ETHERNET - Локални мрежи

ETHERNET локални компютърни мрежи. Общи принципи, видове рамки и структури на мрежите ETHERNET.

802,3 IEEE - Ethernet
PARC ETHERNET, преди 1970 година, се създава първоначално във вид на ведомствен стандарт за коаксиален кабел и за 10Mbit скорост. На базата на тях по-късно се създава DIx Ethernet. Проектите 802 се разработват от IEEE. В тях се използва метод за достъп в преносната среда CSMA/CD.

Принцип на действие на Ethernet:
WS (Work Station) или сървър, когато желае да осъществи предаване, първоначално прослушва преносната среда, следи да има нормален предаван сигнал (50ms време за предаване на ≈900bit информация или 62,5 октета (1 byte). Ако констатира, че преносната среда е свободна тя започва да предава рамката, която има. След предаване очаква отговор от насрещния абонат, който да съдържа потвърждение за правилно приета рамка. Отговорът се очаква определено време. Ако не пристигне отговор, повтаря рамката. При положителен отговор, ако има следваща рамка я предава. Началото на следвашата рамка не трябва да закъснява повече във времето за предаване на 96bit. Ако не се спази останалите станции ще смятат, че преносната среда е освободена. В случай, че преносната среда е заета от предаване в работна станция, която иска да предава започва да чака. Тя чака в течение на време разпределено в експоненциален закон. След изтичане на чакане WS пак прослушва преносната среда и извършва всички процедури изброени по-горе. В Ethernet са възможни нежелани събития (конфликти, колизии). Колизията е събитие, при което 2 или повече станции започват едновременно да предават. При такива едновременна работа в преносната среда се сумират някои дискретни сигнали. Правилното приемане е невъзможно. WS, които са участвали в конфликта, регистрират конфликта на базата на това объркване в линията. Те не получават отговор. Станциите, които са в конфликт първо изпращат последователност със специална структура в преносната среда. Известяват другите станции, че е настъпил конфликт. След като предадат, пристъпват към процедура на разрешаване на конфликта. Проследяват конфликта: всяка станция, която участва в конфликта избира време за чакане {Ti}. Правят се 16 опита разрешаване на конфликти. При първия се избират 1 от 2 времена. При втория избира 1 от 4, 1 от 8 и следващия 1 от 16. При следващите винаги се избира 1 от 16. Предването на няколко опита до 16 е необходимо, тъй като при случайния избор на времената за чакане е възможно два или повече участници в конфликта да изберат едно и също време. В резултат на което влизат в следващ конфликт. Това теоритично не дава разрешение, но на практика дава напълно задоволителни резултати.

Развитието на Ethernet - след 1998г. е в насока повишаване скоростта на обмен, осигуряване на дуплексен режим, осъвършенстване на метода за достъпа в преносната среда. Скоростта се повдига от 10Mbit/s - Еthernet , 100Мbit/s - fast Ethernet, 1000Mbit/s - Gigabit Ethernet.

В Ethernet се разграничават ясно нива 2 и 1. Към глобалната мрежа имаме и части от ниво 3 на OSI модела. Ниво 2, съгласно спецификациите, е ниво за Ethernet и съдържа два функционални елемента: LLC и MAC - Logical Link Control и Media Access Control. Те регламентират:
  • приемане и обработка на рамките и разпознаване на MAC адресите.
  • Контол за откриване на грешките и протоколи за повторно предаване при открита грешка.
  • Поддържане на интерфейс с горните и долните нива.
  • Контрол за цялостта на данните в рамките на 1 рамка.
  • Осигуряване на съвместимост с други архитектурни LAN.
През ниво 2 горните протоколи на другите нива минават прозрачно. MAC нивото е долната компонента - осигурява функции по интерфейса с физическия слой 1. На това подниво се осъществява самото формиране на структурата на рамките. Ниво 1 функции: това физично ниво е разделено на 4 компонента. Всеки компонент е подслой: PLS, AUI, MDI, PMA:
  • PLS - За физически сигнали. Формира сигнали, които ще се предават по самия кабел. Интерфейс към преносната среда;
  • AUI - Интерфейс (същинския) с преносната среда. Тук се стандартизират функцииите на крайното сигнално оборудване;
  • PMA - физическа преносна среда. Стандартизират характеристиките на преносната среда;
  • MDI - зависи от средата интерфейс. Регламентират се само интерфейси по отношение на преносната среда. Има 3 части:
I част цифри - скорост на предаване в Mbit/s; II част BASE - baseband технология, цялата чест лента се предоставя на аб да предава данни; III част - или максимална дължина на LAN в стотици метри или типа на преносната среда.

Ethernet Стандарти:
  • 10Base2 - 10Mbit/s - обща честотна лента - максимална дължина на LAN - 200m;
  • 10Base5 - 10Mbit/s - обща честотна лента - максимална дължина на LAN - 500m. При организирането на LAN се използват мрежови сегменти. Броя на колизийните домейни е от 3 до 5;
  • 10BaseT - twister pair - 2 усукани двойки диференциални сигнали, инверсен сигнал, който се предава по втория проводник;
  • 10BaseFL - 10Мbit/s Използва многомодов оптичен кабел (по-добра шумоустойчивост), максимална дължина 2км;
  • 10BaseFOIRL - едномодов оптичен кабел 8,3μm;
  • 100BaseTX - каб усукани 2ки, FTP, UTP cat.5, STP;
  • 100BaseFX - оптичен кабел, многомодов, 400-1000м;
  • 100BaseT4 - малки разстояния, 4 вдойки, дуплексен режим;
  • 1000BaseLX - оптични кабели 400-500 многомодов 3000м - едномодов;
  • 1000BaseCX - усукани двойки, екранирани, коаксиален кабел до 25м;
  • 1000BaseT - допускат се екранирани UTP, неекранирани 20-25м.
В Ethernet се изпозлват 3 основни рамки: Base Frame, LLC Frame, LLC snap frame
  • Base Frame - използва се когато се осъществява комутационен обмен вътре в една Ethernet мрежа или между Ethernet мрежи на големи разстояния;
  • LLC Frame - когато общуват нееднородни мрежи;
  • LLC snap frame - нееднородни мрежи и различни протоколи на високо ниво.
И 3-те рамки са информационни. Рамката има определена структура, в която се оформят отделни полета. Всяко поле има определено място в структурата на рамката, определено място и предназначение. Има задължителни полета: въвеждащ Header, който има 7 октета; разграничител на рамката 1 октет 18bit, адресно поле за получател - 6 октета, адресно поле за изпращача - 6 октета, поле за дължина на рамката - 2 октета; поле за контролна сума; поле за данни - промелива дължина с ограничения отгоре и отдолу.

Следващите два типа информационни рамки се получават като се използва базовата рамка непосредствено преди съответните Header-и - LLC header, SNAP header, освен това се и намалява горната граница на предаване. LLC headerа се състои от 3 полета с дължина 1 октет. Първото поле е DSAP (порт за достъп до услуга на получателя); SSAP - порт за достъп до източника на данните; поле за контрол - съдържа еднобитови флагове - общо предназначение - осигуряване на 1 октет съвместимост между различните LAN. Когато мрежите не само са разнотипни, но и работят с различни протоколи на високо ниво се добавя и SNAP header, който осигурява съгласуване с различни протоколи на по-високо ниво.



Коментари: