10. Технология Ethernet: общие сведения, метод случайного доступа к среде передачи данных.

Ethernet самая распространенная на сегодняшний день технология локальных сетей. В узком смысле Ethernet- это 10 Мбит-ая технология описанная в стандарте IEEE802,3 (институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике). В широком смысле Ethernet – это семейство технологий включающие не только 10 Мбит стандарт, но и высокоскоростные технологии: Fast Ethernet - 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet – 1 Гбит/с, 10 Gigabit Ethernet – 10 Гбит/с.

В сетях Ethernet используется метод случайного доступа к среде передачи данных называемый CSMA/CD (метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий).Этот метод применяется в сетях с общей шиной, которая применяется для передачи данных между 2-мя узлами сети. Все данные, передаваемые по сети помещаются в кадры определенной структуры, заголовки которых содержат адреса станции отправителя и станции получателя. Затем кадр передается по кабелю, все станции подключенные к кабелю могут распознать факт передачи кадра и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовке кадра записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр «ответ». После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу - межкадровый интервал в 9,6 мкс. Эта пауза нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние и предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы, узлы могут начать передачу своего кадра, т.к среда свободна. Возможна ситуация когда 2 станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации, непосредственно перед отправкой кадра передающая станция слушает «слушает» кабель (т.е принимает и анализирует возникающие в нём электрические сигналы), чтобы обнаружить не передается ли по кабелю кадр от другой станции. Если передается, то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи и только потом пытается вновь его передать.

Но даже при таком алгоритме 2 станции одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи и начать одновременно передавать свои кадры, при этом происходит коллизия (т.е столкновение кадров) которая приводит к искажению информации. После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течении короткого случайного интервала времени, а затем может снова пытаться передать кадр, максимальное количество попыток 16, после чего станция отказывается от передачи. Метод доступа CSMA/CD носит вероятностный характер и вероятность успешного получения в своё распоряжения общей среды зависит от загруженности сети.

Коллизии могут возникать не только в сетях с обще шиной, но и в сетях построенных по топологии звезда с использованием концентраторов. Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар подключенных к его портам, так что образуется единая среда передачи данных – логическая общая шина. Концентратор обнаруживает коллизию в сегменте в случае одновременной передачи сигналов на несколько входов. Домен коллизии – это часть сети Ethernet все узлы которой распознают коллизию независимо от того в какой части этой сети коллизия произошла. Сеть Ethernet построена на концентраторах всегда образует один домен коллизии. Домен коллизии соответствует одной разделяемой среде. Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизии.