7. Протокол Ethernet. Принципи роботи, особливості застосування.

Ethernet функціонує на канальному і фізичному рівнях. Це група мережевих технологій, яка регламентується стандартами IEEE802.2 і 802.3.

Стандарти Ethernet регламентують протоколи рівня 2 та технології рівня. Для протоколів другого рівня, як і у випадку з усіма стандартами групи IEEE802, технологія Ethernet покладається на роботу двох окремих підрівнів канального рівня: підрівень управління логічним каналом (LLC) і підрівень MAC.

Підрівень LLC

Підрівень LLC технології Ethernet забезпечує зв'язок між верхніми і нижніми рівнями. Як правило, це відбувається між мережним програмним забезпеченням і апаратним забезпеченням пристрою. Підрівень LLC використовує дані мережевих протоколів, які типово представлені у вигляді пакета IPv4, і додає керуючу інформацію, щоб допомогти доставити пакет до вузла адресата. LLC, використовується для зв'язку з верхніми рівнями прикладних додатків і передає пакет для доставки на нижні рівні. LLC для вузла можна розглядати як програмне забезпечення драйвера мережевої плати (NIC).

Підрівень MAC

MAC є нижнім підрівнем канального рівня. Підрівень MAC реалізується апаратно - типово в мережевій інтерфейсній платі вузла. Специфікації містяться в стандартах IEEE 802.3. На рисунку 1.2 наведений список загальних стандартів IEEE Ethernet.

Підрівень MAC Ethernet виконує дві основні задачі:

• Інкапсуляція даних.

• Управління доступом до середовища передачі даних.

Виявлення колізій CSMA

При виявленні колізій CSMA (CSMA/CD) пристрій перевіряє середовище на наявність в ньому сигналу даних. Якщо сигнал відсутній, вказуючи на те, що середовище передачі не завантажене, пристрій передає дані. Якщо далі виявляються сигнали про те, що в той же час передачу даних здійснював інший пристрій, передача даних на всіх пристроях переривається і переноситься на інший час. Для використання цього методу були розроблені традиційні форми Ethernet.

У сучасних мережах широке застосування технологій комутації дозволило практично повністю виключити потребу в CSMA/CD в локальних мережах. Майже всі проводові з'єднання між пристроями в сучасних локальних мережах є повно дуплексними - здатність пристрою одночасно передавати і приймати дані. Тобто, незважаючи на те, що мережі Ethernet розроблялися з урахуванням використання технології CSMA/CD, сучасні мережеві пристрої дозволяють усунути колізії, і процеси, що забезпечуються CSMA/CD, насправді вже не потрібні.

Кадр починається з преамбули яка має розмір 8 байт (64 біт) і складається з послідовності «10», повтореної 31 раз, та «11» у кінці.

Далі йде адреса отримувача і адреса відправника які займають по 6 байт кожна. Якщо адреса отримувача починається з 1, то це групова передача (multicast) (всі в групі). Якщо адреса отримувача складається з самих одиниць (FF:FF:FF:FF:FF:FF) — це широкомовна передача (broadcast). Для групової передачі треба налаштовувати групи, тому вона використовується рідко. Детальніше — в статті MAC-адреса.

Наступне поле — тип, або довжина, залежно від того, до якого стандарту належить кадр. З історичних причин, якщо значення в полі менше за 0x600 = 1536, то це довжина, а якщо більше — тип, який визначає, якому протоколу мережевого рівня передати кадр, якщо з Ethernet працює кілька мережевих протоколів. 0x800 — IPv4. Якщо тип не вказано, то що робити з кадром визначає протокол Logical link control, це ще 8 байт заголовків.

Далі йде поле даних, менше за 1500 байт, але більше за 46 байт.

Якщо даних менше за 46 байт, після них додається наповнювач (pad) потрібного розміру. Це потрібно щоб кадр можна було відрізнити від сміття в каналі, яке з'являється коли передача припиняється при виявленні колізії, і щоб кадр був достатньо довгим аби не передатись повністю до того як колізія виявиться.

Останнє поле — контрольна сума. Це 32-х бітний CRC. При виявленні помилки кадр видаляється.