Formatet e kornizave Ethernet. Zhvillimi i një rrjeti të integruar aksesi të bazuar në teknologjitë Ethernet dhe Wi-Fi, gjerësia e brezit të Ethernetit

TEKNOLOGJIA ETHERNET

Ethernet është standardi më i përdorur për rrjetet lokale sot.

Kur thonë Ethernet, zakonisht nënkuptojnë ndonjë nga variantet e kësaj teknologjie. Më ngushtë, Ethernet është një standard rrjeti i bazuar në Rrjetin Ethernet eksperimental që Xerox zhvilloi dhe zbatoi në 1975. Metoda e hyrjes u provua edhe më herët: në gjysmën e dytë të viteve '60, në rrjetin radio të Universitetit të Hawait u përdorën opsione të ndryshme për akses të rastësishëm në një mjedis të përbashkët radio, të quajtur kolektivisht Aloha. Në vitin 1980, DEC, Intel dhe Xerox së bashku zhvilluan dhe publikuan standardin Ethernet version II për një rrjet kabllor koaksial që u bë Versioni i fundit standard i pronarit Ethernet. Prandaj, versioni i pronarit i standardit Ethernet quhet Ethernet DIX ose Ethernet P.

Bazuar në standardin Ethernet DIX, u zhvillua standardi IEEE 802.3, i cili në shumë aspekte përkon me paraardhësin e tij, por ka ende disa dallime. Ndërsa standardi IEEE 802.3 dallon midis shtresave MAC dhe LLC, Etherneti origjinal i kombinoi të dyja shtresat në një shtresë të vetme të lidhjes së të dhënave. Ethernet DIX përcakton një Protokoll Testi të Konfigurimit Ethernet që IEEE 802.3 nuk e bën. Raporti i pamjes është gjithashtu paksa i ndryshëm, megjithëse madhësitë minimale dhe maksimale të kornizës në këto standarde janë të njëjta. Shpesh, për të dalluar Ethernet, siç përcaktohet nga standardi IEEE, dhe Ethernet DIX i pronarit, i pari quhet teknologjia 802.3 dhe emri i pronarit Ethernet mbetet pa emërtime shtesë.

Në varësi të llojit të mediumit fizik, standardi IEEE 802.3 ka modifikime të ndryshme - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, 10Base-FB.

Në 1995, u miratua standardi Fast Ethernet, i cili në shumë aspekte nuk është një standard i pavarur, siç dëshmohet nga fakti se përshkrimi i tij është thjesht një seksion shtesë ndaj standardit kryesor 802.3 - seksioni 802.3u. Në mënyrë të ngjashme, standardi Gigabit Ethernet i vitit 1998 përshkruhet në seksionin 802.3z të dokumentit kryesor.

Për transmetimin e informacionit binar përmes kabllos për të gjitha variantet e shtresës fizike të teknologjisë Ethernet, duke siguruar një xhiro prej 10 Mbit / s, përdoret kodi Manchester.

Të gjitha llojet e standardeve Ethernet (përfshirë Fast Ethernet dhe Gigabit Ethernet) përdorin të njëjtën metodë të ndarjes së mediave - metodën CSMA / CD.

Adresimi Ethernet

Për të identifikuar marrësin e informacionit në teknologjitë Ethernet, përdoren adresat MAC 6-byte.

Formati i adresës MAC ofron mundësinë për të përdorur mënyra specifike të adresimit multicast në një rrjet Ethernet dhe, në të njëjtën kohë, përjashton mundësinë e shfaqjes brenda të njëjtit rrjet lokal dy stacione që do të kishin të njëjtën adresë.

Adresa fizike e një rrjeti Ethernet përbëhet nga dy pjesë:

• Kodet e shitësit
• Identifikuesi individual i pajisjes

Një organizatë e veçantë brenda IEEE është e angazhuar në shpërndarjen e kodimeve të lejuara të kësaj fushe me kërkesë të prodhuesve të pajisjeve të rrjetit. Për të shkruar Adresa mac por mund të përdoret në forma të ndryshme. Forma më e përdorur është heksadecimal, në të cilën çiftet e bajteve ndahen me karaktere "-":

E0-14-00-00-00

Në rrjetet Ethernet dhe IEEE 802.3, ekzistojnë tre mënyra kryesore të formimit të adresës së destinacionit:

• Unicast - adresë individuale;
• Multicast - adresa multicast;
• Adresa e transmetimit - transmetimit.

Mënyra e parë e adresimit (Unicast) përdoret kur stacioni burim i adreson paketën e transmetuar vetëm një marrësi të të dhënave.

Një shenjë e përdorimit të modalitetit të adresimit Multicast është prania e 1 në bitin më pak të rëndësishëm të bajtit më të rëndësishëm të identifikuesit të prodhuesit të pajisjes.

C-CC-CC-CC

Një kornizë, përmbajtja e fushës DA e të cilit i përket llojit Multicast do të merret dhe përpunohet nga të gjitha stacionet që kanë një vlerë përkatëse të Kodit të Shitësit - në këtë rast, këto janë pajisje të rrjetit Cisco. Jepet Multicast - adresa përdoret nga pajisjet e rrjetit të kësaj kompanie për ndërveprim në përputhje me rregullat e Cisco Discovery Protocol (CDP).

Një stacion Ethernet dhe IEEE 802.3 mund të përdorin gjithashtu modalitetin e adresimit të transmetimit. Adresa e stacionit të destinacionit të transmetimit është e koduar me një vlerë të veçantë:

FF-FF-FF-FF-FF-FF

Kur përdorni këtë adresë, paketa e transmetuar do të merret nga të gjitha stacionet që janë në këtë rrjet.

Metoda e hyrjes CSMA / CD

Rrjetet Ethernet përdorin një metodë të aksesit në media të quajtur "carrier-sense-multiply-access" me zbulimin e përplasjeve (CSMA / CD) ...

Protokolli CSMA / CD përcakton natyrën e ndërveprimit të stacioneve të punës në një rrjet me një medium të vetëm të përbashkët të transmetimit të të dhënave për të gjitha pajisjet. Të gjitha stacionet kanë kushte të barabarta për transmetimin e të dhënave. Nuk ka një sekuencë specifike në të cilën stacionet mund të hyjnë në medium për transmetim. Është në këtë kuptim që mjedisi aksesohet në mënyrë të rastësishme. Zbatimi i algoritmeve të aksesit të rastësishëm duket të jetë një detyrë shumë më e thjeshtë sesa zbatimi i algoritmeve të aksesit përcaktues. Meqenëse në rastin e fundit, kërkohet ose një protokoll i veçantë që kontrollon funksionimin e të gjitha pajisjeve të rrjetit (për shembull, protokolli i qarkullimit të tokenit i natyrshëm në rrjetet Token Ring dhe FDDI), ose një pajisje speciale e dedikuar - një qendër kryesore, e cila, në një sekuencë e caktuar, do t'i siguronte të gjithë pjesës tjetër të stacionit aftësinë për të transmetuar (rrjetet Arcnet, 100VG AnyLAN).

Sidoqoftë, një rrjet me akses të rastësishëm ka një, ndoshta, pengesën kryesore - nuk është funksionim plotësisht i qëndrueshëm i rrjetit nën ngarkesë të rëndë, kur mund të kalojë një kohë mjaft e gjatë përpara se një stacion i caktuar të transmetojë të dhëna. Kjo është për shkak të përplasjeve që lindin midis stacioneve që filluan të transmetojnë në të njëjtën kohë ose pothuajse njëkohësisht. Në rast përplasjeje, të dhënat e transmetuara nuk arrijnë te marrësit dhe stacionet transmetuese duhet të rinisin transmetimin përsëri - metodat e kodimit të përdorura në Ethernet nuk lejojnë që sinjalet e secilit stacion të ndahen nga sinjali i përgjithshëm. (Z Vini re se ky fakt pasqyrohet në komponentin "Bazë (band)" i pranishëm në emrat e të gjitha protokolleve fizike të teknologjisë Ethernet (për shembull, 10Base-2,10Base-T, etj.). Rrjeti i brezit bazë nënkupton një rrjet me brez bazë në të cilin mesazhet dërgohen në mënyrë dixhitale mbi një kanal të vetëm, pa ndarje frekuence.)

Përplasja është një situatë normale në rrjetet Ethernet. Që të ndodhë një përplasje, nuk është e nevojshme që disa stacione të fillojnë të transmetojnë absolutisht njëkohësisht, një situatë e tillë nuk ka gjasa. Ka shumë më tepër të ngjarë që një përplasje të ndodhë për shkak të faktit se një nyje fillon të transmetojë më herët se tjetra, por sinjalet e të parës thjesht nuk kanë kohë për të arritur në nyjen e dytë deri në kohën kur nyja e dytë vendos të fillojë transmetimin e saj. kornizë. Domethënë, përplasjet janë pasojë e natyrës së shpërndarë të rrjetit.

Kompleti i të gjitha stacioneve në rrjet, transmetimi i njëkohshëm i çdo çifti prej të cilave çon në një përplasje, quhet një domen përplasjeje ose domen përplasjeje.

Përplasjet mund të shkaktojnë vonesa të paparashikueshme në përhapjen e kornizave në rrjet, veçanërisht kur rrjeti është shumë i ngarkuar (shumë stacione po përpiqen të transmetojnë njëkohësisht brenda domenit të përplasjes, > 20-25) dhe me një diametër të madh të domenit të përplasjes (> 2 km ). Prandaj, kur ndërtoni rrjete, këshillohet të shmangni mënyra të tilla ekstreme të funksionimit.

Problemi i ndërtimit të një protokolli të aftë për të zgjidhur përplasjet në mënyrën më optimale dhe për të optimizuar funksionimin e rrjetit në ngarkesa të larta ishte një nga çështjet kryesore në fazën e formimit standard. Fillimisht, tre qasje kryesore u konsideruan si kandidatë për zbatimin e një algoritmi për akses të rastësishëm në mjedis: jokonstante, 1-konstante dhe p-konstante (Figura 11.2).

Figura 11.2. Algoritmet e shumëfishta të aksesit të rastësishëm (CSMA) dhe përplasjet tërhiqen

Algoritmi jo i qëndrueshëm. Me këtë algoritëm, stacioni që dëshiron të transmetojë udhëhiqet nga rregullat e mëposhtme.

1. Dëgjon mediumin, dhe nëse mediumi është i lirë (d.m.th., nëse nuk ka transmetim tjetër ose nuk ka sinjal përplasjeje) ai transmeton, përndryshe - mediumi është i zënë - shkoni në hapin 2;

2. Nëse mjedisi është i zënë, ai pret një kohë të rastësishme (sipas një lakore të caktuar të shpërndarjes së probabilitetit) dhe kthehet në hapin 1.

Përdorimi i një vlere pritjeje të rastësishme në një mjedis të zënë zvogëlon gjasat e përplasjeve. Në të vërtetë, supozoni ndryshe se dy stacione do të transmetojnë praktikisht në të njëjtën kohë, ndërsa i treti tashmë po transmeton. Nëse dy të parët nuk do të kishin një kohë pritjeje të rastësishme përpara fillimit të transmetimit (në rast se mjedisi doli të ishte i zënë), por vetëm dëgjonin mjedisin dhe prisnin që ai të bëhej i lirë, atëherë pasi stacioni i tretë ndaloi transmetimin. , dy të parat do të fillonin të transmetonin njëkohësisht, gjë që do të çonte në mënyrë të pashmangshme në përplasje. Kështu, pritja e rastësishme eliminon mundësinë e përplasjeve të tilla. Sidoqoftë, shqetësimi i kësaj metode manifestohet në përdorimin joefikas të gjerësisë së brezit të kanalit. Meqenëse mund të ndodhë që në kohën kur mediumi të jetë i lirë, stacioni që dëshiron të transmetojë do të vazhdojë të presë për një kohë të rastësishme përpara se të vendosë të dëgjojë mediumin, pasi ai tashmë e kishte dëgjuar mediumin, i cili doli të ishte i zënë. Si rezultat, kanali do të jetë i papunë për ca kohë, edhe nëse vetëm një stacion është duke pritur për transmetim.

1-algoritmi i qëndrueshëm... Për të reduktuar kohën kur mjedisi nuk është i zënë, mund të përdoret një algoritëm 1-persistent. Me këtë algoritëm, stacioni që dëshiron të transmetojë udhëhiqet nga rregullat e mëposhtme.

1. Dëgjon në medium, dhe nëse mediumi është i papunë duke transmetuar, përndryshe shkoni në hapin 2;

2. Nëse mediumi është i zënë, ai vazhdon të dëgjojë mediumin derisa mediumi të jetë i lirë, dhe sapo mediumi të lëshohet, ai menjëherë fillon të transmetojë.

Duke krahasuar algoritmet jo-persistente dhe 1-persistente, mund të themi se në algoritmin 1-persistent stacioni që dëshiron të transmetojë sillet më "egoist". Prandaj, nëse dy ose më shumë stacione janë duke pritur për transmetim (duke pritur derisa mjedisi të jetë i lirë), një përplasje, mund të thuhet, do të jetë e garantuar. Pas përplasjes, stacionet fillojnë të mendojnë se çfarë të bëjnë më pas.

Algoritmi P-persistent. Rregullat për këtë algoritëm janë si më poshtë:

1. Nëse mjedisi është i lirë, stacioni me probabilitet fq fillon menjëherë transmetimi ose me probabilitet (1- fq ) pret një interval kohor të caktuar T. Intervali T zakonisht merret i barabartë me kohën maksimale të përhapjes së sinjalit nga skaji në skaj;

2. Nëse mediumi është i zënë, stacioni vazhdon të dëgjojë derisa mediumi të jetë i lirë, pastaj kalon në hapin 1;

3. Nëse transmetimi vonohet me një slot T, stacioni kthehet në hapin 1.

Dhe këtu lind pyetja e zgjedhjes së vlerës më efektive të parametrit fq ... Problemi kryesor është se si të shmanget paqëndrueshmëria në ngarkesa të larta. Konsideroni një situatë në të cilën n stacionet synojnë të transmetojnë korniza ndërkohë që transmetimi është tashmë në proces. Në fund të transmetimit, numri i pritshëm i stacioneve që do të përpiqen të transmetojnë do të jetë i barabartë me produktin e numrit të stacioneve që dëshirojnë të transmetojnë sipas probabilitetit të transmetimit, d.m.th. np ... Nëse np > 1, atëherë mesatarisht disa stacione do të përpiqen të transmetojnë menjëherë, gjë që do të shkaktojë një përplasje. Për më tepër, sapo të zbulohet një përplasje, të gjitha stacionet do të kthehen në hapin 1, i cili do të shkaktojë një përplasje të dytë. Në rastin më të keq, mund të shtohen stacione të reja të gatshme për të tradhtuar n , e cila do të përkeqësojë më tej situatën, duke çuar përfundimisht në përplasje të vazhdueshme dhe zero xhiro. Për të shmangur një fatkeqësi të tillë, puna np duhet të jetë më pak se një. Nëse rrjeti është i ndjeshëm ndaj shfaqjes së kushteve kur shumë stacione dëshirojnë të transmetojnë njëkohësisht, atëherë është e nevojshme të zvogëlohet fq ... Nga ana tjetër, kur fq bëhet shumë i vogël, edhe një stacion i vetëm mund të presë mesatarisht (1- fq )/fq intervalet T para transmetimit. Pra, nëse p = 0.1, atëherë koha mesatare e papunësisë para transferimit do të jetë 9T.

Protokolli i qasjes së shumëfishtë me rezolucionin e përplasjes CSMA / CD mishëroi idetë e algoritmeve të mësipërme dhe shtoi një element të rëndësishëm - rezolucionin e përplasjes. Meqenëse një përplasje shkatërron të gjitha kornizat e transmetuara në momentin e formimit të saj, atëherë nuk ka kuptim që stacionet të vazhdojnë transmetimin e mëtejshëm të kornizave të tyre, sapo ata (stacionet) të kenë zbuluar përplasje. Përndryshe, do të kishte një humbje të konsiderueshme të kohës gjatë transmetimit të kornizave të gjata. Prandaj, për zbulimin në kohë të përplasjeve, stacioni dëgjon mjedisin gjatë transmetimit të tij. Këtu janë rregullat themelore të algoritmit CSMA / CD për stacionin transmetues (Figura 11.3):

1. Stacioni gati për të transmetuar po dëgjon mjedisin. Dhe transmeton nëse mjedisi është i lirë. Përndryshe (d.m.th., nëse mjedisi është i zënë) vazhdon në hapin 2. Kur transmeton disa korniza me radhë, stacioni mban një pauzë të caktuar midis transmetimit të kornizës - një interval ndërkornish, dhe pas çdo pauze të tillë përpara se të dërgojë kuadrin tjetër, stacioni përsëri dëgjon mjedisin (kthehu në hapin e fillimit 1);

2. Nëse mjedisi është i zënë, stacioni vazhdon të dëgjojë mjedisin derisa mjedisi të bëhet i lirë, dhe pastaj menjëherë fillon transmetimin;

3. Çdo stacion që transmeton dëgjon mjedisin dhe nëse zbulohet një përplasje, ai nuk ndalon menjëherë transmetimin, por së pari transmeton një sinjal të shkurtër të veçantë përplasjeje - një sinjal bllokimi, duke informuar stacionet e tjera për përplasjen dhe ndalon transmetimin;

4. Pas transmetimit të sinjalit të bllokimit, stacioni ndalon së foluri dhe pret një kohë arbitrare në përputhje me rregullin e vonesës eksponenciale binare dhe më pas kthehet në hapin 1.

Për të qenë në gjendje të transmetojë një kornizë, stacioni duhet të sigurojë që mediumi i përbashkët është i lirë. Kjo arrihet duke dëgjuar harmoninë themelore të sinjalit, e quajtur edhe sensi i bartësit (CS). Një shenjë e një mjedisi të pabanuar është mungesa e një frekuence bartëse në të, e cila me metodën e kodimit Manchester është 5-10 MHz, në varësi të sekuencës së njësheve dhe zerove të transmetuara në këtë moment.

Pas përfundimit të transmetimit të kornizës, të gjitha nyjet e rrjetit duhet të përballojnë një pauzë teknologjike (Inter Packet Gap) prej 9.6 μs (96 bt). Kjo pauzë, e quajtur edhe hapësira ndërmjet kornizave, nevojitet për të sjellë përshtatësit e rrjetit në gjendjen e tyre origjinale dhe për të parandaluar që një stacion i vetëm të marrë përsipër ekskluzivisht median.

Figura 11.3. Blloku i algoritmit CSMA / CD (niveli MAC): kur transmetoni një kornizë nga një stacion

Sinjali bllokimi (bllokim - fjalë për fjalë bllokim). Transmetimi i një sinjali bllokimi siguron që më shumë se një kornizë nuk do të humbasë, pasi të gjitha nyjet që transmetuan korniza përpara përplasjes, pasi kanë marrë një sinjal bllokimi, do të ndërpresin transmetimet e tyre dhe do të heshtin në pritje të një përpjekjeje të re për të transmetuar korniza. . Sinjali i bllokimit duhet të jetë i gjatësisë së mjaftueshme për të arritur stacionet më të largëta në fushën e përplasjes, duke marrë parasysh vonesën shtesë të marzhit të sigurisë (SF) në përsëritësit e mundshëm. Përmbajtja e sinjalit të bllokimit nuk është kritike, përveç se nuk duhet të përputhet me fushën CRC të kornizës pjesërisht të transmetuar (802.3), dhe 62 bitët e parë duhet të përfaqësojnë një alternim të '1' dhe '0' me një bit fillestar '1 '.

Figura 11.4. Metoda e Aksesit të Rastit CSMA / CD

Figura 11.5 ilustron procesin e zbulimit të përplasjes për një topologji bus (kabllo koaksiale e hollë ose e trashë (përkatësisht 10Base5 dhe 10Base2).

Në momentin në kohë nyja A(DTE A) fillon transmetimin, duke dëgjuar natyrshëm sinjalin e tij të transmetuar. Në momentin kur korniza pothuajse ka arritur në nyjë B(DTE B), kjo nyje, duke mos ditur që një transmetim tashmë është në zhvillim e sipër, fillon të transmetojë vetë. Në një moment në kohë, një nyje B zbulon një përplasje (përbërësi konstant i sinjalit elektrik në linjën e monitoruar rritet). Pas kësaj nyja B transmeton një sinjal bllokimi dhe ndalon transmetimin. Në momentin e kohës, sinjali i përplasjes arrin në nyje A, pastaj A gjithashtu transmeton një sinjal bllokimi dhe ndalon transmetimin.

Figura 11.5. Zbulimi i përplasjes kur përdorni skemën CSMA / CD

Sipas standardit IEEE 802.3, një nyje nuk mund të transmetojë korniza shumë të shkurtra, ose me fjalë të tjera, të kryejë transmetime shumë të shkurtra. Edhe nëse fusha e të dhënave nuk është plotësuar plotësisht, shfaqet një fushë e veçantë shtesë që e zgjeron kornizën në një gjatësi minimale prej 64 bajte, duke përjashtuar preambulën. Koha e kanalit ST (koha e slotit) është koha minimale gjatë së cilës një nyje është e detyruar të transmetojë, të zërë një kanal. Kjo kohë korrespondon me transmetimin e një kornize të madhësisë minimale të lejueshme, të pranuar nga standardi. Koha e kanalit lidhet me distancën maksimale të lejueshme midis nyjeve të rrjetit - diametri i domenit të përplasjes. Le të themi se shembulli i mësipërm zbaton një skenar të rastit më të keq ku stacionet A dhe B largohen nga njëra-tjetra në distancën maksimale. Koha, përhapja e sinjalit nga A përpara B shënoj me. Nyjë A fillon transmetimin në kohën zero. Nyjë B fillon transmetimin në një moment në kohë dhe zbulon një përplasje pas një intervali pas fillimit të transmetimit të tij. Nyjë A zbulon një përplasje në një moment në kohë. Në mënyrë që korniza të emetohet A, nuk humbi, është e nevojshme që nyja A nuk ndaloi së transmetuari deri në këtë moment, që atëherë, pasi zbuloi një përplasje, nyja A do ta dijë që korniza e tij nuk ka mbërritur dhe do të përpiqet ta ritransmetojë atë. Përndryshe, korniza do të humbasë. Koha maksimale pas së cilës nga momenti i fillimit të transmetimit nyja A ende mund të zbulojë një përplasje të barabartë - kjo kohë quhet Koha e dyfishtë e qarkullimit PDV (Vlera e vonesës së rrugës, PDV)... Në përgjithësi, PDV përcakton vonesën totale të lidhur si me vonesën për shkak të gjatësisë së segmentit të fundëm ashtu edhe me vonesën që lind në përpunimin e kornizave në shtresën fizike të përsëritësve të ndërmjetëm dhe nyjeve fundore të rrjetit. Për shqyrtim të mëtejshëm, është gjithashtu i përshtatshëm të përdoret një njësi tjetër matëse e kohës: pak kohë bt (kohë bit). Koha prej 1 bt korrespondon me kohën që duhet për të transmetuar një bit, d.m.th. 0,1 μs në 10 Mbps.

Njohja e qartë e përplasjeve nga të gjitha stacionet në rrjet është kusht i nevojshëm punë korrekte Rrjetet Ethernet. Nëse ndonjë stacion transmetues nuk e njeh përplasjen dhe vendos që korniza e të dhënave është transmetuar nga ai saktë, atëherë kjo kornizë e të dhënave do të humbasë. Për shkak të mbivendosjes së sinjaleve gjatë një përplasjeje, informacioni i kornizës do të shtrembërohet dhe do të refuzohet nga stacioni marrës (ndoshta për shkak të mospërputhjes së shumës së kontrollit). Me shumë mundësi, informacioni i ngatërruar do të ritransmetohet nga ndonjë protokoll i nivelit më të lartë, siç është një protokoll aplikimi i orientuar drejt transportit ose lidhjes. Por ritransmetimi i mesazhit nga protokollet e shtresës së sipërme do të ndodhë në një interval kohor shumë më të gjatë (ndonjëherë edhe pas disa sekondash) në krahasim me intervalet mikrosekondi që operon protokolli Ethernet. Prandaj, nëse përplasjet nuk njihen me besueshmëri nga nyjet e rrjetit Ethernet, atëherë kjo do të çojë në një ulje të dukshme të gjerësisë së brezit të dobishëm të këtij rrjeti.

Për zbulimin e besueshëm të përplasjes, duhet të përmbushet marrëdhënia e mëposhtme:

T min> = PVD,

ku T min është koha e transmetimit të gjatësisë minimale të kornizës, dhe PDV është koha që duhet që sinjali i përplasjes të përhapet në nyjen më të largët të rrjetit. Meqenëse në rastin më të keq sinjali duhet të kalojë dy herë midis stacioneve të rrjetit më të largët nga njëri-tjetri (një sinjal i padeformuar kalon në një drejtim dhe në kthim përhapet sinjali tashmë i shtrembëruar nga përplasja), prandaj këtë herë quhet koha e dyfishtë e qarkullimit (Vlera e vonesës së rrugës, PDV).

Nëse plotësohet ky kusht, stacioni transmetues duhet të ketë kohë për të zbuluar përplasjen e shkaktuar nga korniza e tij e transmetuar, edhe para se të përfundojë transmetimin e këtij kuadri.

Natyrisht, përmbushja e këtij kushti varet, nga njëra anë, nga gjatësia e kornizës minimale dhe gjerësia e brezit të rrjetit, dhe nga ana tjetër, nga gjatësia e sistemit kabllor të rrjetit dhe shpejtësia e përhapjes së sinjalit në kabllo (për tipe te ndryshme kabllo, kjo shpejtësi është paksa e ndryshme).

Të gjithë parametrat e protokollit Ethernet zgjidhen në atë mënyrë që gjatë funksionimit normal të nyjeve të rrjetit, përplasjet të njihen gjithmonë qartë. Gjatë zgjedhjes së parametrave, natyrisht, u mor parasysh edhe marrëdhënia e mësipërme, duke lidhur gjatësinë minimale të kornizës dhe distancën maksimale midis stacioneve në segmentin e rrjetit.

Në standardin Ethernet, pranohet që gjatësia minimale e fushës së të dhënave të kornizës të jetë 46 bajt (e cila së bashku me fushat e shërbimit jep gjatësinë minimale të kornizës prej 64 bajte, dhe së bashku me preambulën - 72 bajt ose 576 bit) .

