23. Общие принципы технологии Ethernet.

Ethernet — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. При организации взаимодействия узлов в локальных сетях основная роль отводится протоколу канального уровня. Однако для того, чтобы канальный уровень мог справиться с этой задачей, структура локальных сетей должна быть вполне определенной, так, например, наиболее популярный протокол канального уровня - Ethernet - рассчитан на параллельное подключение всех узлов сети к общей для них шине - отрезку коаксиального кабеля или иерархической древовидной структуре сегментов Ethernet - В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель. Причинами перехода на витую пару были:возможность работы в дуплексном режиме; низкая стоимость кабеля «витой пары»;более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; возможность питания по кабелю маломощных узлов,;отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. при использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей. Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции

24. Технология Ethernet: структура кадра, адресация, методы передачи кадров, физический уровень.

Ethernet (эзернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI.

Адресация - МАС-адрес мас-адрес состоит из 6 байт. Первые 3 байта однозначно характеризуют организацию производителя. Последние 3 байта должны быть уникальны в пределах каждого производителя. Мас-адрес храница в ROM памяти. Изменить его невозможно. При работе мас адрес записывается из ПЗУ в ОЗУ откуда потом исп для всех операций.мас адрес за пределами лок. сети отправителя не имеет никакого значения. При своем движении пакет может пройти через различные технологии канального уровня и в каждом из них будет использовать свою адресацию. Назанчение адреса канального урвня - однозначно определено устройством в рамках раздленной сети. При отправке пакета одному получателю с помощью соотв. протокола разрешения адресов для IP адреса узла назначения находится мак адрес, которые и указывается в кадре. При широковещательной отправке сообщений в качестве мас адреса - FF:FF:FF:FF -Методы передачи и физич уровень: как на физическом уровне передача сообщений производится по битам! -структура кадра реамбула,адрес отправителя,приёмника,данные,контроль

На уровне стандартов для минимизации коллизий приняты минимально допустимые размеры кадра MFS (Minimum Frame Size). Для разных вариантов Ethernet они различны (обычно 64-416 байтов).

Опишем параметры основных полей кадра.

PR — преамбула — это всегда фиксированная последовательность байтов, нужная для синхронизации приемника.

SDF (Start Delimiter) — однобайтовое поле, показывающее, что далее следует важная информация, которую надо загрузить в буфер.

DA и SA — МАС-адреса приемника (Destination Address) и передатчика (Source Address) соответственно. Оговорены следующие три типа адресов:

1. Уникальные, которые присваиваются каждому порту сетевого оборудования на этапе производства.

2. Широковещательные, у которых все поле заполняется символами 1, т.е. все приемники должны анализировать такие кадры.

3. Адреса групповой рассылки (multicast), в которых первый бит равен 1, а далее содержится информация о группе терминалов-приемников.

Lng — поле кадра Length (длина) показывает размер поля значимых данных без служебного поля PAD. Размер кадра в целом не может быть более 1518 байтов (без учета преамбулы и SDF).

LLC (Logical Link Control) — представляет собой полезную нагрузку кадра, т.е. данные (DATA). По стандарту оно может иметь длину от 46 до 1500 байтов.

PAD — служебное поле, которое, если надо, добавляет служебные байты, чтобы минимальный размер кадра не был меньше MFS. Это напоминает механизм стаффинга в технологии SDH.

FCS (Frame Check Sequence CRC) — подсчет контрольной суммы CRC (Cyclic Redundancy Check), которая используется для обнаружения ошибок в кадре. Если контрольная сумма не сходится, то кадр считается поврежденным.

Ext (Extension) — поле расширения, которое позволяет добавить к кадру дополнительные полезные данные. Поле расширения используется только в технологии GE.

Интерфейс ЭВМ Ethernetа поддерживает механизм адресации , который позволяет передавать на компьютер только нужные пакеты. Напомним, что каждый интерфейс получает копию каждого пакета - даже если они адресованы другим машинам. Это оборудование фильтрует пакеты, игнорируя те, которые адресованы другим машинам, и передает в компьютер те, которые адресованы ему. Механизм адресации и фильтрации требуется, чтобы предохранить компьютер от перегрузки приходящими данными.

Чтобы позволить компьютеру определить, какие пакеты назначены ему, каждому компьютеру, соединенному с Ethernet-ом, назначено 48-битовое число, называемое Ethernet-овским адресом. Производители оборудования для Etherneta приобретают блоки адресов Ethernetа и последовательно назначают эти адреса производимым ими интерфейсам для Ethernetа(Институт Инженеров по Электротехнике и Радиотехнике(IEEE) управляет адресным пространством Ethernetа и назначает адреса по мере необходимости). Поэтому никакие два интерфейса не будут иметь одинаковый адрес Ethernetа.

Обычно Ethernet-овский адрес фиксируется в оборудовании интерфейса компьютера. Так как адреса Ethernetа принадлежат аппаратным устройствам, то они иногда называются аппаратными адресами или физическими адресами. Отметим следующее важное свойство физических адресов Ethernetа:

Физические адреса связаны с интерфейса Ethernetа; установка интерфейса на новую машину или замена неисправного интерфейса изменяет его физический адрес.

Зная, что физические адреса Ethernetа могут меняться, легко понять, почему более высокие уровни сетевого математического обеспечения согласованы с такими изменениями. 48-битовый адрес Ethernetа не только определяет отдельный аппаратный интерфейс. Он может принадлежать одному из трех типов: физический адрес одного сетевого интерфейса; широковещательный сетевой адрес; групповой адрес.

По соглашению широковещательный адрес(все единицы) зарезервирован для одновременной посылки всем станциям. Групповые адреса обеспечивают ограниченную форму широковещания, при которой группа компьютеров в сети согласна отвечать на групповой адрес. Каждый компьютер в такой группе может получать сообщения одновременно с другими компьютерами этой группы, при этом остальные машины в сети ничего не получают.

Для согласования с широковещательной и групповой адресацией интерфейс Ethernetа должен распознавать не только свой физический адрес. Интерфейс обычно принимает по крайней мере два вида передач: адресованные физическому адресу интерфейса и адресованные широковещательному адресу.