Форматы кадров Ethernet

В соответствии со стандартом IEEEE 802.2 канальный уровень (Data Link Layer) модели OSI делится в локальных сетях на два подуровня: -логической передачи данных (Logical Link Control) -управления доступом к среде (Media Access Control) Уровень LLC отвечает за передачу кадров между узлами сети с различным качеством транспортных услуг,а также реализует функции интерфейса с сетевым уровнем.На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием процедуры восстановления кадров, наличием или отсутствием предварительного установления соединения и др. Протокол LLC помещает пакет протокола верхнего уровня (например IP,IPX или NetBEUI)в свой кадр,который дополняется некоторыми служебными полями. Все типы кадров LLC-уровня имеют единый формат:  Кадр LLC оформляется двумя однобайтными полями-флагами 01111110.На уровне MAC флаги используются для определения границ кадра.Поле данных кадра LLC предназначено для передачи пакетов протоколов вышележащих уровней (IP,IPX и др.).Адресные поля DSAP и SSAP занимают по одному байту и указывают,какой протокол верхнего уровня пересылает данные с помощью этого кадра. При получении кадра данные передаются протоколу, указанному в SSAP.Значения адресов SAP (Service Access Point-точка входа службы) присваиваются протоколам в соответствии со стандартом 802.2,например для IP SAP=0x6,для NetBeOS-0xF0. Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды.Именно он обеспечивает корректное использование разделяемой среды,предоставляя ее по определенному алгоритму (в Ethernet -это CSMA/CD) в распоряжении того или иного узла сети. Уровень MAC полностью определяет специфику технологии,например отличия Ethernet и Token Ring.Кадр LLC вкладывается в кадр уровня MAC;флаги при этом отсекаются. Стандарт технологии Ethernet IEEE 802.3 описывает только один формат кадра уровня MAC.Так как формат LLC кадра также один ,в соответствии со стандартом 802.3 в сетях Ethernet может использоваться только один формат кадра,являющийся комбинацией кадров LLC и MAC уровня;тем не менее на практике в сетях Ethernet используются кадры 4-х форматов: -кадр 802.3/LLC -кадр Raw802.3 -кадр EthernetDIX -кадр Ethernet SNAP Такое многообразие связано с длительной историей технологии Ethernet.

Задание №6. Лабораторный практикум №1. Аппаратные средства и оборудование лвс.

Цель работы: ознакомиться с основными аппаратными средствами и оборудованием ЛВС.

Ход работы. Рассмотреть следующие аппаратные средства и оборудование ЛВС.

1. Сетевые адаптеры Ethernet и Token Ring для шин ISA, PCI, MCA.

Сетевые адаптеры или NIC (Network Interface Card) – это сетевое оборудование, обеспечивающее функционирование сети на физическом и канальном уровнях.  Сетевые адаптеры различаются по типу и разрядности используемой в компьютере внутренней шины данных – ISA, EISA, PCI, MCA.

Сетевые адаптеры различаются также по типу принятой в сети сетевой технологии – Ethernet, Token Ring, FDDI и т.п. Как правило, конкретная модель сетевого адаптера работает по определенной сетевой технологии (например, Ethernet). В связи с тем, что для каждой технологии сейчас имеется возможность использования различных сред передачи данных (тот же Ethernet поддерживает коаксиальный кабель, неэкранированную витую пару и оптоволоконный кабель), сетевой адаптер может поддерживать как одну, так и одновременно несколько сред. В случае, когда сетевой адаптер поддерживает только одну среду передачи данных, а необходимо использовать другую, применяются трансиверы и конверторы.

Адаптеры Ethernet представляют собой плату, которая вставляется в свободный слот материнской (системной) платы компьютера. Чаще всего адаптеры Ethernet имеют для связи с сетью два внешних разъема: для коаксиального кабеля (разъем BNC) и для кабеля на витой паре. Для выбора типа кабеля применяются перемычки или переключатели, которые устанавливаются перед подключением адаптера к сети. Адаптеры Fast Ethernet производятся изготовителями с учетом определенного типа среды передачи. Сетевой кабель при этом подключается непосредственно к адаптеру (без трансивера). Сетевые адаптеры для технологии Gigabit Ethernet предназначены для установки в сервера и мощные рабочие станции. Для повышения эффективности работы они способны поддерживать полнодуплексный режим обмена информацией.