Kur transmetoni korniza të mëdha, për shembull 1500 bajt, një përplasje, nëse ndodh fare, zbulohet pothuajse në fillimin e transmetimit, jo më vonë se 64 bajtët e parë të transmetuar (nëse një përplasje nuk ka ndodhur në këtë kohë, atëherë më vonë nuk do të lindë, pasi të gjitha stacionet po dëgjojnë linjën dhe, duke "dëgjuar" transmetimin, ata do të heshtin). Meqenëse sinjali i bllokimit është shumë më i shkurtër se madhësia e kornizës së plotë, atëherë kur përdorni algoritmin CSMA / CD, sasia në kapacitetin e kanalit të përdorur në boshe reduktohet në kohën e nevojshme për zbulimin e përplasjes. Zbulimi i hershëm i përplasjes çon në përdorim më efikas të kanalit. Zbulimi i vonshëm i përplasjes, i natyrshëm në rrjetet më të gjata, kur domeni i përplasjes është disa kilometra në diametër, gjë që zvogëlon efikasitetin e rrjetit. Bazuar në një model teorik të thjeshtuar të sjelljes së një rrjeti të zënë (duke supozuar një numër të madh stacionesh që transmetojnë njëkohësisht dhe një gjatësi minimale fikse të kornizave të transmetuara për të gjithë stacionet), performanca e rrjetit U mund të shprehet në terma të PDV / Raporti ST:

ku është baza e logaritmit natyror. Performanca e rrjetit ndikohet nga madhësia e kornizave që transmetohen dhe diametri i rrjetit. Performanca në rastin më të keq (kur PDV = ST) është rreth 37%, dhe në rastin më të mirë (kur PDV është shumë më pak se ST) priret në 1. Edhe pse formula është nxjerrë në kufirin e një numri të madh stacionesh që përpiqen të transmetojë njëkohësisht, nuk merr parasysh veçoritë e algoritmit të shkurtuar të vonesës eksponenciale binare, të konsideruar më poshtë, dhe nuk është i vlefshëm për një rrjet të ngjeshur shumë me përplasje, për shembull, kur ka më shumë se 15 stacione që dëshirojnë të transmetojnë.

Vonesa eksponenciale binare e shkurtuar(mbytje eksponenciale binare e cunguar). Algoritmi CSMA / CD i miratuar në standardin IEEE 802.3 është më afër algoritmit 1-përsistent, por ndryshon element shtesë- vonesë eksponenciale binare e cunguar. Kur ndodh një përplasje, stacioni numëron sa herë ndodh një përplasje me radhë kur dërgon një paketë. Meqenëse përplasjet e përsëritura tregojnë një ngarkesë të lartë në mjedis, MAC përpiqet të rrisë vonesën midis riprovave të kornizës. Procedura përkatëse për rritjen e intervaleve kohore i bindet rregullit vonesë eksponenciale binare e cunguar.

Një pauzë e rastësishme zgjidhet sipas algoritmit të mëposhtëm:

Pauzë = Lx (intervali i vonesës),

ku (intervali i prapambetjes) = intervalet 512 bit (51,2 μs);

L është një numër i plotë i zgjedhur me probabilitet të barabartë nga diapazoni, ku N është numri i riprovës i kornizës së dhënë: 1,2, ..., 10.

Pas përpjekjes së 10-të, intervali nga i cili zgjidhet pauza nuk rritet. Kështu, një pauzë e rastësishme mund të variojë nga 0 në 52,4 ms.

Nëse 16 përpjekje të njëpasnjëshme për të transmetuar një kornizë shkaktojnë një përplasje, atëherë transmetuesi duhet të ndalojë së provuari dhe ta heqë këtë kornizë.

Algoritmi CSMA/CD që përdor latencën eksponenciale binare të cunguar njihet si më i miri në mesin e shumë algoritmeve të aksesit të rastësishëm dhe siguron funksionim efikas të rrjetit si në ngarkesa të ulëta ashtu edhe në ato mesatare. Në ngarkesa të larta, duhet të theksohen dy disavantazhe. Së pari, me një numër të madh përplasjesh, stacioni 1, i cili është gati të dërgojë një kornizë për herë të parë (më parë nuk është përpjekur të transmetojë korniza), ka një avantazh ndaj stacionit 2, i cili tashmë është përpjekur pa sukses të transmetojë një kornizë disa herë, duke hasur në përplasje. Sepse stacioni 2 pret për një kohë të konsiderueshme përpara përpjekjeve të mëvonshme, sipas rregullit binar të vonesës eksponenciale. Kështu, mund të ndodhë transmetimi i parregullt i kornizave, gjë që është e padëshirueshme për aplikacionet e varura nga koha. Së dyti, me ngarkesë të madhe pune, efikasiteti i rrjetit në tërësi zvogëlohet. Vlerësimet tregojnë se me transmetimin e njëkohshëm të 25 stacioneve, gjerësia totale e brezit zvogëlohet me rreth 2 herë. Por numri i stacioneve në domenin e përplasjes mund të jetë më i madh, pasi jo të gjithë do të kenë qasje në mjedis në të njëjtën kohë.

Marrja e një kornize (fig. 11.6)

Figura 11.6. Bllok diagrami i algoritmit CSMA / CD (niveli MAC): kur një kornizë merret nga një stacion

Stacioni marrës ose një pajisje tjetër e rrjetit, për shembull, një shpërndarës ose ndërprerës, fillimisht sinkronizohet me parathënien dhe më pas konverton kodin Manchester në formë binare (në shtresën fizike). Më pas, përpunohet rryma binare.

Në nivelin MAC, pjesët e mbetura të preambulës pastrohen dhe stacioni lexon adresën e destinacionit dhe e krahason atë me të tijën. Nëse adresat përputhen, atëherë fushat e kornizës, përveç preambulës, SDF dhe FCS, futen në bufer dhe llogaritet një shumë kontrolli, e cila krahasohet me fushën e sekuencës së kontrollit të kornizës FCS (duke përdorur metodën e shumës ciklike CRC-32). Nëse ato janë të barabarta, atëherë përmbajtja e buferit kalon në protokollin e shtresës më të lartë. Përndryshe, korniza hidhet poshtë. Ndodhja e një përplasjeje gjatë marrjes së një kornize zbulohet ose nga një ndryshim në potencialin elektrik, nëse përdoret një segment koaksial, ose nga fakti i marrjes së një kornize të dëmtuar, një kontroll i gabuar, nëse përdoret. palë e përdredhur ose fibër optike. Në të dyja rastet, informacioni i marrë hidhet poshtë.

Nga përshkrimi i metodës së aksesit, mund të shihet se ajo është në natyrë probabiliste dhe probabiliteti për të marrë me sukses një mjedis të përbashkët në dispozicion varet nga mbingarkimi i rrjetit, domethënë nga intensiteti i nevojës për transmetim kornizë në stacionet. Gjatë zhvillimit të kësaj metode në fund të viteve '70, supozohej se shkalla e transferimit të të dhënave prej 10 Mbps është shumë e lartë në krahasim me nevojat e kompjuterëve për shkëmbim të ndërsjellë të të dhënave, kështu që ngarkesa e rrjetit do të jetë gjithmonë e vogël. Ky supozim ndonjëherë mbetet i vërtetë edhe sot e kësaj dite, por janë shfaqur aplikacione multimediale në kohë reale që janë shumë të zënë në segmentet Ethernet. Në këtë rast, përplasjet ndodhin shumë më shpesh. Me shkallë të konsiderueshme përplasjeje, xhiroja e përdorshme e rrjetit Ethernet bie ndjeshëm, pasi rrjeti është pothuajse vazhdimisht i zënë me riprovimin e transmetimeve të kornizës. Për të zvogëluar intensitetin e përplasjeve, ju duhet ose të zvogëloni trafikun duke zvogëluar, për shembull, numrin e nyjeve në një segment ose duke zëvendësuar aplikacionet, ose të rrisni shpejtësinë e protokollit, për shembull, të kaloni në Fast Ethernet.

Duhet të theksohet se metoda e aksesit CSMA / CD nuk garanton aspak një stacion që ai ndonjëherë do të jetë në gjendje të aksesojë mediumin. Sigurisht, me një ngarkesë të ulët rrjeti, probabiliteti i një ngjarjeje të tillë është i vogël, por me një shkallë të përdorimit të rrjetit që i afrohet 1, një ngjarje e tillë bëhet shumë e mundshme. Kjo mangësi e metodës së aksesit të rastësishëm është një çmim për t'u paguar për thjeshtësinë e saj ekstreme, e cila e bëri Ethernet teknologjinë më pak të shtrenjtë. Metodat e tjera të aksesit - Token Ring dhe aksesi në token FDDI, metoda e Prioritetit të Kërkesës e rrjeteve 100VG-AnyLAN - janë të lira nga ky disavantazh.

Si rezultat i marrjes parasysh të të gjithë faktorëve, raporti midis gjatësisë minimale të kornizës dhe distancës maksimale të mundshme midis stacioneve të rrjetit u zgjodh me kujdes, gjë që siguron zbulim të besueshëm të përplasjes. Kjo distancë quhet edhe diametri maksimal i rrjetit.

Me një rritje të shpejtësisë së kornizës, e cila ndodh në standardet e reja bazuar në të njëjtën metodë aksesi CSMA / CD, për shembull Fast Ethernet, distanca maksimale midis stacioneve të rrjetit zvogëlohet në përpjesëtim me rritjen e shkallës së transferimit. Në standardin Fast Ethernet, është rreth 210 metra, dhe në standardin Gigabit Ethernet, do të kufizohej në 25 metra, nëse zhvilluesit e standardit nuk do të merrnin disa masa për të rritur madhësinë minimale të paketës.

Tabela 11.1 tregon vlerat e parametrave bazë të procedurës standarde të transmetimit të kornizës 802.3, të cilat nuk varen nga zbatimi i mediumit fizik. Është e rëndësishme të theksohet se çdo variant i mjedisit fizik të teknologjisë Ethernet u shton këtyre kufizimeve kufizimet e veta, shpesh më të rrepta, të cilat gjithashtu duhet të përmbushen dhe të cilat do të diskutohen më poshtë.

Tabela 11.1.Parametrat e shtresës MAC të Ethernetit

Formatet e kornizave Ethernet

Standardi i teknologjisë Ethernet i përshkruar në dokumentin IEEE 802.3 përshkruan një format kornizë të një shtrese të vetme MAC. Meqenëse korniza e shtresës MAC duhet të përfshijë kornizën e shtresës LLC të përshkruar në dokumentin IEEE 802.2, sipas standardeve IEEE, vetëm një version i kornizës së shtresës së lidhjes mund të përdoret në rrjetin Ethernet, kreu i të cilit është një kombinim i MAC. dhe titujt e nënshtresës LLC.

Sidoqoftë, në praktikë në rrjetet Ethernet në shtresën e lidhjes, përdoren korniza të 4 formateve (llojeve) të ndryshme. Kjo është për shkak të historisë së gjatë të zhvillimit të teknologjisë Ethernet, e cila ekzistonte para miratimit të standardeve IEEE 802, kur nënshtresa LLC nuk ishte e ndarë nga protokolli i përgjithshëm dhe, në përputhje me rrethanat, titulli LLC nuk u përdor.

Në vitin 1980, një konsorcium prej tre firmash Digital, Intel dhe Xerox i paraqitën komitetit 802.3 versionin e tyre të pronarit të standardit Ethernet (i cili, natyrisht, përshkruante një format të caktuar kornizë) si një projekt standard ndërkombëtar, por komiteti 802.3 miratoi një standard. që ndryshon në disa detaje nga ofertat e DIX. Dallimet ishin gjithashtu në formatin e kornizës, gjë që shkaktoi ekzistencën e dy llojeve të ndryshme të kornizave në rrjetet Ethernet.

Një format tjetër i kornizës është rezultat i përpjekjeve të Novell për të përshpejtuar grumbullin e protokolleve të tij mbi Ethernet.

Dhe së fundi, formati i katërt i kornizës është rezultat i punës së komitetit 802: 2 për të sjellë formatet e mëparshme të kornizës në një standard të përbashkët.

Dallimet në formatet e kornizës mund të çojnë në papajtueshmëri midis harduerit dhe softuerit të rrjetit që është krijuar për të punuar vetëm me një standard të kornizës Ethernet. Sidoqoftë, sot pothuajse të gjithë përshtatësit e rrjetit, drejtuesit e përshtatësve të rrjetit, urat / çelsat dhe ruterët mund të punojnë me të gjitha formatet e kornizës së teknologjisë Ethernet të përdorura në praktikë, dhe lloji i kornizës njihet automatikisht.

Më poshtë është një përshkrim i të katër llojeve të kornizave Ethernet (këtu, një kornizë nënkupton të gjithë grupin e fushave që lidhen me shtresën e lidhjes, domethënë fushat e shtresave MAC dhe LLC). Një dhe i njëjti lloj kornize mund të ketë emra të ndryshëm, kështu që më poshtë për secilin lloj kornize jepen disa nga emrat më të zakonshëm:

• Korniza 802.3 / LLC (korniza 802.3 / 802.2 ose korniza Novell 802.2);
• Korniza Raw 802.3 (ose korniza Novell 802.3);
• korniza Ethernet DIX (ose korniza Ethernet II);
• Korniza Ethernet SNAP.

Formatet për të gjitha këto katër lloje të kornizave Ethernet janë paraqitur në Fig. 11.7.

802.3 / LLC kornizë

Titulli i kornizës 802.3 / LLC është rezultat i bashkimit të fushave të kokës së kornizës të përcaktuara në standardet IEEE 802.3 dhe 802.2.

Standardi 802.3 përcakton tetë fusha të kokës (Figura 11.7; fusha e preambulës dhe kufiri i kornizës fillestare nuk tregohen në figurë).

• Fusha e preambulës përbëhet nga shtatë bajt sinkronizimi 10101010. Në kodimin Manchester, ky kombinim përfaqësohet në mediumin fizik nga një formë vale periodike me një frekuencë prej 5 MHz.
• Kufizues i fillimit të kuadrit (SFD) përbëhet nga një bajt 10101011. Shfaqja e këtij modeli bitësh është një tregues se bajti tjetër është bajt i parë i kokës së kornizës.
• Adresa e destinacionit (DA) mund të jetë 2 ose 6 bajt. Në praktikë, adresat 6 bajt përdoren gjithmonë. Biti i parë i bajtit më domethënës të adresës së destinacionit tregon nëse adresa është një individ apo një grup. Nëse është 0, atëherë adresa është individual (unicast), a nëse 1, atëherë kjo adresa multicast. Nëse adresa përbëhet nga të gjitha, domethënë, ajo ka një paraqitje heksadecimal prej 0xFFFFFFFFFFFFFF, atëherë ajo është menduar për të gjitha nyjet në rrjet dhe quhet adresa e transmetimit.

Në standardet IEEE Ethernet, biti më pak i rëndësishëm i një bajt shfaqet në pozicionin më të majtë të fushës dhe biti më domethënës në pozicionin më të djathtë. Kjo mënyrë jo standarde Shfaqja e renditjes së biteve në një bajt korrespondon me radhën në të cilën bitet transmetohen në linjën e komunikimit nga transmetuesi Ethernet. Në standardet e organizatave të tjera, për shembull RFC IETF, ITU-T, ISO, përdoret përfaqësimi tradicional i bajtit, kur biti më pak i rëndësishëm konsiderohet biti më i djathtë i bajtit, dhe biti më domethënës është ai më i majti. Megjithatë, rendi i bajtit mbetet tradicional. Prandaj, gjatë leximit të standardeve të publikuara nga këto organizata, si dhe leximit të të dhënave të shfaqura në ekran sistemi operativ ose një analizues protokolli, vlerat e secilit bajt të një kornize Ethernet duhet të pasqyrohen për të marrë një paraqitje të saktë të kuptimit të biteve të atij bajt sipas dokumenteve IEEE. Për shembull, një adresë multicast në shënimin IEEE të formës 1000 0000 0000 0000 1010 0111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 ose në shënimin heksadecimal 80-00-A7-FO- ka shumë të ngjarë të analizohet nga protokolli 80-00-A7-FO- formë tradicionale si 01-00-5E-0F-00-00.

• Adresa e burimit (SA) -është një fushë 2 ose 6 bajtëshe që përmban adresën e nyjës që dërgoi kornizën. Biti i parë i adresës është gjithmonë 0.
• Gjatësia (Gjatësia, L) - Fushë 2-byte që përcakton gjatësinë e fushës së të dhënave në kornizë.
• Fusha e të dhënave mund të përmbajë nga 0 deri në 1500 bajt. Por nëse gjatësia e fushës është më pak se 46 bajt, atëherë fusha tjetër - fusha e mbushjes - përdoret për të mbushur kornizën në vlerën minimale të lejueshme prej 46 bajte.
• Mbushje përbëhet nga sa më shumë byte mbushëse për të siguruar një gjatësi minimale të fushës së të dhënave prej 46 bajte. Kjo siguron që mekanizmi i zbulimit të përplasjeve të funksionojë siç duhet. Nëse gjatësia e fushës së të dhënave është e mjaftueshme, atëherë fusha e mbushjes nuk shfaqet në kornizë.
• Sekuenca e kontrollit të kornizës (PCS) përbëhet nga 4 bajt që përmbajnë kontrollin. Kjo vlerë llogaritet duke përdorur algoritmin CRC-32. Pas marrjes së një kornize, stacioni i punës kryen llogaritjen e tij të shumës së kontrollit për këtë kornizë, krahason vlerën e marrë me vlerën e fushës së kontrollit të shumës, dhe kështu përcakton nëse korniza e marrë është e dëmtuar.

Korniza 802.3 është një kornizë e nënshtresës MAC, prandaj, në përputhje me standardin 802.2, një kornizë nënshtrese LLC është e ngulitur në fushën e saj të të dhënave me flamujt e fillimit dhe të fundit të hequr. Formati i kornizës LLC është përshkruar më sipër. Meqenëse korniza LLC ka një gjatësi të kokës prej 3 (në modalitetin LLC1) ose 4 bajt (në modalitetin LLC2), madhësia maksimale e fushës së të dhënave reduktohet në 1497 ose 1496 bajt.

Figura 11.7. Formatet e kornizave Ethernet

Informacione të ngjashme.

