Компоненты и принципы построения сетей Ethernet

Для передачи данных по локальной сети Ethernet использует алгоритм Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD).

Процедура доступа к среде передачи

Процедура CSMA/CD построена на двух основных принципах:

• контроль несущего сигнала (Carrier Sense)

• обнаружение коллизий (Collision Detect)

Коллизия (collision) — искажение передаваемых данных в сети Ethernet, которое возникает при одновременной передаче несколькими рабочими станций.

Существуют две основных причины возникновения коллизий в сети Ethernet:

• Наличие неисправной NIC (Network Interface Card) у одного или нескольких абонентов сети

• Наличие задержки распространения сигнала по сети Ethernet

Основной причиной возникновения штатных коллизий является конечная скорость распространения электрического сигнала через среду передачи данных Ethernet.

Задержка распространения сигнала в сегменте (propagation delay) - это интервал времени, отделяющий момент начала процесса передачи данных абонентом, который размещен на одном окончании сегмента сети от момента начала приема данных абонентом, который размещен на другом окончании сегмента сети.

При обнаружении коллизии рабочая станция прекращает передачу кадра данных и начинает передавать специальный сигнал «Jam», для того, чтобы указать получателю на возникновение коллизии. Сигнал Jam представляет собой специальную кодовую посылку, которая состоит из 32 бит

Наиболее неблагоприятной с точки зрения возникновения коллизии является ситуация, когда одна станция уже завершила передачу кадра, но переданный кадр из-за задержки распространения сигнала в линии ещё не дошел до другой станции, которая тоже начинает выполнять  передачу своего кадра. Для того чтобы избежать возникновения подобных ситуаций, все станции должны быть размещены внутри так называемого коллизионного домена (collision domain).

Коллизионный домен — виртуальная область в пределах сегмента локальной сети. Задержка распространения сигнала между любыми двумя станциями, которые принадлежат данной области, не должна превышать установленного значения - диаметра коллизионного домена.

При нормальном функционировании всех компонентов этой сети  коллизия может возникнуть  только в пределах определенного временного интервала, который называется окном коллизий (collision window).

Поздней коллизией (late collision, Out Of Window collision) называется ситуация, при которой коллизия возникает за пределами окна коллизий.

Для уменьшения вероятности возникновения повторных коллизий применяется процедура регулирования задержки повторной передачи «Truncated Binary Exponential Back off Algorithm (TBEBO)».

Уровни информационного взаимодействия Ethernet

Информационное взаимодействие в сети Ethernet осуществляется на двух уровнях, которые соответствуют физическому и канальному уровню эталонной модели OSI.

Взаимодействие на физическом уровне сети Ethernet

Взаимодействие на физическом уровне в свою очередь также разделено на четыре дополнительных уровня:

• PLS Physical Layer Signaling

• AUI Attachment User Interface

• PMA Physical Medium Attachment

• MDI Medium Dependent Interface

Наличие такой, достаточно сложной внутренней структуры у физического уровня взаимодействия сети Ethernet объясняется особенностями построения первой реализации сети Ethernet в компании Xerox. В качестве физической среды передачи данных в первой реализации сети  использовался толстый коаксиальный кабель, который имел диаметр центрального проводника – около 2 миллиметров,  наружный диаметр кабеля  – около 10 миллиметров. Для подключения рабочей станции к сети использовались следующие устройства и компоненты:

• Коннектор (TAP)

• Трансивер (Media Access Unit - MAU)

• AU Attachment Unit- кабель

• Контроллер – адаптер рабочей станции