Ethernet Историческая справка кто когда и зачем

Скачать презентацию Ethernet Историческая справка кто когда и зачем

L7-1 Ethernet 802.3 LLC (Для АСУ).ppt

Количество слайдов: 67

Ethernet Историческая справка (кто, когда и зачем? ) Структура IEEE стандартов, сопоставление с OSI RM Множественность Ethernet-кадров, назначение полей Подуровень МАС: структура и типы MAC-адресов Назначение 802. 1 Q Тэг в кадре Ethernet Подуровень LLC (поля DSAP и SSAP): структура и типы SAP-адресов Подуровень LLC (поле “управление”): три типа процедур управления каналом и используемые для этих процедур команды Подуровень LLC: 802. 2 SNAP PDU Метод доступа CSMA/CD © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 1

СОДЕРЖАНИЕ 1. 2. 3. 4. 5. Историческая справка Структура стандартов LLC/MAC подуровни Форматы кадров Метод доступа CSMA/CD © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 2

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Ш Цель разработчиков первых локальных сетей (LAN – Local Area Network) в 70 -е годы - нахождение простых и дешевых технологий объединения компьютеров в локальную сеть. Ш Ethernet получила свое название от несуществующей субстанции (эфира), которой, как считали ученые в позапрошлом веке, был заполнен вакуум и который якобы служил средой для распространения света Ш Предшественница Ethernet - разработанная во второй половине 60 -х годов система радиосвязи для разбросанных по Гавайскому архипелагу станций. Различный варианты случайного доступа к общей (разделяемой) радиосреде получили общее название Aloha © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 3

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Ш Днем рождения Ethernet [1] можно считать 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) и Дэвид Боггс (David Boggs) опубликовали докладную записку, в которой описывалась экспериментальная сеть, построенная ими в исследовательском центре фирмы Xerox в Пало-Альто. При рождении сеть получила имя Ethernet, она базировалась на толстом коаксиальном кабеле и обеспечивала скорость передачи данных 2, 94 Мбит/с © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 4

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Ш Для воплощения своих идей в жизнь Роберт Меткалф создал в 1979 г собственную компанию 3 Com, одновременно начав работать консультантом в Digital Equipment Corporation (DEC). Ш В DEC Меткалф получает задание на разработку сети, спецификации на которую не затрагивали бы патентов Xerox Ш Создается совместный проект Digital, Intel и Xerox (DIX). Задача консорциума DIX - перевод Ethernet из лабораторно-экспериментального состояния в технологию со скоростью передачи данных 10 Мбит/с Ethernet превращается из разработки Xerox в открытую, доступную всем технологию, что оказалось решающим в становлении его как мирового сетевого стандарта © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 5

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА ШВ феврале 1980 г. результаты деятельности DIX были представлены в IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров по электротехнике и электронике, национальная организация США), где вскоре была сформирована группа 802 для работы над проектом В настоящее время термин Ethernet чаще всего используют для описания всех локальных сетей, работающих в соответствии с принципами CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 6

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Ш Метод множественного доступа подразумевает, что множество рабочих станций подключаются к одной физической среде (например, коаксиальному кабелю) и каждая из них имеет возможность передавать Ш Контроль несущей означает прослушивание физической среды перед началом передачи. Если нет сигнала (несущей), то станция может передавать кадр. Если есть - среда считается занятой и передача откладывается Ш Коллизией считается факт смешения в физической среде сигналов от двух (и более) передающих станций. Обнаруживается коллизия путем сравнения передаваемых сигналов с получаемыми Ш Все участники передачи, обнаружившие коллизию, генерируют сигнал подтверждения коллизии © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 7