Modeli i teknologjisë Ethernet, i shkruar në dok IEEE 802.3. Ky është përshkrimi i vetëm i kornizës së formatit të shtresës MAC. Në rrjetin Ethernet, zbatohet vetëm një lloj kornize e shtresës së lidhjes, kreu i së cilës është një grup titujsh të nënshtresave MAC dhe LLC, i cili është një lloj.

• Ethernet DIX / Ethernet II, u shfaq në vitin 1980 si rezultat i robotëve të përbashkët të tre firmave Xerox, Intel dhe Digital, të cilat prezantuan versionin 802.3 si standard ndërkombëtar;
• Komiteti miratoi 802.3 dhe e rishikoi pak. Kjo është se si 802.3 / LLC, 802.3 / 802.2 ose Novell 802.2;
• Raw 802.3 ose Novela 802.3- projektuar për të përshpejtuar punën e grumbullit të protokolleve të tyre në rrjetet Ethernet;
• Ethernet SNAPështë rezultat i komitetit 802.2 i cili është sjellë në një standard të përbashkët dhe është bërë fleksibël për shtimin e mundshëm të fushave në të ardhmen;

Sot hardueri i rrjetit dhe software janë në gjendje të punojnë me të gjitha formatet e kornizës, dhe njohja e kornizës funksionon automatikisht, gjë që redukton dhe një nga. Formatet e kornizës janë paraqitur në Figurën 1.

Foto 1

802.3 / LLC kornizë

Kreu i kësaj kornize kombinon fushat e kokës së kornizave IEEE 802.3 dhe 802.2. Standardi 802.3 përbëhet nga:

• Fusha e preambulës- quhet fusha e sinkronizimit të bajteve - 10101010. Në kodimin Mançester, ky kod modifikohet në mediumin fizik në një sinjal me frekuencë 5 MHz.
• Nis kufirin e kornizës- është një bajt 10101011. Kjo fushë tregon se bajt-i tjetër është bajt i parë i kokës së kornizës.
• Adresa e destinacionit- Kjo fushë mund të jetë 6 ose 2 bajt e gjatë. Zakonisht kjo fushë përdoret për një adresë MAC 6 bajt.
• Adresa e burimitËshtë një fushë që përmban 6 ose 2 bajt të adresës MAC të nyjës dërguese. Biti i parë është gjithmonë - 0.
• Gjatësia- një fushë që ka një madhësi prej 2 bajt, dhe përmban gjatësinë e fushës së të dhënave në kornizë.
• Fusha e të dhënave- fusha mund të jetë nga 0 deri në 1500 bajt. Por nëse papritmas të dhënat zënë më pak se 46 bajt, atëherë përdoret fusha vendmbajtes e cila mbush fushën në 46 bajt.
• Fusha e mbajtësit të vendit- Siguron plotësimin e fushës së të dhënave, nëse pesha e saj është më e vogël se 46 bajt. Nevojitet për funksionimin e saktë të mekanizmit të zbulimit të përplasjes.
• Fusha e sekuencës së kontrollit të kornizës- kjo fushë përmban një shumë kontrolli prej 4 bajtësh. Përdoret algoritmi CRC-32 /

Ky kuadër është një kornizë e nënshtresës MAC, fusha e tij e të dhënave përmban një kornizë nënshtrese LLC me flamuj të hequr në fund dhe në fillim të kornizës që transmetohet.

Korniza Raw 802.3 / Novell 802.3

Ky kuadër ka qenë një protokoll shtresa e rrjetit në MetWare OS. Por tani që nevoja për të identifikuar protokollin e shtresës së sipërme është zhdukur, korniza është mbyllur në kornizën MAC të kornizës LLC.

Korniza Ethernet DIX / Ethernet II

Kjo kornizë ka një strukturë që është e ngjashme me atë të Ras 802.3. Por fusha me gjatësi 2 byte këtu ka caktime të fushës së llojit të protokollit. Tregon llojin e protokollit të shtresës së sipërme që ka futur paketën e tij në fushën e të dhënave të këtij kuadri. Këto korniza dallohen nga gjatësia e fushës, nëse vlera është më e vogël se 1500, atëherë kjo është fusha e gjatësisë, nëse më shumë, atëherë lloji.

Korniza Ethernet SNAP

Korniza u shfaq si rezultat i eliminimit të mospërputhjes në kodimin e llojeve të protokolleve. Protokolli përdoret gjithashtu në protokollin IP kur kapsulon rrjetet e mëposhtme: Token Ring, FDDI, 100VC-AnyLan. Por kur transmeton paketat IP përmes Ethernetit, protokolli përdor kornizat Ethernet DIX.

Protokolli IPX

Ky protokoll mund të përdorë të katër llojet e kornizave Ethernet. Ai përcakton llojin duke kontrolluar mungesën ose praninë e fushës LLC. Gjithashtu pas fushave DSAP / SSAP. Nëse vlera e fushës është 0xAA, atëherë kjo është një kornizë SNAP, përndryshe është 802.3 / LLC.

Fushat e kuadrit Preambul (7 byte) dhe Initial Frame Delimiter (SFD) (1 byte) në Ethernet përdoren për sinkronizimin midis pajisjeve dërguese dhe marrëse. Këto tetë bajtë të parë të kornizës përdoren për të tërhequr vëmendjen e nyjeve marrëse. Në thelb, bajtët e parë u thonë marrësve që të përgatiten për të marrë një kornizë të re.

Fusha e adresës MAC të destinacionit

Fusha e adresës MAC të destinacionit (6 bajt) është identifikuesi për marrësin e synuar. Siç mund ta mbani mend, kjo adresë përdoret nga Shtresa 2 për të ndihmuar pajisjet të përcaktojnë nëse një kornizë e caktuar u adresohet atyre. Adresa në kornizë krahasohet me adresën MAC të pajisjes. Nëse adresat përputhen, pajisja merr kornizën.

Fusha e adresës së burimit MAC

Fusha e adresës MAC të destinacionit (6 bajt) identifikon NIC-në dërguese ose ndërfaqen e kornizës. Ndërprerësit gjithashtu përdorin këtë adresë për ta shtuar atë në tabelat e tyre të hartës. Roli i ndërprerësve do të diskutohet më vonë në këtë seksion.

Gjatësia / Lloji i fushës

Për çdo standard IEEE 802.3 më herët se 1997, fusha Length specifikon gjatësinë e saktë të fushës së të dhënave të kornizës. Kjo përdoret më vonë si pjesë e FCS për të siguruar që mesazhi është marrë saktë. Nëse qëllimi i fushës është të përcaktojë një lloj, si në Ethernet II, fusha Type përshkruan se cili protokoll po zbatohet.

Këto dy përdorime të fushës u kombinuan zyrtarisht në 1997 në standardin IEEE 802.3x sepse të dy aplikacionet ishin të zakonshme. Fusha Ethernet II Lloji është përfshirë në përkufizimin aktual të kornizës 802.3. Kur një nyje merr një kornizë, ajo duhet të ekzaminojë fushën Length për të përcaktuar se cili protokoll i shtresës më të lartë është i pranishëm në të. Nëse vlera e dy okteteve është më e madhe ose e barabartë me heksadecimal 0x0600 ose dhjetor 1536, atëherë përmbajtja e fushës së të dhënave deshifrohet sipas llojit të protokollit të caktuar. Nëse vlera e fushës është më e vogël ose e barabartë me 0x05DC heksadecimal ose 1500 dhjetore, fusha Length përdoret për të treguar përdorimin e formatit të kornizës IEEE 802.3. Kjo dallon kornizat Ethernet II dhe 802.3.

Fushat të dhëna dhe mbushje

Fushat Data dhe Padding (46 - 1500 bytes) përmbajnë të dhënat e kapsuluara nga shtresa më e lartë, e cila është një PDU tipike e Layer 3, zakonisht një paketë IPv4. Të gjitha kornizat duhet të jenë të paktën 64 bajt të gjata. Nëse një paketë më e vogël është e kapsuluar, Padding përdoret për të rritur madhësinë e kornizës në këtë madhësi minimale.

IEEE mban një listë të llojeve të Ethernet II për qëllime të përgjithshme.

Standardi EtherNet IEEE 802.3

Është standardi më i përdorur i teknologjisë së rrjeteve sot.

Veçoritë:

• punon me kabllo koaksiale, çift të përdredhur, kabllo optike;
• topologji - autobus, yll;
• metoda e hyrjes - CSMA / CD.

Arkitektura e teknologjisë së rrjeteve Ethernet në fakt bashkon një sërë standardesh që kanë ngjashmëri dhe dallime.

Teknologjia Ethernet u zhvillua në lidhje me shumë nga projektet e hershme të Xerox PARC. Në përgjithësi pranohet se Ethernet u shpik më 22 maj 1973, kur Robert Metcalfe shkroi një memo për kreun e PARC mbi potencialin e teknologjisë Ethernet. Por Metcalfe fitoi të drejtën ligjore për teknologjinë disa vite më vonë. Në vitin 1976, ai dhe ndihmësi i tij David Boggs botuan një broshurë të titulluar Ethernet: Distributed Packet Switching For Local Computer Networks. Metcalfe u largua nga Xerox në 1979 dhe themeloi 3Com për të promovuar kompjuterët dhe lokalet rrjetet kompjuterike... Ai arriti të bindë DEC, Intel dhe Xerox që të punojnë së bashku dhe të zhvillojnë standardin Ethernet (DIX). Ky standard u publikua për herë të parë 30 shtator 1980.

Zhvillimi i mëtejshëm i teknologjisë EtherNet:

• 1982-1993 zhvillimi i EtherNet 10 Mbps;
• 1995-1998 Zhvillimi i Fast EtherNet;
• 1998-2002 zhvillimi i GigaBit EtherNet;
• 2003-2007 zhvillimi i 10GigaBit EtherNet;
• 2007-2010 zhvillimi i EtherNet 40 dhe 100 GigaBit;
• 2010 deri më sot zhvillimi i Terabit Ethernet.

Në nivelin MAC, i cili siguron akses në medium dhe transmetimin e kornizës, për identifikim ndërfaqet e rrjetit Nyjet e rrjetit përdorin adresa unike të standardizuara 6-bajtë të quajtur adresa MAC. Në mënyrë tipike, adresa MAC shkruhet si gjashtë çifte shifrash heksadecimal të ndara me vija ose dy pika, të tilla si 00-29-5E-3C-5B-88. Çdo përshtatës rrjeti ka një adresë MAC.

Struktura e adresës MAC Ethernet:

• biti i parë i adresës MAC të destinacionit quhet biti I/G (individual/grup ose transmetim). Në adresën e burimit, ai quhet Treguesi i Rrugës së Burimit;
• biti i dytë përcakton se si caktohet adresa;
• Tre bajtët më të rëndësishëm të adresës quhen Burned In Address (BIA) ose Organizally UniqueIdentifier (OUI);
• prodhuesi është përgjegjës për veçantinë e tre bajtit të poshtëm të adresës.

Disa programet e rrjetit, në veçanti wireshark, mund të shfaqë menjëherë në vend të kodit të prodhuesit - emrin e prodhuesit të kartës së caktuar të rrjetit.

Formati i kornizës së teknologjisë EtherNet

Ekzistojnë 4 lloje të kornizave (kornizave) në rrjetet Ethernet:

• Korniza 802.3 / LLC (ose korniza Novell 802.2),
• Korniza Raw 802.3 (ose korniza Novell 802.3)
• Korniza Ethernet DIX (ose korniza Ethernet II)
• Korniza Ethernet SNAP.

Në praktikë, pajisjet EtherNet përdorin vetëm një format kornizë, përkatësisht kornizën EtherNet DIX, nganjëherë referuar si numri më i fundit i kornizës DIX.

• Dy fushat e para të kokës janë për adresat:
• DA (Destination Address) - adresa MAC e nyjës së destinacionit;
• SA (Adresa e Burimit) - Adresa MAC e nyjës së dërguesit. Për të ofruar një kornizë, mjafton një adresë - adresa e destinacionit, adresa e burimit vendoset në kornizë në mënyrë që hosti që ka marrë kornizën të dijë nga kush ka ardhur korniza dhe kush duhet t'i përgjigjet.
• Fusha T (Type) përmban kodin e kushtëzuar të protokollit të shtresës së sipërme, të dhënat e të cilit janë në fushën e të dhënave të kornizës, për shembull, vlera heksadecimal 08-00 korrespondon me një shpim IP. Kjo fushë kërkohet për të mbështetur funksionet e ndërfaqes të kornizave të shumëfishimit dhe demultipleksimit kur ndërvepron me protokollet e shtresës së sipërme.
• Fusha e të dhënave. Nëse gjatësia e të dhënave të përdoruesit është më pak se 46 bajt, atëherë kjo fushë plotësohet në madhësinë minimale me mbushje bajte.
• Fusha e Sekuencës së Kontrollit të Kornizave (FCS) përbëhet nga një shumë kontrolli prej 4 bajtësh. Kjo vlerë llogaritet duke përdorur algoritmin CRC-32.

Korniza EtherNet DIX (II) nuk pasqyron ndarjen e shtresës së lidhjes EtherNet në shtresën MAC dhe shtresën LLC: fushat e tij mbështesin funksionet e të dy shtresave, për shembull, funksionet e ndërfaqes së fushës T i përkasin funksioneve të shtresa LLC, ndërsa të gjitha fushat e tjera mbështesin funksionet e shtresës MAC.

Konsideroni formatin e kornizës EtherNet II duke përdorur shembullin e një pakete të përgjuar duke përdorur një analizues të rrjetit Wireshark

Ju lutemi vini re se meqenëse adresa MAC përbëhet nga një kod prodhuesi dhe një numër ndërfaqeje, analizuesi i rrjetit e konverton menjëherë kodin e prodhuesit në emrin e prodhuesit.

Kështu, në teknologjinë EtherNet, adresat MAC veprojnë si adresa e destinacionit dhe destinacionit.

Standardet e teknologjisë Ethernet

Specifikimet fizike për teknologjinë Ethernet përfshijnë mediat e mëposhtme të transmetimit.

• l0Baza-5 - kabllo koaksiale me diametër 0,5 "(1dm = 2,54 cm), e quajtur "kabllo koaksiale" e trashë, me impedanca e valës 50 ohm.
• l0Base-2 - 0,25 "kabllo koaksiale, e quajtur "kabllo koaksiale" e hollë, me një rezistencë karakteristike prej 50 Ω.
• l0Base-T është një kabllo e pambrojtur e çifteve të përdredhura (UTP), kategoria 3,4,5.
• l0Base-F - kabllo me fibër optike.

Numri 10 tregon shpejtësinë nominale të bitit të të dhënave standarde, domethënë 10 Mbit / s, dhe fjala "Bazë" është metoda e transmetimit në një frekuencë bazë. Karakteri i fundit tregon llojin e kabllit.

Kablloja përdoret si mono kanal për të gjitha stacionet, gjatësia maksimale e segmentit është 500 m. Stacioni lidhet me kabllon përmes një transmetuesi - marrës. Transmetuesi lidhet me përshtatës rrjeti Lidhës DB-15 me kabllo ndërfaqe AUI. Terminatorët kërkohen në çdo skaj për të thithur sinjalet që udhëtojnë nëpër kabllo.

Rregullat "5-4-3" për rrjetet koaksiale:

Standardi për rrjetet kabllore koaksiale lejon përdorimin e jo më shumë se 4 përsëritësve në rrjet dhe, në përputhje me rrethanat, jo më shumë se 5 segmente kabllore. Me një gjatësi maksimale të segmentit kabllor prej 500 m, kjo jep një gjatësi maksimale të rrjetit prej 500 * 5 = 2500 m. Mund të ngarkohen vetëm 3 nga 5 segmentet, domethënë ato me të cilat lidhen nyjet fundore. Duhet të ketë segmente të shkarkuara midis segmenteve të ngarkuar.

l0 Baza-2

Kablloja përdoret si mono kanal për të gjitha stacionet, gjatësia maksimale e segmentit është 185 m. Për të lidhur kabllon me kartën e rrjetit ju duhet një lidhës T dhe kablloja duhet të ketë një lidhës BNC.

Përdoret gjithashtu rregulli 5-4-3.

l0Bazë-T

Formon një topologji ylli të bazuar në një shpërndarës, shpërndarësi vepron si përsëritës dhe formon një monokanal të vetëm, gjatësia maksimale e segmentit është 100 m. Nyjet fundore janë të lidhura duke përdorur dy çifte të përdredhura... Një palë për transferimin e të dhënave nga nyja në qendër është Tx, dhe tjetra për transferimin e të dhënave nga qendra në nyje është Rx.
Rregullat me katër qendra për rrjetet e çifteve të përdredhura:
Standardi i çifteve të përdredhur përcakton numrin maksimal të shpërndarësve midis çdo dy stacionesh në rrjet, përkatësisht 4. Ky rregull quhet "rregulli i 4 hub". Natyrisht, nëse nuk duhet të ketë më shumë se 4 përsëritës midis dy nyjeve të rrjetit, atëherë diametri maksimal i një rrjeti me çifte të përdredhur është 5 * 100 = 500 m (gjatësia maksimale e segmentit është 100 m).

10 Baza-F

Funksionalisht, një Ethernet mbi një kabllo optike përbëhet nga të njëjtat elementë si një rrjet 10Base-T

Fiber Optic Inter-Repeater Link (FOIRL) është standardi i parë 802.3 i komitetit për përdorimin e fibrave mbi Ethernet. Gjatësia maksimale e segmentit 1000 m, numri maksimal i shpërndarësve 4, me gjatësi totale të rrjetit jo më shumë se 2500 m.

10Base-FL është një përmirësim i vogël në standardin FOIRL. Gjatësia maksimale e segmentit 2000 m. Numri maksimal i shpërndarësve është 4, dhe gjatësia maksimale e rrjetit është 2500 m.

