Базові технологи локальних мереж

6.1. Технологія Ethernet 6.1.1. Загальна характеристика технологи

Технологія Ethernet сьогодні є однією з найпоширеніших технологій локаль­них мереж. Кількість локальних мереж, які використовують технологію Ethernet, за деякими оцінками, становить близько 5 мільйонів, а кількість комп'ютерів — більше ніж 50 мільйонів.

Вперше технологію Ethernet було розроблено і випробувано в експери­ментальній мережі фірмою Xerox у середині 70-х років минулого століття. На початку 80-х років фірми DEC, Intel і Xerox спільно розробили й опублікували стандарт Ethernet версії П, який пізніше отримав назву Ethernet DIX. На основі цього стандарту в середині 80-х років було розроблено стандарт ШЕЕ 802.3, який, проте, має деякі відмінності від свого аналога.

Характерними особливостями технології Ethernet є:

Метод доступу до фізичного середовища - множинний доступ з упіз­
наванням несучої і виявленням колізій (CSMA/CD).

Швидкість передавання даних - 10 Мбіт/с.

Логічна топологія — загальна шина.

Тип фізичного середовища - коксіальний кабель, кабель на основі
скрученої пари, волоконно-оптичний кабель.

Діаметр мережі (віддаль між найбільш віддаленими комп'ютерами) - 2,5 км.

Максимальна кількість комп'ютерів в мережі - 1024.

Залежно від типу фізичного середовища у стандарт ГЕЕЕ 802.3 було введено специфікації 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, lOBase-FB, які описують відповідно побудову мережі на грубому і тонкому коаксіальних кабелях, кабелях на основі скрученої пари UTP та одно- і двомодовому волоконно-оптичних кабелях за фізичними топологіями "загальна шина" та "зірка" та "ієрархічна зірка". Усі специфікації технології Ethernet для фізичного кодування бітів інформації вико­ристовують манчестерський код.

Формати кадрів Ethernet

Формат кадрів технології Ethernet описаний стандартами IEEE 802.2 (кадр LLC) та ШЕЕ 802/3 (кадр МАС). Проте з урахуванням історії розвитку технології сьогодні існує чотири версії кадрів Ethernet, які мають основні та альтернативні назви і розпізнаються комутаційним обладнанням локальних мереж:

- кадр 802.3/LLC (802.3/802.2 або Novell 802/2);

- кадр RAV 802.3 (Novell 802.3);

- кадр Ethernet DIX (Ethernet П);

- кадр Ethernet SNAP.

Формат кадру 802.3/LLC, визначений стандартом ШЕЕ 802, наведено на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Формат кадру 802.3/LLC

Заголовок кадру 802.3/LLC є результатом об'єднання заголовків LLC і МАС, визначених в стандартах ШЕЕ 802.3 і ШЕЕ 802.2. Заголовок LLC був описаний вище при розгляді формату кадрів LLC.

Стандарт ШЕЕ 802.3 визначає такі поля кадру:

Р — преамбула (7 байт);

SFD — прапорець початку кадру (1 байт);

DA — адреса призначення пакета (6 байт);

SA - адреса відправника пакета (6 байт);

L - вказівник довжини поля даних (2 байти);

DATA - поле даних (від 46 до 1497 (1496) байт);

FSC - контрольна сума (4 байти).

Преамбула довжиною сім синхронізуючих байт 10101010 призначена для входження адаптерів комп'ютерів, під'єднаних до мережі, в синхронізацію з адаптером відправника пакета. Для манчестерського коду ця комбінація у фізичному середовищі є періодичним сигналом частотою 5 МГц.

Прапорець початку кадру являє собою двійковий код 10101011. Поява цієї комбінації вказує мережевим адаптерам вузлів мережі, які прослуховують розподілене фізичне середовище, що наступним байтом буде перший байт заго­ловка кадру, тобто адреса одержувача пакета.

Адреса призначення пакета може бути груповою (широкомовною) або індивідуальною. Широкомовна адреса складається з усіх одиниць (FF FF FF FF), а індивідуальна адреса отримувача пакета - це, як правило, МАС-адреса його адаптера, ознакою якої є "0" в старшому розряді. Адреса відправника пакета - це апаратна адреса довжиною 6 байт, яка завжди починається з "0".

Вказівник довжини визначає розмір поля даних у кадрі. Поле даних призначене для передавання мережею пакетів вищих рівнів. У керуючих і деяких нєнумерованих кадрах воно може бути відсутнім. Якщо поле даних менше за 46 байт, то воно доповнюється до 46 байт полем заповнення. Мінімальний розмір поля даних 46 байт обумовлений вимогами коректного визначення явища колізії, яке може спостерігатися в мережі, коли декілька вузлів одночасно передають дані у фізичне середовище.

Поле FSC вказує контрольну суму кадру, обчислену за певним алгоритмом. Отри­мувач кадру використовує контрольну суму для контролю за спотворенням даних.

Заголовок LLC (3 (4) байти) разом з полем DATA (1497 (6) байт) становить поле даних кадру МАС, максимальний розмір якого може становити 1500 байт.

Формати кадрів RAV 802.3, Ethernet DDC та Ethernet SNAP, які не увійшли в стандарт IEEE 802, але розпізнаються комутаційним обладнанням локальних мереж, мають деякі відмінності від формату кадру 802.3/LLC. Так, у кадрів RAV 802.3 і Ethernet DIX відсутній заголовок LLC і максимальна довжина поля DATA становить 1500 байт, кадр Ethernet SNAP, крім заголовку LLC, має два додаткові поля довжиною 5 байт, а довжина поля DATA становить 1492 байти.