Хроника Ethernet-событий крупно Ш Вторая половина 60 -х – варианты случайного доступа (Aloha) Ш 22 мая 1973 – рождение Ethernet (Меткалф, Xerox, 2. 94 Мбит/с) Ш Февраль 1980 - консорциум DIX представил IEEE технологию 10 Мбит/с Ш 1983 - утверждение IEEE стандарта 802. 3 Ш Март 1981 - фирмой 3 Сom представлен Ethernet-трансивер Ш Сентябрь 1982 - сетевой адаптер для персонального компьютера Ш 1983 - IEEE 802. 3 (10 base 5, 10 base 2) Ш 1985 - IEEE 802. 3 (кадр Ethernet II, структура МАС-адреса) Ш Сентябрь 1990 - IEEE 802. 3 (10 base-T) Ш 1990 - технология коммутации / отказ от разделяемых сред (Kalpana) Ш 1992 - применение коммутаторов (switch) Ш 1993(5 ? ? ? ) - IEEE 802. 3 x (полный дуплекс 10 base. T), IEEE 802. 1 p (групповая адресация и 8 -ми уровневая система приоритетов) Ш Июнь 1995 - IEEE 802. 3 u (100 Base. T) Ш ? ? - IEEE 802. 3 ab (1000 base-T) Ш 1999 - IEEE 802. 3 z (1000 Base-X) © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 8

Что такое LAN ? © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 9

Структура IEEE-стандартов © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 10

Структура стандартов 1. Стандарты охватывают два уровня модели OSI RM: Канальный и физический 2. Логический канал (802. 2) и мост (802. 1) - общие для всех технологий доступа к физической среде, например 802. 3 – Ethernet, 802. 11 – беспроводные ЛВС) © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 11

IEEE 802 LAN & MAN RM и OSI RM © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 12

IEEE 802 и физическая среда Управление логическим каналом Управление доступом к среде Сигнализация физического уровня © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 13

Форматы Ethernet кадров Существует 4 типа кадров, порожденных длительной историей развития Ethernet технологии § Кадр Ethernet DIX (Ethernet II) предложен консорциумом трех фирм Digital, Intel и Xerox в 1980 году © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 14

Форматы кадров Ethernet Многообразие кадров порождено длительной историей развития Ethernet DA (destination address) MAC-адрес станции назначения (индивидуальный, групповой, широковещательный) SA (source address) МАС-адрес отправителя (всегда индивидуальный) pad T or L (type or length): для Ethernet II - тип кадра для 802. 3/LLC – длина в байтах pad 2/17/2018 pad – наполнитель, для удлинения длины кадра до 64 байта pad © Masich G. F. Хотя длина и тип разные по формулировке, по их значениям автоматически определяется тип Etherenet кадров FCS (frame check sequence) – контрольная сумма Ethernet 15

Формат кадра IEEE 802. 3 -2002_part 1 (source: 3. 1. 1 MAC frame format CSMA/CD MAC ; 3. 5 Elements of the Tagged MAC Frame) Два типа кадров: базовый и расширенный (тегированный) формат MAC кадра √ Расширенный формат имеет поле QTag Prefixes (802. 1 Q тег) Преамбула – 7 байт 1010 , SFD (Start Frame Delimiter) - 10101011 DA (destination address) MAC-адрес станции назначения (индивидуальный, групповой, широковещательный) SA (source address) МАС-адрес отправителя (всегда индивидуальный) © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 16

Length/Type field a) Если значение этого поля меньше или равно max. Valid. Frame то поле является Length, указывает на число байт в поле MAC client data (Интерпретация длины) b) Если значение этого поля больше чем или равно десятичному числу 1536 года (0600 шестнадцатеричный), то поле Length/Type указывает на природу клиентского протокола MAC (Введите интерпретацию). Интерпретации Длины и Типа этого поля являются взаимоисключающими. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 17

802. 1 Q Тэг в кадре 802. 3/LLC TRID – идентификатор тега, содержит 0 х8100 для 802. Q TCI – управляющая информация тега UP – приоритет пользователя CFI – канонический формат идентификатора VID – VLAN идентификатор VLAN – виртуальная LAN 802. 1 Q обеспечивает: механизм построения виртуальных сетей (поле VID) задание приоритета кадра (поле UP) На L 2 уровне должна поддерживаться система приоритезации очередей © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 18

802. 1 Q Тэг в кадре Ethernet II ØПринципы организации приоритетного трафика на уровне L 2 рассмотрены в стандарте 802. 1 р, который является частью стандарта 802. 1 D (мостовые соединения) Ø Добавление 802. 1 Q тега может привести к превышению предельно допустимой длины кадра (1518 байт). Ø Поэтому IEEE разрабатывает спецификацию 802. 3 ас, где максимальная длина кадра равна 1522 октета © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 19

Структура МАС-адреса © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 20

MAC-адрес: формат I/G - флаг индивидуального или группового адреса Ø I/G=0 - индивидуальный адрес (unicast) Ø I/G=1 - групповой адрес (multicast) U/L - флаг универсального/глобального (0) или местного/локального (1) администрирования Ø глобально администрируемый (IEEE) MAC-адрес устройства глобально уникален и обычно «зашит» в аппаратуру Ø Администратор может, вместо использования «зашитого» , назначить устройству MAC-адрес по своему усмотрению. Такой локально администрируемый MAC-адрес выбирается произвольно и может не содержать информации об OUI (organizationally unique identifier) – уникальный идентификатор организации, назначается IEEE производителю сетевого интерфейса OUA (organizationally unique address) назначает производитель сетевого © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 21 интерфейса

MAC-адрес: запись 6 байт пишется парами шестнадцатеричных цифр, разделённых § — (дефис) при канонической записи § : (двоеточие) при неканонической (бит-реверсной) записи бит-реверсная запись - биты записаны в порядке их следования в среде передачи данных Пример § строка {AC, DE, 48}: Шестнадцатиричный (канонический) формат § § AC-DE-48 | Октет 0 | Октет 1 | Октет 2 | | A C | D E | 4 8 | | 1010 1100 | 1101 1110 | 0100 1000 | Бит-реверсный (неканонический) формат: § § 35: 7 B: 12 | Октет 0 | Октет 1 | Октет 2 | | 3 5 | 7 B | 1 2 | | 0011 0101 | 0111 1011 |0001 0010| © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 22

MAC-адрес: запись © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 23

MAC-адрес: соглашения записи 2/17/2018 Младший разряд © Masich G. F. 802. 3 -2002_part 1. pdf Старший разряд Первый бит самого младшего разряда (LSB) должен использоваться в поле Destination Address как бит обозначения типа адреса для определения является ли Destination Address личным или групповым адресом. Если этот бит 0, он должен указать что поле адреса содержит личный адрес. Если этот бит равен 1, он показывает что поле адреса содержит групповой адрес, который не определяет ничего, или определяет одну или более, или все станции соединенные в ЛВС. В поле Source Address, первый бит запасной и установлен в 0. Ethernet 24

c) Второй бит используется для различия между адресами локального или глобального управления (locally or globally administered addresses). Для глобального управления адресами (globally administered) (или U, всеобщего), бит установлен в 0. Если адрес установлен локально, этот бит должен быть установлен в 1. Заметим, что для широковещательного адреса, этот бит также должен быть равен 1. d) Каждый октет каждого поля адреса должен передаваться наименьший значимый бит первым. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 25

MAC-адрес: запись http: //en. wikipedia. org/wiki/MAC_address#Bit-reversed_notation формат записи IEEE 802 ориентирован понятную человеку форму, шестью группами двух шестнадцатеричных цифр, разделенных дефисами (-) или двоеточия в порядке передачи. например, 01 -23 -45 -67 -89 -ab, 01: 23: 45: 67: 89: ab. Эта форма также обычно Другое соглашение, обычно используемое сетевым оборудованием, использует три группы четырех шестнадцатеричных цифр, разделенных точками (. ), например, 0123. 4567. 89 ab; снова в порядке передачи Стандартная нотация, также названная каноническим форматом, для MAC-адресов, записана в порядке бита передачи с младшим значащим битом, переданным сначала © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 26

MAC-адрес: запись http: //en. wikipedia. org/wiki/MAC_address#Bit-reversed_notation Однако, так как IEEE 802. 3 (Ethernet) и IEEE 802. 4 (Маркерная шина) отправляет байты (октеты) по проводу, слева направо, с младшим значащим битом в каждом байте сначала, в то время как IEEE 802. 5 (Кольцо с маркерным доступом) и IEEE 802. 6 отправляет байты по проводу со старшим значащим битом сначала, может возникнуть беспорядок, когда адрес в последнем сценарии представлен с битами, инвертированными (реверсивными) от канонического представления. Например, адрес в канонической форме 12 -34 -56 -78 -9 A-BC был бы передан по проводу как биты 01001000 00101100 01101010 00011110 01011001 00111101 в стандартном порядке передачи (младший значащий бит сначала). Но для Кольцевых сетей с маркерным доступом, это было бы передано как биты 00010010 00110100 01010110 01111000 10011010 10111100 в старшем значащем разрядном первом порядке. Последний мог бы быть неправильно выведен на экран как 48 -2 C-6 A-1 E-59 -3 D. Об таком отображении на экране говорят как «бит реверсивный формат» , неканоническая форма, формат MSB, формат IBM, или формат Кольца с маркерным доступом как объяснено в RFC 2469. Каноническая форма обычно предпочтена, и используется всеми современными реализациями. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 27

http: //postgresql. ru. net/manual/datatype-net-types. html Ввод значений допускается в нескольких следующих форматах: § 08: 00: 2 b: 01: 02: 03 § 08 -00 -2 b-01 -02 -03 § 08002 b: 010203 § 08002 b-010203 § 0800. 2 b 01. 0203 § 08002 b 010203 Все эти примеры задают один и тот же адрес Стандарт IEEE 802 -2001 задаёт вторую из показанных выше форм (с переносами) как каноническую форму для MAC адресов и задаёт первую из показанных выше форм (с двоеточиями) как бит-зарезервированную нотацию, § так что 08 -00 -2 b-01 -02 -03 = 01: 00: 4 D: 08: 04: 0 C. Это соглашение в настоящее время широко игнорируется и является справедливым только для устаревших сетевых протоколов (таких как Token Ring). Postgre. SQL не отвергает бит-зарезервированную нотацию и всегда принимает форматы, используя канонический порядок LSB. Оставшиеся четыре входных формата не соответствуют каким-либо стандартам © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 28

Представление идентификаторов Обычно идентификаторы (как OUI, так и производные) представлены в виде последовательности октетов, записанных парами шестнадцатеричных цифр, разделённых знаками — (дефис) § используется при канонической записи : (двоеточие) § используется при бит-реверсной[4] (неканонической) записи либо как строка вида {FF, … , FF} или шестнадцатеричное число. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 29

формат хранения © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 30

MAC-адрес: типы Типы адресов: ü unicast (I/G = “ 0”) – индивидуальный ü multicast (I/G = “ 1”) – групповой ü broadcast (все биты = “ 1”) – широковещательный IEEE-адрес, у которого U/L = 1 означает, что кто-то, помимо производителя сетевого интерфейса, устанавливает этот адрес Например, в организации могут изменить МАС-адрес сетевого интерфейса путем установки бита U/L в 1 и установки битов со 2 по 47 в соответствующие значения. Естественно, в этом случае организация должна осуществлять контроль за адресами. Локально управляемые адреса применяются редко, поскольку все сетевые интерфейсы имеют универсально управляемый адрес. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 31

MAC-адрес: DA уникальный © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 32

MAC-адрес: DA широковещательный © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 33

MAC-адрес: DA групповой © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 34

IEEE 802. 2 (LLC) Part 2: Logical Link Control ANSI/IEEE Std 802. 2, 1998 Edition Adopted by the ISO/IEC and redesignated as ISO/IEC 8802 -2: 1998 © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 35

Introduction to ANSI/IEEE Std 802. 2, 1998 Edition Этот стандарт - часть семейства стандартов для локальных местных и столичных локальных сетей. Отношения между стандартом и другими членами семейства показаны на рисунке. (Числа на рисунке оотносятся) к номерам стандарта IEEE) © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 36

Ø LLC является верхним подуровнем канального (второго) уровня модели OSI Ø LLC описывает процедуры протокола взаимодействия равноправных систем между любой парой сервисных точек доступа к канальному уровню LAN Ø Процедуры LLC не зависят от типа метода доступа к среде, используемого в отдельных LAN © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 37

IEEE 802. 2 (LLC) Протокольный блок данных (LLC PDU) © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 38

802. 2: Протокольный блок данных (LLC PDU) DSAP - сервисная точка доступа удаленная (получателя) SSAP - сервисная точка доступа источника Другими словами кто (SSAP) передает кому (DSAP) Control – поле управления, для управления потоком данных. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 39

DSAP и SSAP в IEEE 802 и OSI и © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 40

802. 2 (типы поля SAP) EO FO 06 42 FF F 4 -F 5 7 F 00 FB, FC 04, 05, 08, 0 C AA 80 FE 18 7 E 98 BC FA © Masich G. F. Novell Netware Net. BIOS TCP/IP Spanning Tree BPDU Global Sap IBM Network Management ISO 802. 2 Null SAP Remote Program Load SNAP XNS OSI Texas Instruments X. 25 Level 3 Протокол преобразования адресов (ARP) Banyan VINES Ungerman-Bass 2/17/2018 Ethernet Содержимое поля SAP определяет, по сути, тип протоколапользователя верхнего (сетевого уровня) Чаще всего значение полей DSAP и SSAP равны 41

Специальные SAP - адреса Индивидуальный адрес используется как SSAP так и DSAP; нулевой адрес пригоден для использования SSAP и адрес DSAP; адрес группы использует только DSAP. Все “ 1” s в DSAP поле адреса предопределен, чтобы быть "Глобальной переменной" (широковещательный) DSAP адрес. Этот адрес DSAP определяет группу, состоящую из всех DSAPs, активно обслуживаемых МАС SAP. Все “ 0” s в DSAP или SSAP поле адреса является "Нулевым" адресом. Нулевой SAP определяет управление логическим звеном, которое связано МАС SAP (MSAP), и не используется для идентификации SAP к сетевому уровню (LSAP) или любому SAP к связанной функции управления уровнем. Адреса 01000000 и 11000000 определяются как индивидуальные и групповые адреса, соответственно, для функции управления подуровня LLC адрес управления логическим звеном 01100101 определяется как RDE адрес SAP. Другие адреса с рядом с младшим множеством битов к “ 1” зарезервированы для определения ISO © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 43

802. 2 Формат поля «Управление» В поле управление (Control) кодируются команды и ответы взаимодействующих систем. N(S) и N(R) номера передаваемых и ожидаемых кадров Формат кадра Порядок передачи битов поля управления в канал 1 2 3 4 0 5 6 7 8 N(S) 1 0 S-коды 0 1 1 U-коды 10 11 12 13 14 15 16 P/F © Masich G. F. 9 0 2/17/2018 0 0 N(R) I-формат P/F N(R) S- формат U-коды U- формат Ethernet 45

LLC-сервис: три типа процедур управления передачей Для широкого диапазона применений в стандарте содержатся три типа процедур управления передачей: § без установления логического соединения и без подтверждений (тип 1), который обеспечивается, по сути, ненумерованными информационными кадрами § с установлением логического соединения и с подтверждениями (тип 2) § без установления соединения и с подтверждениями ( тип 3) Использование одного из трех приведенных сервисов LLC определяется конкретным стеком протоколов © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 47

802. 2/LLC (типы кадров ) 1 Форматы кадров LLC и процедурные характеристики подробно описаны в разделе HDLC. Команда SABME (Set Asynchronous Balanced Mode Extended) означает использование двух байт в управляющем поле (заголовке LLC) для нумерации кадров по модулю 27 = 128 (максимальный размер окна 27 -1 ). © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 48

Стандарты 802. 3 МАС подуровень канального уровня (802. 3) обеспечивает доступ к физической среде и корректное совместное ее использование станциями. Технологии доступа 802. 3 к разделяемой физической среде соответствуют несколько вариантов протоколов физического уровня: Например, 10/1000/10000 Base 5/2/T/F. § § § Когда фрейм представлен клиентом MAC для передачи, передача инициируется как можно скорее, но в соответствии с правилами ниже. Правила отличаются между полудуплексными и полнодуплексными режимами. a) Полудуплексный режим б) Дуплексный режим © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 50

Стандарты 802. 3 a) Полудуплексный режим Даже когда у этого нет ничего, чтобы передать, подуровень MAC CSMA/CD контролирует физическую среду для трафика, наблюдая сигнал с обнаружением несущей, обеспеченный PLS. Всякий раз, когда носитель занят, MAC CSMA/CD подчиняется кадру передачи, задерживая любую собственную передачу на ожидании. После последнего бита кадра передачи (то есть, когда обнаружение несущей изменяется от истины до лжи), MAC CSMA/CD продолжает задерживать для надлежащего inter. Frame. Spacing (см. 4. 2. 3. 2. 2). Если в конце inter. Frame. Spacing фрейм ждет, чтобы быть переданным, передача инициируется независимая от значения обнаружения несущей. Когда передача завершилась (или сразу, если не было ничего, чтобы передать), подуровень MAC CSMA/CD возобновляет свой исходный контроль обнаружения несущей. Примечание — для индикации контроля несущей PLS возможно быть не в состоянии утверждаться кратко во время коллизии на носителях. Если процесс Уважения просто времена межкадровый разрыв, основанный на этой индикации для короткого межкадрового разрыва возможно быть сгенерированным, приводя к потенциальному отказу приема последующего фрейма. Чтобы улучшить системную устойчивость, следующие дополнительные меры, как определено в 4. 2. 8, рекомендуются, когда inter. Frame. Spacing. Part 1 кроме нуля: Запустите синхронизацию inter. Frame. Spacing, как только передача и обнаружение несущей - оба ложь. Сбросьте inter. Frame. Spacing таймер, если обнаружение несущей становится истиной во время первого 2/3 интервала синхронизации inter-Frame. Spacing. Во время финала 1/3 интервала, таймер не должен быть сброшен, чтобы гарантировать справедливый доступ к носителю. Начальный период короче чем 2/3 интервала допустим включая нуль. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 51

b) Полнодуплексный режим § В полном дуплексном режиме MAC CSMA/CD не задерживает передачи на ожидании, основанные на сигнале с обнаружением несущей от PLS. Вместо этого это использует внутреннюю передачу переменной, чтобы поддержать надлежащее состояние MAC, в то время как передача происходит. После последнего бита переданного кадра, (то есть, передавая изменения от истины до лжи), MAC продолжает задерживать для надлежащего inter. Frame. Spacing (см. 4. 2. 3. 2. 2). © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 52

Метод доступа CSMA/CD (carrier-sense-multiply-access with collision detection ) –множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий Признак не занятости среды - отсутствие несущей частоты (Манчестер, 5 -10 МГц) Технологическя пауза (Inter Packet Gap) для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией Случайная Пауза = L *(интервал отсрочки - 512 битовый интервал), Коллизия - две или более станций одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet jamпоследовательно сть – для усиления ситуации коллизии (32 бита) 53

Межкадровый Интервал (Interframe spacing) Как определено в 4. 2. 3. 1. 1, правила для того, чтобы подчиниться передаче кадров гарантируют минимальный межкадровый интервал inter. Frame. Spacing секунд. Это предназначено, чтобы обеспечить межкадровое время восстановления для других подуровней CSMA/CD и для физической среды. Отметьте, что inter. Frame. Spacing - минимальное значение межкадрового интервала. В случае необходимости по причинам реализации, подуровень передачи может использовать большее значение с получающимся уменьшением в его пропускной способности. Большее значение определено параметрами реализации, см. 4. 4. © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 54

Метод доступа CSMA/CD Как коллизия связана с длиной физической среды? -битовый интервал (bt) соответствует времени между появлением двух последовательных бит данных на кабеле -для 10 Мбит/с bt = 0, 1 мкс (100 нс) -Тmin - время передачи кадра минимальной длины - Тmin = 72 байта х 8 бит х 0. 1 мкс = 57, 6 мкс - Тmin = 57, 6 мкс © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 55

Метод доступа CSMA/CD Случайная пауза = L х (интервал отсрочки), где § интервал отсрочки равен 512 битовым интервалам (битовый интервал bt = 0, 1 мкс или 100 нс для 10 Мбит/с); § L - целое число, выбранное с равной вероятностью из диапазона [0, 2 N ], где N - номер повторной попытки передачи данного кадра: 1, 2, . . . , 10. § После 10 -й попытки интервал, из которого выбирается пауза, не увеличивается. Таким образом, случайная пауза может принимать значения от 0 до 52, 4 мс. § После 16 попыток передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр. § Для уменьшения коллизий нужно либо уменьшить трафик, сократив, например, количество узлов в сегменте или заменив приложения, либо повысить скорость протокола, например перейти на Fast Ethernet © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 56

Выдержка времени в конфликтной ситуации и повторная передача (полудуплексный режим только) Когда попытка передачи завершилась из-за коллизии, она повторяется подуровнем CSMA/CD передачи, пока не завершится успешно или будет сделано максимальное количество попыток (attempt. Limit) и все завершатся коллизией. § Отметим, что все попытки передать данный кадр должны быть завершены прежде, чем будут переданы любые последующие исходящие кадры. Планирование повторных передач определено управляемым процессом рандомизации, названным “усеченная двоичная экспоненциальная задержка” § В конце коллизии происходит задержка ретрансляции кадра § Задержка - целочисленное кратное число slot. Time. Число времен слота, чтобы задержаться перед n-ой попыткой повторной передачи выбрано в качестве однородно распределенного случайного целого числа r в диапазоне: § 0 ≤ r <2 k где k = min (n, 10) Если все попытки сбойные (приводят к коллизии) сообщается об ошибке Алгоритмы генерируют целое число r, так чтобы минимизировать корреляцию между числами, сгенерированными любыми двумя станциями в любой момент времени © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 57

Метод доступа CSMA/CD Время двойного оборота и распознавание коллизий Tmin >=PDV, где Тmin - время передачи кадра минимальной длины PDV - время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети В худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удаленными друг от друга станциями сети поэтому время называется временем двойного оборота (Path Delay Value, PDV) PVD зависит от: - Длины минимального кадра - Скорости передачи - Длины кабельной системы сети - Cкорости распространения сигнала в кабеле (для разных типов кабеля эта скорость несколько отличается) © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 58

Метод доступа CSMA/CD Итак, в 10 -мегабитном Ethernet Тmin = 72 байта (64 +8 приамбула) х 8 бит х 0. 1 мкс = 57, 6 мкс Время передачи кадра минимальной длины равно 576 битовых интервалов Следовательно Время двойного оборота (время распространения) должно быть меньше 57, 5 мкс Расстояние зависит от времени распространения сигнала по кабелю (зависит от типа кабеля, например, для толстого коаксиала равно примерно 13 280 м) Учитывая, что за это время сигнал должен пройти по линии связи дважды, расстояние между двумя узлами не должно быть больше 6 635 м. В стандарте величина этого расстояния выбрана существенно меньше, с учетом других, более строгих ограничений: § Предельно допустимое затухание сигнала § Повторители сигналов сами вносят задержку в несколько десятков битовых интервалов В результате учета этих и некоторых других факторов IEEE тщательно подобрано соотношение между минимальной длиной кадра и максимально возможным расстоянием между станциями сети, которое обеспечивает надежное распознавание коллизий. Это расстояние называют также максимальным диаметром сети © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 59

Окно коллизий / тайм слот Без преамбулы (0, 1 мкс х 64 байта х 8 бит = 51, 2 мкс) для 10 мбит/с © Masich G. F. 2/17/2018 Ethernet 61