Сетевые адаптеры Token Ring поддерживают стандарт IEEE 802.5 и расширения компа­нии IBM, что обеспечивает совместимость с оборудованием других производителей. Се­тевые адаптеры Token Ring компании Cabletron Systems были первыми промышленными адаптерами со встроенными функциями управления сетью и анализа. Адаптеры позво­ляют программно выбирать скорость передачи данных в кольце, выбирать порт и кон­фигурацию аппаратуры. • Т1015 - адаптер для компьютеров IBM PC XT/AT, PS/2 моделей 25/30. Поддержива­ет скорость обмена 4 Мб/с. Имеет выходы на экранированную (STP) и неэкраниро­ванную (UTP) витую пару. Адаптер имеет буферную память 128 КБ; • Т2015 - адаптер для компьютеров IBM PC AT и PS/2 моделей 25/30/35/40. Поддер­живает скорости обмена 4 Мб/с и 16 Мб/с. Имеет выходы на экранированную (STP) и неэкранированную (UTP) витую пару. Адаптер имеет буферную память 128 КБ. Модели Т2015 сертифицированы фирмами Novell и Microsoft;  • Т3015 - адаптер для компьютеров с шиной MicroChannel - IBM PS/2 моделей 50/57/60/70/80/89/90/95. Характеристики те же, что и у модели Т2015. Модели адаптеров Token Ring Т1015, Т2015 и Т3015 поставляются с широким наборов драйверов для следующих сетевых программных систем:

2. Сетевые кабели (коаксильный, витая пара, оптоволокно)

Коаксиа́льный ка́бель, также известный как коаксиал, — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом. Коаксиальный кабель состоит из:

• 4 (A) — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;

• 3 (B) — внешнего проводника в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;

• 2 (C) — изоляции, выполненной в виде сплошного или полувоздушного  диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения внутреннего и внешнего проводников;

• 1 (D) — внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п.

Основное назначение коаксиального кабеля — передача высокочастотного сигнала в различных областях техники: системы связи; вещательные сети; компьютерные сети; антенно-фидерные системы; АСУ и другие производственные и научно-исследовательские технические системы; системы дистанционного управления, измерения и контроля; системы сигнализации и автоматики; системы объективного контроля и видеонаблюдения; каналы связи различных радиоэлектронных устройств мобильных объектов (судов, летательных аппаратов и др.); внутриблочные и межблочные связи в составе радиоэлектронной аппаратуры; каналы связи в бытовой и любительской технике; военная техника и другие области специального применения.

Кроме канализации сигнала, отрезки кабеля могут использоваться и для других целей: кабельные линии задержки; четвертьволновые трансформаторы; симметрирующие и согласующие устройства; фильтры и формирователи импульса.

Существуют коаксиальные кабели для передачи низкочастотных сигналов (в этом случае оплётка служит в качестве экрана) и для постоянного тока высокого напряжения. Для таких кабелей волновое сопротивление не нормируется.

Вита́я па́ра — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких какEthernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).

Существует два варианта обжима разъёма на кабеле:

• для создания прямого кабеля — для соединения порта сетевой карты с коммутатором или концентратором,

• для создания перекрёстного (использующего кроссированный MDI, англ. MDI-X) кабеля, имеющего инвертированную разводку контактов разъёма для соединения напрямую двух сетевых плат, установленных в компьютеры, а также для соединения некоторых старых моделей концентраторов или коммутаторов (uplink-порт).

Обжимается разъём 8P8C (зачастую ошибочно именуемый RJ45).

Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на большие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.

Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней. Возможны и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут применяться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто используются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др.

Оптические волокна, используемые в телекоммуникациях, как правило, имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр сердцевины может отличаться в зависимости от типа волокна и национальных стандартов.

Основное применение оптические волокна находят в качестве среды передачи на волоконно-оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния и возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи. Уже к 2006-му году была достигнута скорость модуляции 111 ГГц, в то время как скорости 10 и 40 Гбит/с стали уже стандартными скоростями передачи по одному каналу оптического волокна. При этом каждое волокно, используя технологиюспектрального уплотнения каналов может передавать до нескольких сотен каналов одновременно, обеспечивая общую скорость передачи информации, исчисляемую терабитами в секунду. Так, к 2003 году была достигнута скорость 10,72 Тбит/с, а к 2012 — 20 Тбит/с.