi 50Ω bo'lgan koaksiyal kabel.
• l0Base-T-himoyalanmagan Twisted Pair (UTP) kabeli, toifasi 3,4,5.
• l0Base -F - optik tolali kabel.

10 raqami standart ma'lumotlarning nominal bit tezligini, ya'ni 10Mbit / s ni bildiradi va "Baza" so'zi bitta tayanch chastotada uzatish usuli hisoblanadi. Oxirgi belgi kabel turini ko'rsatadi.

Kabel barcha stantsiyalar uchun mono kanal sifatida ishlatiladi, maksimal segment uzunligi 500 m. Stansiya kabelga uzatuvchi - uzatuvchi orqali ulanadi. Qabul qilgich DB-15 ulagichiga AUI interfeysi kabeli bilan ulangan. Kabel orqali tarqaladigan signallarni qabul qilish uchun har bir uchida terminatorlar kerak.

Koaksiyal tarmoqlar uchun "5-4-3" qoidalari:

Koaksiyal kabel tarmoqlari standarti tarmoqda 4 tadan ko'p bo'lmagan va shunga mos ravishda 5 ta kabel segmentidan ko'p bo'lmagan foydalanishga imkon beradi. Kabel segmentining maksimal uzunligi 500 m bo'lganida, bu tarmoqning maksimal uzunligini 500 * 5 = 2500 m ni tashkil qiladi, 5 ta segmentdan faqat 3 tasini yuklash mumkin, ya'ni tugun tugunlari ulangan. Yuklangan segmentlar orasida yuklanmagan segmentlar bo'lishi kerak.

l0Base-2

Kabel barcha stantsiyalar uchun mono kanal sifatida ishlatiladi, maksimal segment uzunligi-185 m. Kabelni tarmoq kartasiga ulash uchun sizga T-ulagichi kerak, kabelda esa BNC ulagichi bo'lishi kerak.

5-4-3 qoidasi ham ishlatiladi.

l0Base-T

U markazga asoslangan yulduz topologiyasini hosil qiladi, markaz takrorlovchi vazifasini bajaradi va bitta mono-kanal hosil qiladi, segmentning maksimal uzunligi 100 m. Oxirgi tugunlar ikkita o'ralgan juft yordamida ulanadi. Ma'lumotni tugundan uyaga uzatish uchun bitta juftlik - Tx, ikkinchisini - markazdan tugunga o'tkazish uchun - Rx.
Twisted Pair tarmoqlari uchun to'rtta uyali aloqa qoidalari:
"Twisted pair" standarti tarmoqdagi istalgan ikkita stansiya orasidagi uyalarning maksimal sonini aniqlaydi. Bu qoida "4-hub qoidasi" deb nomlanadi. Shubhasiz, agar ikkita tarmoq tugunlari o'rtasida 4 tadan ortiq takrorlagich bo'lmasligi kerak bo'lsa, u holda buralgan juft tarmoqning maksimal diametri 5 * 100 = 500 m (segmentning maksimal uzunligi 100 m).

10-B-F

Funktsional jihatdan, optik kabel orqali chekilgan Ethernet 10Base-T tarmog'i bilan bir xil elementlardan iborat

FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) standarti-qo'mitaning chekilgan tarmoq orqali tolalarni ishlatish bo'yicha birinchi 802.3 standarti. Maksimal segment uzunligi 1000 m, uyalarning maksimal soni 4, umumiy tarmoq uzunligi 2500 m dan oshmaydi.

10Base-FL-bu FOIRL standartidagi kichik yaxshilanish. Maksimal segment uzunligi 2000 m. Hublarning maksimal soni - 4, tarmoqning maksimal uzunligi - 2500 m.

10Base-FB standarti faqat repetitorlarni ulash uchun mo'ljallangan. Xabar portlariga ulanish uchun tugunlar ushbu standartdan foydalana olmaydi. Maksimal uyalar soni 5, bitta segmentning maksimal uzunligi 2000 m va tarmoqning maksimal uzunligi 2740 m.

Jadval. Ethernet fizik qatlamining parametrlari

"5-4-3" yoki "4-hub" qoidasini ko'rib chiqishda, agar kabellar orqali tarqalish yo'lida "kalit" tipidagi qurilmadan xayoliy signal paydo bo'lsa, topologik cheklovlarni hisoblash noldan boshlanadi.

