1.2 Формат кадра Ethernet
Структура и размеры пакета в каждой сети жестко определены стандартом на данную сеть и связаны, прежде всего, с аппаратурными особенностями данной сети, выбранной топологией и типом среды передачи информации. Кроме того, эти параметры зависят от используемого протокола.
Не редко в структуре пакета выделяют всего три поля:
Начальное управляющее поле пакета, т.е. поле, включающее в себя стартовую комбинацию, сетевые адреса приемника и передатчика, а также служебную информацию.
Поле данных пакета
Конечное управляющее поле пакета, куда входят контрольная сумма и стоповая комбинация, а также, возможно, служебная информация.
Распишем поля пакета подробнее на примере сети Ethernet (рисунок 1).
Рисунок 1 – Формат кадра
Стартовая комбинация битов или преамбула, обеспечивает предварительную настройку аппаратуры адаптера или другого сетевого устройства на прием и обработку пакета. Это поле может полностью отсутствовать или сводиться к единственному стартовому биту.
Адрес получателя (идентификатор), т.е. индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому принимающему абоненту в сети. Этот адрес позволяет приемнику распознать пакет, адресованный ему лично, группе, в которую он входит или всем абонентам сети одновременно.
Адрес отправителя, т.е. индивидуальный номер, присвоенный каждому передающему абоненту. Этот адрес информирует принимающего абонента, откуда пришел данный пакет. Включение в пакет адреса отправителя, необходимо в том случае, когда одному приемнику могут попеременно приходить пакеты от разных передатчиков.
Поле управления может указывать на тип пакета, его номер, размер, формат, маршрут его доставки, на то, что с ним надо делать приемнику и так далее.
Данные (поле данных) – это та информация, ради передачи которой используется пакет. В отличие от всех остальных полей пакета, поле данных имеет переменную длину, которая и определяет полную длину пакета. Пакеты, включающие поля данных называю информационными пакетами
Контрольная сумма пакета – это числовой код, формируемый передатчиком по определенным правилам и содержащий в свернутом виде информацию обо всем пакете. Приемник, повторяя вычисления, сделанные передатчиком с принятым пакетом, сравнивает их результат с контрольной суммой и делает вывод о правильности или ошибочности передачи пакета. Если пакет ошибочен, то приемник запрашивает его повторную передачу. Обычно используется циклическая контрольная сумма (CRC).
1.3 Основные параметры Ethernet
В технологии Ethernet существует несколько стандартных сегментов сети. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, области применения. При установки сети необходимо сделать обоснованный выбор оборудования, с тем, чтобы потом не пришлось тратить значительные суммы на его замену.
Ниже перечислены основные параметры сегментов сети Ethernet.
1.3.1 10BASE5
Коаксиальный кабель диаметром около 1 сантиметра, называемый «толстым» коаксиалом и отличается высокой жесткостью. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента составляет 500 метров. Данный тип кабеля широко использовался с самого начала развития Ethernet. В настоящее время он не так широко распространен, хотя и обеспечивает максимальную протяженность сети с топологией «шина». В первую очередь это связано с трудностями монтажа аппаратуры и ее высокой стоимостью.
По стандарту к одному сегменту (длиной до 500 метров) допустимо подключение не более 100 абонентов. Расстояние между точками их подключения не должно быть меньше, чем 2.5 метра, иначе могут возникнуть искажения передаваемых сигналов. Для удобства пользователя на оболочку кабеля можно нанести отметки через каждые 2.5 метра.
Толстый кабель никогда не подводят непосредственно к компьютеру. Это сложно и очень не удобно для использования, так как, в конечном итоге, компьютеры нельзя будет переместить. Данный кабель прокладывают по полу или по стене помещения. Для присоединения сетевых адаптеров к толстому кабелю служат специальные трансиверы. На обоих концах кабеля сегмента должны быть установлены терминаторы, сопротивление которых равно 50 Ом, и только один из них необходимо заземлить.
Минимальный набор оборудования для односегментной сети на толстом кабеле включает в себя следующие элементы:
Сетевые адаптеры с AUI разъемами
Толстый кабель для объединения компьютеров в сеть
Трансиверные кабели длиной от компьютера до толстого кабеля
Трансиверы
Два Barrel-коннектора для присоединения терминаторов на концах кабеля
Один терминатор без заземления
Один терминатор с заземлением
1.3.2 10BASE2
Сегмент на основе тонкого коаксиального кабеля с шинной топологией длиной до 185 метров. Данный сегмент пришел на смену ранее описанному сегменту как более удобная и дешевая альтернатива.
Также как и толстый коаксиальный кабель, тонкий имеет волновое сопротивление 50 Ом и также, оконечного согласования в 50 Ом. Но есть и различия. Тонкий кабель можно прокладывать навесным способом, что позволяет свободно перемещать компьютеры в пределах офиса. Аппаратура для работы с тонким кабелем гораздо проще. Помимо сетевых адаптеров требуются только кабели соответствующей длины, разъемы, коннекторы и тройники.
Между парой абонентов прокладывается кабель с двумя BNC разъемами на обеих концах. Общее количество абонентов не должно превышать 30.
На плате адаптера должен находиться BNC-разъем к которому и присоединяется коннектор, связывающий плату с двумя кусками кабеля.
У каждого кабеля есть свои недостатки. Самым большим недостатком данного кабеля является то, что у него меньшая допустимая длина сегмента. При необходимости увеличить ее, можно использовать репитеры. Если вся сеть построена на тонком коаксиальном кабеле, то по стандарту количество сегментов не ложно превышать 5.
Минимальный набор оборудования для односегментной сети на тонком кабеле включает в себя:
Сетевые адаптеры
Отрезки кабеля с BNC-разъемами на обеих концах, длина которых достаточна для объединения в сеть все компьютеров
BNC T-коннекторы
Один BNC коннектор без заземления
Один BNC коннектор с заземлением
До не давнего времени данный аппаратура сегмента 10BASE2 была смой популярной. Большое количество производителей выпускали кабели, разъемы, адаптеры, что приводило к снижению цен. Сейчас ее вытесняет 10BASE-T, что не совсем оправданно, поскольку для не больших сетей Ethernet сегмент 10BASE2 более дешевый и удобный. Правда 10BASE2 не имеет таких возможностей как сегмент 10BASE-Т.
1.3.3 10 BASE-T
Основа данного стандарта – это не экранированная витая пара с топологией пассивная звезда. Данный стандарт является самым поздним из перечисленных выше.
Данный тип имеет все плюсы и минусы сети пассивной звезды.
С одной стороны он заметно дороже шинного сегмента 10BASE2, поскольку требует обязательного применения концентратора. Суммарная длина кабеля, необходимая для объединения в сеть такого же количества абонентов, гораздо больше. С другой стороны обрыв кабеля не выведет из строя всю сеть. Да и монтаж и диагностика всей сети значительно проще. Нет необходимости в применении внешних терминаторов и заземления сети.
Длина кабеля между адаптером и концентратором не должна превышать 100 метров, что существенно ограничивает размещение компьютеров. Из 4 витых пар, используются только 2. Кабели присоединяются с помощью 8-ми контактного разъема RJ-45.
Минимальный набор оборудования для сети на витой пар включает в себя:
Сетевые адаптеры
Отрезки кабеля с разъемами RJ-45 на обоих концах
Один концентратор, имеющий столько UTP-портов с разъемами RJ-45, сколько необходимо объединить компьютеров.
1.3.4 10BASE-FL
В данном случае передача информации идет по 2-ум оптоволоконным кабелям, передающим сигналы в разные стороны. Аппаратура 10BASE-FL имеет сходство как с аппаратурой 10BASE5, так и с аппаратурой 10BASE-Т.
Длина оптоволоконного кабеля, который соединяет трансивер и концентратор, может достигать 2000 метров без применения ретрансляторов, что очень удобно для объединения в сеть компьютеров, находящиеся в разных зданиях.
Стандартный оптоволоконный кабель имеет на обоих концах оптоволоконные байонетные ST-разъемы. Кроме того, возможно использование оптоволоконных разъемов типа SC, присоединяемые путем простого вставления в гнездо. Существуют также разъемы MIC FDDI, правда, они используются реже.
Минимальный набор оборудования для соединения оптоволоконным кабелем 2 компьютеров:
Два сетевых адаптера с трансиверными разъемами
Два оптоволоконных трансивера
Два трансиверных кабеля
Два оптоволоконных с ST-разъемами на концах
Развитие технологии Ethernet идет по пути все большего отхода от первоначального стандарта. Применение новых сред передачи данных и коммутаторов позволяет существенно увеличить размер сети. Отказ от манчестерского кода позволяет увеличить скорость передачи и снизить требования к качеству кабеля. Отказ от метода случайного управления CSMA/CD при полнодуплексном режиме работы дает возможность резко повысить эффективность работы сети и снять ограничение длины сети.