Вопрос 20. Стандарты ieee 802.3. Сеть Ethernet.

Метод доступа к среде в технологии Ethernet - метод CSMA/CD с двоичной экспоненциальной отсрочкой.

Если станция готова к передаче данных, она действует по следующему алгоритму. Станция ожидает освобождение канала. После освобождения канала перед передачей станция выдерживает паузу, называемую межкадровым интервалом (IPG). Его длительность равна времени передачи 96 бит. Для скорости 10 Мбит/с она составляет 9,6 мкс, а для скорости 100 Мбит/с - 0,96 мкс. Эта пауза нужна для предотвращения монопольного захвата сети одной станцией. Во время передачи станция продолжает контролировать состояние канала. Если передаваемый и наблюдаемый сигнал отличаются, то считается, что обнаружена коллизия. Если конфликт выявляется во время передачи преамбулы, то оставшаяся часть преамбулы всё равно передаётся, чтобы усилить сигнал коллизии. Когда конфликт возникает во время пересылки остальной части кадра, станция пересылает последовательность из 32 бит, называемую jam-последовательностью. После прекращения передачи пакета станция ожидает случайное время, затем переходит к шагу 1.

Двоичная экспоненциальная отсрочка.

После возникновения коллизии время разбивается на дискретные промежутки, длительность каждого устанавливается равной 512 bt1. Назовём этот промежуток интервалом отсрочки.  После первой коллизии станции ожидают 0 или 1 интервал отсрочки. После второй период ожидания длится 0, 1, 2 или 3 интервала отсрочки. Короче говоря, выбирается количество интервалов отсрочки из интервала [0, 2n .. 1], где n - номер попытки. После десятой попытки верхняя граница интервала фиксируется. После шестнадцатой попытки передатчик должен прекратить передачу и отбросить этот кадр.

Форматы кадров ETHERNET 

Каждый кадр начинается с преамбулы (Preamble) Длиной 7 байт, заполненной шаблоном 010101010 (для синхронизации источника и получателя). После преамбулы идёт байт начального ограничителя кадра (Start of Frame Delimiter, SFD), содержащий последовательность 0b10101011 и указывающий на начало собственно кадра. Далее идут поля адресов получателя (Destination Address, DA) и источника (Source Address, SA). В Ethernet используют 48-битные адреса MAC-уровня IEEE. Следующее поле имеет разный смысл и разную длину в зависимости от типа кадра. Далее идёт поле данных (Data). Если длина поля данных недостаточна для получения минимальной длины кадра, то вводится дополнительное поле заполнения (Padding), призванное обеспечить минимальную длину кадра. В конце кадра идёт 32-битное поле контрольной суммы (Frame Check Sequence, FCS). Контрольная сумма вычисляется по алгоритму CRC-32.  Размер кадра Ethernet от 64 до 1518 байт (без учёта преамбулы, но с учётом поля контрольной суммы)

Вопрос 21. Высокоскоростные сети Ethernet. Fast Ethernet. Gigabit Ethernet.

Высокоскоростные сети Ethernet

Спецификация	Скорость передачи	Кодирование	Кабельные системы	Дуплекс
10BaseT	10Mbd	MII	2 пары UTP кат.3	+
100BaseTX	125Mbd	4B/5B, MLT-3	2 пары UTP кат.5	+
100BaseT4	33Mbd	8B/6T	4 пары UTP кат.3 4 пары STP кат.1	-
100BaseT2	25Mbd	PAM-5	2 пары UTP кат.3	+
100BaseFX	125Mbd	4B/5B, NRZI	оптоволокно	+

Fast Ethernet:

При переходе к технологии FastEthernet был модернизирован подуровень MAC и физический уровень сети. Для обеспечения совместимости с 10-мегабитной сетью был включен уровень автосогласования (автопереговоров), который позволяет определить наиболее приемлемый режим работы портов.

Gigabit Ethernet

1000 Base-LX

Длина волны λ =1300нм, многомодовое волокно 9 мкм с максимальной длиной сегмента 5 км или многомодовое 50- или 62,5- мкм волокно длиной до 550 м. Частота – 400 или 500 МГц.

1000 Base-SX

Длина волны λ =850нм, многомодовое волокно 50 мкм с максимальной длиной сегмента 220-550м. Частота – 500 МГц.

1000 Base-T

4 пары UTP категории 5Е (до 100 метров). Для кодирования используется PAM-5. Частота – 62,5 МГц, пропускная способность 250Мбит/с.

1000 Base-TX

Развитие 100 Base-TX_: использует кабель UTP 6 категории, не использует средств компенсации взаимных наводок, имеет более низкое энергопотребление, чем 1000 Base-CX, но из-за использования 6 категории реально не используется.

1000 Base-CX

Стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий твинаксиальный кабель.

1000 Base-LH (10 нм) и 1000 Base-ZX (90 нм)

Одномодовое оптоволокно, длина сегмента до 100 км. Используется кодирование 8В/10В.

Полудуплексный режим передачи

Скорость передачи	10 Мбит/с	100 Мбит/с	1000 Мбит/с
Минимальный размер кадра	64 байта	64 байта	520 байт (с добавл. поля расшир.)
Максимальный размер кабеля	100 м UTP	100 м UTP 412 м оптовол.	100 м UTP
Максимальный размер домена коллизий	2500 м	205 м	200 м
Максимальное количество репитеров в сети	4	2	1

10 Gigabit Ethernet

CSMA/CD не используется, так как не с кем сталкиваться, ведется соединение «точка-точка».

10 GBase-SP

Используется многомодовое оптоволокно, длина сегмента 26-82м.

10 GBase-SW, 10 GBase-LW, 10 GBase-EW

Все три используются для построения глобальных сетей в соответствии с SONET/SDH STM64.

10 GBase-LX4

300 метров по многомодовому волокну, 10 км по одномодовому волокну.

10 GBase-LR, 10 GBase-ER

Используются для построения сетей до 10 (40) км.

10 GBase-T

Использует экранированную витую пару категории 6А-7, сегмент 100 метров.

40 Gigabit Ethernet (100 Gigabit Ethernet)

Используется для внутрикластерных соединений на небольших расстояниях с использованием оптоволоконных кабелей.

Terabit Ethernet

Боб Меткалф (создатель Ethernet) в 2008 году предположил появление такой технологии в 2015.