6. Канальный уровень модели osi. Определение начала и конца сообщения (Лекция 5)

Ответил в 5 вопросе

7. Канальный уровень модели osi. Обнаружение и исправление ошибок (Лекция 5)

Ответил в 5 вопросе

8. Основы технологии Ethernet. Формат кадра Ethernet (Лекция 6)

Технология Ethernet определяет проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде на канальном уровне модели OSI.

Ethernet делится на два вида:

• Классический Ethernet Все компьютеры подключаются к одному концентратору, при этом сигнал, который поступает на один порт концентратора, передается на все остальные порты.

• Коммутируемый Ethernet Все компьютеры подключаются к одному коммутатору, который отправляет данные на конкретный компьютер без рассылки на все остальные устройства.

9. MAC-адресация (Лекция 7)

Используются на канальном уровне на подуровне УДкС (MAC). Этот подуровень используется если в среде несколько устройств. Нам надо понимать, какому именно устройству передавать данные. Для этого и существуют MAC адреа:

Есть 3 типа MAC адресов:

Индивидуальный – передаем данные только на 1 комп

Групповой – на группу компов (чтобы настроить группу используют первый бит)

Широковещательный – на все компы.

В одном сегменте сети не должны повторяться MAC адреса!

2 способа назначения MAC адреса:

За что отвечают первые 3 байта и последние 3 байта:

10. Метод csma/cd (Лекция 8)

В классическом Ethernet используется разделяемая среда передачи (топология «общая шина») поэтому нам надо обеспечить согласованный доступ к общей среде (чтобы данные передавал только 1 компьютер):

Если данные начнут передавать сразу несколько компов – возникнет коллизия.

Чтобы не было коллизий используется метод доступа к среде CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – Множественный доступ с прослушиванием несущей частоты и обнаружением коллизий).

Что такое прослушивание несущей частоты?

Для избежания коллизий компы передают данные только если среда свободна. Способ определить, свободна ли среда – прослушивание основной гармоники сигнала, т.е. несущей частоты.

Пример – в Ethernet при Манчестерском кодировании происходит смена сигнала в середине каждого такта. Все компы смотрят, изменяется ли сигнал с заданной частотой и если изменяется – то среда занята. Если в среде нет несущей частоты – среда свободна:

Что такое обнаружение коллизий (как компы их обнаруживают)?

Для этого они передают и принимают данные одновременно и сравнивают эти данные между собой – если переданный сигнал отличается от принятого – то возникла коллизия.

Если обнаружена коллизия, то комп отправляет в среду JAM-последовательность для того, чтобы другие компьютеры распознали коллизию.

Как устроен CSMA/CD:

Период передачи – какому-то компу удалось захватить доступ к разделяемой среде, и он начинает передавать свои данные.

Период простоя – среда свободна.

Период конкуренции – когда несколько компов начинают передавать данные. Возникает коллизия, начинается период простоя, потом снова период конкуренции и так до тех пор, пока какой-то комп не сможет захватить ВЛАСТЬ!!

Подробнее про период передачи:

Если в среде нет несущей частоты, то комп может начать передачу данных.

Сначала передается преамбула – позволяет отправителю и получателю синхронизироваться и выделить кадр.

Затем передается сам кадр.

Потом выдерживается пауза – межкадровый интервал.

Формат преамбулы:

Как происходит передача кадра в классическом Ethernet:

Компьютер, подключенный к разделяемой среде, передает сначала преамбулу, а потом кадр. Все компы, подключенный к среде, начинают принимать кадр и записывают его в свой буфер. Помним, что первые 6 байт кадра содержат адрес получателя, поэтому компы сравнивают его со своим и если он не подходит – удаляют из буфера кадр, если подходит – принимают.

Существует неразборчивый режим – это когда все компы принимают кадры в независимости от MAC адреса.

После этого выдерживается межкадровый интервал. В классическом Ethernet его длительность 9,6 мкс. Это нужно, чтобы один из компов не захватил власть над средой монопольно.

После этого происходит период конкуренции – другие компы хотят начать передавать данные. Если комп начал передавать данные и обнаружил коллизию, то он делает паузу (которая будет разной для разных компов, что поможет ибежать коллизий – потому что рандом) (длительностью L*512 битовых интервалов, где L выбирается случайно из диапазона где N – номер попытки, а битовый интервал это время между появлением двух последовательных битов данных – 0,1 мкс в классическом Ethernet).

Подробнее по диапазон для L:

Он называется экспоненциальным двоичным алгоритм отсрочки (т.к. там степень, которая зависит от номера попытки):

Если передача после 16 прекратится, то компы будут считать, что среда передачи неработоспособна.

Этот алгоритм хорошо работает, если в сети мало компов и они редко передают данные, если же компов много, то будет очень много коллизий, попыток передачи и длительность пауз.

Недостатки огромные: