Алгоритм функционирования сетей технологии Ethernet.

Функционирование сетей Ethernet рассматривается в двух режимах:

передача кадра;

прием кадра.

При передаче кадра выполняется:

– прослушивание канала, до начала передачи, занятость определяется наличием несущей частоты в линии;

– задержка(ожидание), если канал занят;

– передача и прослушивание канала, с целью обнаружения возможной коллизии, определяется по величине среднего уровня в линии;

Прием кадра предусматривает выполнение следующих этапов:
– просмотр поступающих пакетов данных в линию и обнаружение коллизий (искаженных кадров и кадров меньше 64 байт); проверка адреса получателя;
– проверка целостности кадра данных, если он попал к получателю, проверяется:

§ максимальная длина кадра (не более 1518 байт, иначе кадр перегружен);

§ наличие ошибки в кадре, путем вычисления контрольной суммы проверка выравненности пакета, кадр должен иметь размер кратный байту;

§ минимальная длины пакета, не менее 64 байт, иначе кадр не догружен - неисправность сетевой карты.

Обработка пакета и передача его программам, реализующим протокол верхнего уровня.

 

Технология 10Ethernet

В зависимости от типа физической среды, стандарт 10Ethernet IEEE предусматривает 4 модификации:

1) 10 Base 5 – физическая топология - общая шина максимальная длина сегмента сети 500м. без повторителя (толстый коаксиальный кабель).

2) 10 Base 2 – физическая топология - общая шина, максимальная длина сегмента сети 185м. без повторителя(тонкий коаксиальный кабель)

3) 10 Base T – физическая топология – звезда, витая пара, расстояние между узлами 100м.

4) 10 Base F – физическая топология – звезда, оптоволоконный кабель расстояние между узлами до 2500м.

В названиях модификаций, 10 – скорость передачи в Мбит/сек.

Минимальный размер кадра составляет 64 байта, а максимальный 1518 байт.

Межкадровый интервал (JPG) равен 9,6 мкс, а битовый интервал. 100нсек.. Битовый интервал – время передачи одного бита.

Для кодирования данных используется манчестерский код.

В технологии Ethernet 10 Base используется метод доступа CSMA/CD не зависимо от стандарта. В связи с этим в технологии Ethernet, существует понятие домена коллизий.

Домен коллизий (collision domain) – это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия воз­никла. Сеть Ethernet, построенная на повторителях, всегда образует один домен коллизий. Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий.

Приведенная на рис. 27 сеть представляет собой один домен коллизий. Если, например, столкновение кадров произошло в концентраторе 4, то в соответствии с логикой работы концентраторов 10Base-T сигнал коллизии распространится по всем портам всех концентраторов.

.

 

 

Рис. 27. Домен коллизий

 

Технология Fast Ethernet

Для создания быстрых сетей на базе Ethernet был создан так называемый Fast Ethernet Alliance, в который вошли 10 фирм включая 3COM, Intel и т.д., которые решились модернизировать Ethernet.В результате в 1995 был принят cтандарт 802.3u. для сети Fast Ethernet, который установил три спецификации среды передачи:

100 Base TX витая пара категории 5(используются две пары);

100 Base T4 витая пара категории 3 (используются четыре пары, на данный момент практически не используется, так как практически везде используется кабель категории 5);

100 Base F, S, B, L волоконно-оптический кабель

 

а) б)

 

Рис. 28. 100 Base TX и 100 Base F

 

 

MLT-3 Multi Level Transmission — 3 (многоуровневая передача) — метод кодирования, использующий три уровня сигнала. Метод основывается на циклическом переключении уровней -U, 0, +U. Единице соответствует переход с одного уровня сигнала на следующий. Так же как и в методе NRZI при передаче «нуля» сигнал не меняется. В случае наиболее частого переключения уровней (длинная последовательность единиц) для завершения цикла необходимо четыре перехода. Это позволяет вчетверо снизить частоту несущей относительно тактовой частоты, что делает MLT-3 удобным методом при использовании медных проводов в качестве среды передачи. Метод разработан Cisco Systems для использования в сетях FDDI на основе медных проводов, известных как CDDI. Также используется в Fast Ethernet 100BASE-TX.

 

Формат кадров сетей Fast Ethernet такой же как и у сетей Ethernet. Межкадровый интервал (JPG) равен 0,96 мкс(вместо 9,6 мкс у Ethernet), а битовый интервал 10 нсек.(вместо 100нсек.). Т.е. с увеличением скорости передачи в 10 раз время передачи бита сократилась в 10 раз.

Функции канального уровня и других остались без изменения. Изменения коснулись только физического уровня (рис. 28). Появились дополнительные подуровни:

- подуровень избыточного кодирования и скрэмблирования;

- подуровень кодирования, в котором используются потенциальное кодирование NRZI для передачи по оптоволокну и MLT -3 для передачи по витой паре;

- подуровень автопереговоров (для витой пары), который позволяет выбрать наиболее эффективный режим работы. Например, скорость передачи 10Мбит или 100мбит в зависимости от используемых сетевых карт, а также режим дуплекса или полудуплекса. Режим автопереговоров начинается сразу после включения питания путем обмена специальными пакетами

Максимальна длина сегмента для 100 Base TX и 100 Base Т4 составляет 100м.

Для технологии Fast Ethernet используются различные типы волоконно-оптических кабелей.

100BASE-FX – двухжильный многомодовый волоконно-оптический кабель. Длина сегмента сети может достигать 400 метров в полудуплексном режиме (с гарантией обнаружения коллизий) и 2 километров в полнодуплексном режмме.

100BASE-SX – удешевленная альтернатива 100BASE-FX. Используется недорогое многомодовое волокно с возможностью работы на небольшие расстояния(до 300м)

100BASE-LX – двухжильный одномодовый оптический кабель Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме

100BASE-ВX одножильный одномодовый оптический кабель Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме

Признаком не занятости среды в Fast Ethernet является не наличие несущей частоты, как в Ethernet 10Мбит/сек, а повторяющаяся передача символа Idle(11111). Это позволяет приемнику всегда работать синхронно с передатчиком.