Standardi 10Base-FB është menduar vetëm për lidhjen e përsëritësve. Nyjet fundore nuk mund ta përdorin këtë standard për t'u lidhur me portat hub. Numri maksimal i shpërndarësve 5, gjatësia maksimale e një segmenti 2000 m dhe gjatësia maksimale e rrjetit 2740 m.

Tabela. Parametrat e specifikimit të shtresës fizike të Ethernetit

Kur merret parasysh rregulli "5-4-3" ose "4-shpërndarë", nëse një sinjal imagjinar nga një pajisje e tipit ndërprerës shfaqet në rrugën e përhapjes përmes kabllove, llogaritja e kufizimeve topologjike fillon nga zero.

Gjerësia e brezit të Ethernetit

Gjerësia e brezit matet në terma të numrit të kornizave ose numrit të bajteve të të dhënave të transmetuara në rrjet për njësi të kohës. Nëse nuk ndodhin përplasje në rrjet, shpejtesi maksimale transmetimi i kornizave të madhësisë minimale (64 bajt) është 14881 korniza për sekondë. Në të njëjtën kohë, gjerësia e brezit të dobishëm për kornizat Ethernet II është 5.48 Mbps.

Shpejtësia maksimale e kuadrove për madhësinë maksimale të kornizës (1500 bajt) është 813 korniza për sekondë. Gjerësia e brezit të dobishëm do të jetë 9.76 Mbps.

Zhvillimi i teknologjive multimediale ka sjellë nevojën për të rritur kapacitetin e linjave të komunikimit. Në këtë drejtim, u zhvillua teknologjia Gigabit Ethernet, duke siguruar transmetimin e të dhënave me një shpejtësi prej 1 Gbit / s. Në këtë teknologji, si në Fast Ethernet, është ruajtur vazhdimësia me teknologjinë Ethernet: formatet e kornizës kanë mbetur praktikisht të pandryshuara, mbijetoi mënyra e hyrjes CSMA/ CD në modalitetin gjysmë dupleks. Në nivelin logjik, përdoret kodimi 8 B/10 B... Meqenëse shpejtësia e transmetimit u rrit 10 herë në krahasim me Fast Ethernet, ishte e nevojshme ose zvogëloni diametrin e rrjetës në 20 - 25 m, ose rrisni gjatësinë minimale të kornizës... Në teknologjinë Gigabit Ethernet, ata zgjodhën rrugën e dytë, duke rritur gjatësinë minimale të kornizës në 512 bajt në vend të 64 byte në teknologjinë Ethernet dhe Fast Ethernet. Diametri i rrjetës është 200 m, si në Fast Ethernet. Rritja e gjatësisë së kornizës mund të bëhet në dy mënyra. Metoda e parë përfshin plotësimin e fushës së të dhënave të një kornize të shkurtër me simbole të kombinimeve të kodeve të ndaluara, dhe do të ketë ngarkesë të rrjetit. Sipas metodës së dytë, lejohet transmetimi i disa kornizave të shkurtra në një rresht me një gjatësi totale deri në 8192 bajt.

Rrjetet e sotme Gigabit Ethernet zakonisht bazohen në switch dhe funksionojnë në modalitetin full duplex. Në këtë rast, nuk flitet për diametrin e rrjetit, por për gjatësinë e segmentit, i cili përcaktohet nga mjetet teknike të shtresës fizike, para së gjithash, nga mediumi fizik i transmetimit të të dhënave. Gigabit Ethernet siguron përdorimin e:

kabllo me fibër optike me një modalitet të vetëm; 802.3 z

kabllo me fibra optike multimode; 802.3 z

Kabllo UTP e balancuar e kategorisë 5; 802.3 ab

kabllo koaksiale.

Kur transmetoni të dhëna përmes një kablloje me fibër optike, ose LED që funksionojnë në një gjatësi vale përdoren si emetues 830 nm, ose lazer - në një gjatësi vale 1300 nm. Sipas këtij standardi 802.3 z përcaktoi dy specifika 1000 Baza- SX dhe 1000 Baza- LX... Gjatësia maksimale e segmentit të zbatuar në një kabllo multimode 62.5 / 125 të specifikimit 1000Base-SX është 220 m, dhe në një kabllo 50/125 - jo më shumë se 500 m. Gjatësia maksimale e segmentit e zbatuar në një specifikim me një modalitet 1000Base-LX është 5000 m Gjatësia e segmentit në një kabllo koaksiale nuk i kalon 25 m.

Për të përdorur kabllot ekzistuese UTP të balancuara të kategorisë 5, është zhvilluar një standard 802.3 ab... Meqenëse në teknologjinë Gigabit Ethernet, të dhënat duhet të transmetohen me një shpejtësi prej 1000 Mbit / s, dhe çifti i përdredhur i kategorisë 5 ka një gjerësi brezi prej 100 MHz, u vendos që të transmetohen paralelisht të dhënat mbi 4 çifte të përdredhur dhe të përdoren kategoria UTP 5 ose 5e. me një gjerësi brezi prej 125 MHz. Kështu, për çdo çift të përdredhur, është e nevojshme të transferoni të dhëna me një shpejtësi prej 250 Mbit / s, që është 2 herë më e lartë se aftësitë e kategorisë UTP 5e. Për të eliminuar këtë kontradiktë, përdoret kodi 4D-PAM5 me pesë nivele potenciale (-2, -1, 0, +1, +2). Çdo palë tela transmeton dhe merr njëkohësisht të dhëna me një shpejtësi prej 125 Mbit / s në çdo drejtim. Në këtë rast, ndodhin përplasje, në të cilat formohen sinjale të një forme komplekse prej pesë nivelesh. Ndarja e rrymave hyrëse dhe dalëse kryhet duke përdorur skemat hibride të shkëputjes H(Figura 5.4). Si skema të tilla përdoren procesorët e sinjalit... Për të nxjerrë sinjalin e marrë, marrësi zbret sinjalin e tij të transmetuar nga sinjali total (i transmetuar dhe marrë).

Kështu, teknologjia Gigabit Ethernet siguron shkëmbim të të dhënave me shpejtësi të lartë dhe përdoret kryesisht për transferimin e të dhënave ndërmjet nën-rrjeteve, si dhe për shkëmbimin e informacionit multimedial.

Oriz. 5.4. Transmetimi i të dhënave mbi 4 palë UTP të kategorisë 5

Standardi IEEE 802.3 rekomandon që Gigabit Ethernet me transmetim fibër duhet të jetë shtylla kurrizore. Slotet kohore, formati i kornizës dhe transmetimi janë të përbashkëta për të gjitha versionet 1000 Mbps. Shtresa fizike përcaktohet nga dy skema të kodimit të sinjalit (Figura 5.5). Skema 8 B/10 B përdorur nga për fibra optike dhe kabllot e mbrojtura prej bakri. Për kabllot e balancuara UTP Përdoret modulimi i amplitudës së pulsit (kodi PAM5 ). Teknologjia 1000 BAZË- X përdor kodimin boolean 8 B/10 B dhe kodimi i linjës ( NRZ).

Figura 5.5. Specifikimet e teknologjisë Gigabit Ethernet

Sinjalet NRZ transmetohet përmes fibrave duke përdorur ose valë të shkurtra ( i shkurtër- gjatësia valore), ose me valë të gjatë ( gjatë- gjatësia valore) burimet e dritës. LED me një gjatësi vale prej 850 nm për transmetim mbi fibër optike multimode (1000BASE-SX). Ky opsion më pak i kushtueshëm përdoret për transmetimin në distanca të shkurtra. Burimet lazer me valë të gjata ( 1310 nm) përdorni fibër optike një-mode ose shumë-mode (1000BASE-LX). Burimet lazer me fibra me një modalitet janë të afta të transmetojnë informacion në një distancë deri në 5000 m.

Në lidhjet pikë-pikë ( pikë- te- pikë) për transmetim ( Tx) dhe pritja ( Rx), përdoren fibra të veçanta, prandaj, dupleks i plotë lidhje. Teknologjia Gigabit Ethernet ju lejon të instaloni vetëm përsëritës i vetëm ndërmjet dy stacioneve. Më poshtë janë parametrat e teknologjive 1000BASE (Tabela 5.2).

Tabela 5.2

Karakteristikat krahasuese të specifikimeve të Gigabit Ethernet

Rrjetet Gigabit Ethernet ndërtohen rreth ndërprerësve ku distanca e plotë dupleks është e kufizuar vetëm nga mjedisi dhe jo nga koha e udhëtimit vajtje-ardhje. Në këtë rast, si rregull, topologjia " yll"ose" yll i zgjatur“Dhe problemet përcaktohen nga topologjia logjike dhe rrjedha e të dhënave.

Standardi 1000BASE-T përdor pothuajse të njëjtin kabllo UTP si standardet 100BASE-T dhe 10BASE-T. Një kabllo UTP 1000BASE-T është e njëjtë me kabllon 10BASE-T dhe 100BASE-TX, përveç se rekomandohet një kabllo e kategorisë 5e. Me një gjatësi kabllore prej 100 m, pajisjet 1000BASE-T funksionojnë në kufirin e saj.