3.2.2.Особенности технологии Ethernet

Технология Ethernet основана на использовании метода CSMA/CD. Скорость передачи данных установлена в 10 Мбит/с, таким образом, величина битового интервала составляет bt =0,1 мкс, а длительность межкадрового интервала – 96 bt = 9,6 мкс. Формат кадра Ethernet показан ниже.

преамбула	DA	SA	L	Кадр LLC	FCS
8 байт	6 байт	6 байт	2	46< L <1500 байт	4

Рис. 13. Формат кадра Ethernet

Преамбула – стандартная последовательность из 8 байт, используемая для синхронизации приемника, состоит из семи байт вида 10101010 и последний байт – 10101011;

DA (Destination Address) – аппаратный адрес адаптера рабочей станции назначения кадра (6 байт);

SA (Source Address) – аппаратный адрес адаптера рабочей станции источника кадра (6 байт);

L – длина поля данных в кадре (инкапсулированного в него кадра LLC), имеет размер два байта;

DATA – область данных, которые передаются в кадре. Размер этой области в технологии Ethernet ограничена как сверху (не более 1500 байт) и снизу (не менее 46 байт);

FCS (Frame Control Sequence) - состоит из 4 байт, содержащих контрольную сумму кадра. Она рассчитывается по алгоритму CRC - 32. При получении кадра опять рассчитывают контрольную сумму и сравнивают с переданной, определяя не искажен ли кадр.

Основа работы сети, основанной на методе доступа CSMA/CD, является надежное распознавание коллизий всеми узлами сети. Сами коллизии являются совершенно обычным явлением в сети Ethernet и важно лишь надежно их распознать. Для этого необходимо, чтобы выполнялось условие: T_min > PDV, где T_min – время передачи кадра минимальной длины, PDV (Path Delay Value) – время двойного оборота сигнала, т.е. время за которое сигнал коллизии будет принят передающей станцией при наихудшем случае – одновременной передаче кадров самыми удаленными станциями сети. Таким образом, передающая станция должна еще передавать свой кадр, когда получит сигнал о коллизии (если она произойдет). Только в этом случае станция сможет дописать в конец кадра сигнальную jam-последовательность.

Для выполнения условия распознавания коллизий размер минимального кадра в Ethernet приняли равной 64 байт (вместе с преамбулой – 72 байт или 576 бит). При этом размер поля данных кадра (без служебных полей составляет 46 байт). Отсюда следует ограничение на максимальный диаметр сети (расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга компьютерами). Время передачи кадра минимальной длины составляет 576 битовых интервала (т.е. для скорости 10Мбит/с – 57,6 мкс). За это время сигнал распространится примерно на 13280м, или (с учетом распространения туда и обратно) на 6635м. В стандарте Ethernet максимальный диаметр сети был определен с запасом и равен 2500 м.

3.2.3.Коммутируемый Ethernet

Выше было показано, что при использовании коммутаторов общая среда передачи данных делится на логические сегменты с локализованным трафиком. Если при этом используется технология Ethernet, то коллизии также локализуются внутри этих сегментов, поэтому они получили название домены коллизий. Таким образом, разбивая сеть на отдельные подсети с помощью коммутаторов можно преодолеть ограничение на максимальный диаметр сети, поскольку это ограничение будет касаться только каждой из подсетей.

Замена концентраторов на коммутаторы в рабочих группах приводит к тому, что каждая рабочая станция подключается к отдельному порту коммутатора и образует отдельный домен коллизий. Таким образом, общая среда передачи данных перестает существовать. При этом в каждом домене коллизий остаются всего два узла – адаптер рабочей станции и порт коммутатора, к которой она подключена. Эта ситуация называется микросегментацией сети и в этом случае может быть изменен метод доступа к среде. При этом возможны два режима работы узла:

• полудуплексный – рабочая станция и порт коммутатора работают в общей среде передачи данных - используют два канала для приема и передачи кадров друг другу;

• полнодуплексный – рабочая станция и порт коммутатора используют каждый свою пару каналов для приема и передачи кадров друг другу.

При использовании микросегментации рабочая станция может практически непрерывно передавать свои кадры к коммутатору, поскольку ей не нужно соревноваться с другими станциями за доступ к среде передачи данных. Однако, бесконтрольная передача кадров может привести к переполнению буфера коммутатора и потере кадров, что будет приводить к их повторной передаче и снижению общей пропускной способности сети. Существует несколько методов управления потоком кадров со стороны коммутатора.

В полудуплексном режиме коммутатор может оказывать влияние на «болтливый» конечный узел двумя методами:

• метод обратного давления – создание искусственных коллизий в сегменте, путем посылания jam последовательностей в данный сегмент;

• метод агрессивного поведения – захват среды передачи портом коммутатора путем невыполнения временных соотношений метода доступа: меньший межкадровый интервал после передачи кадра или меньшее время отсрочки после коллизии.

В дуплексном режиме (когда ничего не мешает конечному узлу передавать кадры по своему каналу связи) коммутатором используются специальные служебные кадры «приостановить передачу» и «возобновить передачу». Этот метод управления потоком описан в стандарте IEEE 802.3x.