Ethernet tarmoqli kengligi

Tarmoqli kengligi vaqt birligida tarmoq orqali uzatiladigan ma'lumotlar soni yoki kadrlar soni bilan o'lchanadi. Agar tarmoqda to'qnashuvlar ro'y bermasa, kadrning eng kichik o'lchamlari (64 bayt) uchun maksimal kadr tezligi sekundiga 14881 kadrni tashkil qiladi. Shu bilan birga, chekilgan II freymlar uchun foydali tarmoqli kengligi 5,48 Mbit / s.

Maksimal kadr o'lchami (1500 bayt) uchun maksimal kadr tezligi sekundiga 813 kadr. Foydali tarmoqli kengligi 9,76 Mbit / s ni tashkil qiladi.

Ethernetdagi kirish (7 bayt) va boshlang'ich ramka ajratuvchi (SFD) (1 bayt) ramka maydonlari yuboruvchi va qabul qiluvchi qurilmalar o'rtasida sinxronizatsiya uchun ishlatiladi. Ramkaning dastlabki sakkiz baytlari qabul qiluvchi tugunlarning e'tiborini tortish uchun ishlatiladi. Asosan, dastlabki bir necha baytlar qabul qiluvchilarga yangi kadrni olishga tayyorgarlik ko'rishlarini aytadi.

Belgilangan MAC manzil maydoni

Destination MAC manzili maydoni (6 bayt) mo'ljallangan qabul qiluvchining identifikatoridir. Esingizda bo'lsa, bu manzil 2 -qavat tomonidan qurilmalarga berilgan ramka yuborilganligini aniqlashga yordam berish uchun ishlatiladi. Ramkadagi manzil qurilmaning MAC -manzili bilan solishtiriladi. Agar manzillar mos kelsa, qurilma ramkani oladi.

Manba MAC manzili maydoni

Destination MAC manzili maydoni (6 bayt) yuboruvchi NIC yoki ramka interfeysini aniqlaydi. Kalitlar, shuningdek, ushbu manzilni xaritalar jadvaliga qo'shish uchun ishlatadilar. Kommutatorlarning roli keyinchalik ushbu bo'limda muhokama qilinadi.

Dala uzunligi / turi

1997 yildan oldingi har qanday IEEE 802.3 standarti uchun Length maydoni ramka ma'lumotlari maydonining aniq uzunligini ko'rsatadi. Keyinchalik bu xabar to'g'ri qabul qilinganligini tekshirish uchun FCS tarkibida ishlatiladi. Agar maydonning maqsadi Ethernet II -dagi kabi turni aniqlash bo'lsa, Type maydonida qaysi protokol amalga oshirilayotgani tasvirlangan.

Maydonning bu ikki ishlatilishi 1997 yilda IEEE 802.3x standartida rasman birlashtirildi, chunki ikkala dastur ham keng tarqalgan edi. Ethernet II turi maydoni joriy 802.3 ramka ta'rifiga kiritilgan. Tugun ramka olganda, u qaysi yuqori qatlam protokoli mavjudligini aniqlash uchun Uzunlik maydonini tekshirishi kerak. Agar ikkita oktetning qiymati o'n oltilik 0x0600 yoki o'nlikdan 1536 dan katta yoki teng bo'lsa, u holda Ma'lumotlar maydonining tarkibi belgilangan protokol turiga ko'ra dekodlanadi. Agar maydon qiymati 0x05DC o'n oltilik yoki 1500 kasrga teng yoki undan kichik bo'lsa, Length maydoni IEEE 802.3 ramka formatidan foydalanishni ko'rsatish uchun ishlatiladi. Bu Ethernet II va 802.3 freymlarini farq qiladi.

Maydon ma'lumotlari va to'ldirish

Ma'lumotlar va to'ldirish maydonlari (46 - 1500 bayt) yuqori qatlamdan olingan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi, bu odatda 3 -qavat PDU, odatda IPv4 paketidir. Barcha ramkalar uzunligi kamida 64 bayt bo'lishi kerak. Agar kichikroq paket kapsulalangan bo'lsa, to'ldirish ramka hajmini shu minimal hajmgacha oshirish uchun ishlatiladi.

IEEE umumiy maqsadli Ethernet II turlarining ro'yxatini yuritadi.