21. Ethernet. Основные понятия и определения. Метод доступа к среде.

Ethernet - пакетная технология передачи данных по локальной сети, которая определяет методы организации проводных соединений, форматы кадров и протоколы управления доступом к среде.

Среда - канал передачи данных, к которому осуществляется произвольный доступ и осуществляется отправка кадра, при условии, что канал свободен.

Кадр - часть передаваемого/получаемого пакета, несущего в себе: ●заголовок, содержащий MAC-адреса сетевых карт отправителя и получателя; ●формат эфира; ●данные или их часть; ●контрольную сумму, которая необходима для проверки целостности, полученного, кадра.

MAC-адрес - уникальный шестибайтный номер (00-21-85-CA-B6-DF), прошитый в сетевой карте при ее изготовлении, который используется для идентификации отправителя и получателя кадра.

Среда Ethernet. Передача информации. Компьютер в сети Ethernet может передавать данные по сети, только если сеть свободна, то есть если никакой другой компьютер в данный момент не занимается обменом. После того как компьютер убеждается, что сеть свободна, он начинает передачу, при этом «захватывает» среду. Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом ограничивается временем передачи одного кадра.

Получение информации. Сеть Ethernet устроена так, что при попадании кадра в разделяемую среду передачи данных все сетевые адаптеры одновременно начинают принимать этот кадр. Все они анализируют адрес назначения, располагающийся в одном из начальных полей кадра, и, если этот адрес совпадает с их собственным адресом, кадр помещается во внутренний буфер сетевого адаптера.

Коллизия - ситуация, когда одновременно два или более компьютеров начинают передавать информацию. При обнаружении коллизии сетевые адаптеры, которые пытались передать свои кадры, прекращают передачу и после паузы случайной длительности пытаются снова получить доступ к среде и передать тот кадр, который вызвал коллизию.

В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии Ethernet (10 Мбит/с - Ethernet, 100 Мбит/с - Fast Ethernet, 1 Гбит/с - Gigabit Ethernet), но стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех вариантах. Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение скорости, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами

Метод доступа (CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) определяет, во-первых, каким образом станция определяет момент, когда она может передать кадр, во-вторых – каким образом должны вести себя станции в случае одновременного начала передачи кадров двумя или больше узлами. Каждая станция постоянно прослушивает сеть. Если в сети присутствует сигнал несущей частоты, это отмечает, что другая станция передает свой кадр. Для того, чтобы иметь право передать кадр, станция должна дождаться “тишины” (отсутствия несущего), выждать технологическую паузу (9.6 мкс), и, если за время паузы сигнал несущей не появился, начать передачу. Все станции, прослушивая сеть, распознают переданный кадр, и та из них, чей адрес записан в поле получателя, принимает кадр полностью и передает его протоколам верхних уровней. Другие станции “чужие” кадры должны игнорировать. Станция, которая обнаружила коллизию, должна прекратить передачу кадра, передать в сеть специальный сигнал затора (jam), который составляет из 32 бит, и выдержать паузу случайной длительности. Интервал времени до повторной попытки доступа после коллизии определяется как случайное число интервалов отсрочки (один интервал отсрочки равняется 512 битовым интервалам, то есть 51,2 мкс). Количество интервалов отсрочки определяется как случайное целое число, равномерно распределенное в интервале 0..2n (1<=n<=10) или 0..210