Ethernet (802.3)

Сеть Ethernet была разработана фирмой Xerox в 1972 г, первый продукт Ethernet – в 1975г, первая публикация – 1976 г.

Первоначальная версия Ethernet представляла собой систему со скоростью передачи 2.94 Мбит/с и объединяла более 100 компьютеров с помощью кабеля длиной в 1 км.

Компании Xerox, Intel Corp., DEC разработали стандарт для Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с.

Спецификация Ethernet выполняет те же функции, что Физический и Канальный уровни модели OSI. Эта разработка лежит в основе спецификации IEEE 802.3.

 В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и

оптический кабель.

 Причинами перехода на витую пару были:

 возможность работы в дуплексном режиме;

 низкая стоимость кабеля "витой пары";

 более высокая надѐжность сетей при неисправности в кабеле;

 возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP- телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);

 отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным "выгоранием" системного блока.

 Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.

Ethernet – основные характеристики

 Топологии – шина, звезда-шина

 Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

 Cкорость передачи данных от 10 Мбит/с

 Кабельные системы: толстый и тонкий коаксиальный, UTP, оптоволокно; среда (кабель) Ethernet является пассивной, т.е. получает питание от компьютера.

 Режим работы симплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию.

 Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жѐсткие

ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100).

Ethernet разбивает данные на пакеты (кадры), формат которых отличается от формата пакетов, используемого во других сетях. Каждый кадр содержит управляющую информацию и имеет общую с другими кадрами организацию

Кадр Ethernet может иметь длину от 64 до 1518 байтов, но сама структура кадра Ethernet использует, по крайней мере, 18 байт, поэтому размер блока данных в Ethernet - от 46 до 1500 байтов.

Существует несколько форматов Ethernet-кадра.

•Первоначальный Version I (больше не применяется).

•Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещѐ называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) — наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом интернет.

•Novell — внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).

•Кадр IEEE 802.2 LLC.

•Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.

Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.

Кадр DIX состоит из следующих основных частей:

 Преамбула и SFD - отмечает начало кадра. Поле преамбула содержит 7 байт 0хАА и служит для стабилизации и синхронизации среды, поле SFD (start frame delimiter = 0xab) предназначено для выявления начала кадра.

 приемник, источник - указывает адрес источника и приемника;

 тип - используется для идентификации протокола Сетевого уровня (IP или IPX);

 циклический избыточный код (CRC) - поле информации для проверки ошибок.

 Поле EFD (end frame delimiter) задает конец кадра.

 Поля преамбула, CRC, SFD и EFD формируются и контролируются на аппаратном уровне. В некоторых модификациях протокола поле efd не используется.

Пользователю доступны поля, начиная с адреса получателя и кончая полем информация, включительно.

После crc следует межпакетная пауза (IPG - interpacket gap ежпакетный интервал) длиной 9,6 мксек или более. Максимальный размер кадра равен 1518 байт (сюда не включены поля

преамбулы, SFD и EFD).

Интерфейс просматривает все пакеты, следующие по кабельному сегменту, к которому он

подключен, ведь определить, корректен ли принятый пакет и кому он адресован, можно лишь приняв его целиком. Корректность пакета по CRC, по длине и кратности целому числу байт производится после проверки адреса места назначения.

Модификации Ethernet – 10BaseT (802.3i )

 10BaseT - спецификация для построения сети Ethernet на основе витой пары. Стандарт принят в 1991 году как дополнение к существующему набору стандартов Ethernet и имеет обозначение 802.3i.

 Обозначения в имени стандарта: 10 - скорость передачи 10 Мбит/с, Base -узкополосная, Т - витая пара.

 Обычно используется неэкранированная витая пара (UTP), тем не менее и STP может применяться в топологии без изменения каких-либо ее параметров.

 Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляют собой шину

 Соединения станций осуществляются по топологии "точка - точка" с концентратором с помощью двух витых пар. Одна витая пара используется для передачи данных от станции к концентратору, а другая - для передачи данных от концентратора к станции.

 Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар, подключенных к его портам, так что образуется единая среда передачи данных - моноканал (шина).

 Стандарт определяет битовую скорость передачи данных 10 Мб/с и максимальное расстояние отрезка витой пары между двумя непосредственно связанными узлами (станциями и концентраторами) не более 100 м при использовании витой пары качества не ниже категории 3. Минимальная длина кабеля - 2.5 м.

 Возможно иерархическое соединение концентраторов в дерево . При этом нужно позаботиться о том, чтобы передатчик и приемник одного порта были соединены соответственно с приемником и передатчиком другого порта

 Правило 4 хабов - определено максимально число концентраторов между любыми двумя станциями сети, а именно 4

 Общее количество станций в сети 10Base-T не должно превышать общего предела в 1024

 В стандарте 10Base-T определена процедура тестирования физической работоспособности двух отрезков витой пары, соединяющих трансивер конечного узла и порт повторителя. Эта процедура называется тестом связности (link test), и она основана на передаче каждые 16 мс специальных импульсов J и К манчестерского кода между передатчиком и приемником каждой витой пары. Если тест не проходит, то порт блокируется и отключает проблемный узел от сети. Так как коды J и К

являются запрещенными при передаче кадров, то тестовые последовательности не влияют на работу алгоритма доступа к среде.