Выполнила Малышева А В гр ИСУ-41 Преподаватель Куклин

Выполнила: Малышева А. В. гр. ИСУ-41 Преподаватель: Куклин С. А. Киров, 2013

0. Введение 1. Ethernet. Общие сведения 1. 1 История создания 1. 2 Основные характеристики 1. 3 Разновидности Ethernet 2. Ethernet. Теоретические сведения 2. 1 MAC-адрес. Назначение. Структура. Виды 2. 2 Форматы кадров Ethernet 2. 3 Автоматическое распознавание кадра 2. 4 Метод CDMA/CD 2. 5 Время двойного оборота 3. Стандарты Ethernet 10 Mbit 3. 1 10 BASE-5 3. 2 10 BASE-2 3. 3 10 BASE-T 3. 4 10 BASE-F 3. 5 Производительность Ethernet 4. Fast Ethernet 4. 1 Fast Ethernet. Особенности 4. 2 Режим автопереговоров 4. 3 Спецификации Fast Ethernet 5. Gigabit Ethernet Киров, 2013

Ø Ø Ø Сеть Ethernet сейчас занимает более 90% рынка. Этому в немалой степени способствовало то, что с самого начала характеристики, параметры, протоколы сети были открыты, в результате чего огромное число производителей во всем мире стали выпускать аппаратуру Ethernet, полностью совместимую между собой. Сейчас на основе этого стандарта строятся уже не только локальные, но и общегородские сети, а также межгородские каналы. Недостаток данной сети - отсутствие гарантии времени доступа к среде (и механизмов, обеспечивающих качество обслуживания), что делает сеть малоперспективной для решения проблем обработки данных в масштабе реального времени. Киров, 2013

1972 год, разработчик – фирма Xerox. Сеть оказалась довольно удачной, и в 1980 году ее поддержали такие крупнейшие компании, как DEC и Intel. Объединение этих компаний назвали DIX по первым буквам их названий. Их стараниями в 1985 году сеть Ethernet стала международным стандартом, ее приняли крупнейшие международные организации по стандартам: комитет 802 IEEE и ECMA. Стандарт получил название IEEE 802. 3 Киров, 2013

Ø топология – шина; Ø среда передачи – коаксиальный кабель; Ø скорость передачи – 10 Мбит/с; Ø максимальная длина сети – 5 км; Ø максимальное количество абонентов – до 1024; Ø длина сегмента сети – до 500 м; Ø количество абонентов в одном сегменте – до 100; Ø метод доступа – CSMA/CD; Ø передача узкополосная, то есть без модуляции (моноканал). Киров, 2013

Ø Ethernet 10 Мбит/с Ø Fast Ethernet, 100 Мбит/с Ø Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с Ø Ethernet 10 G, 10 Гбит/с Ø 40 Gigabit Ethernet (40 Gb. E), 40 Гбит/с Ø 100 Gigabit Ethernet (100 Gb. E), 100 Гбит/с Киров, 2013

На канальном уровне все устройства имеют свой физический адрес. В технологии Ethernet в качестве адреса используется 6 -байтовый идентификатор МАС (например, 00: C 0: 5 E: 83: 0 E). MAC-адрес(Media Access Control) - уникальный идентификатор, сопоставляемый с различными типами оборудования для компьютерных сетей. Ø MAC-адрес устройства глобально уникален, обычно зашивается в аппаратуру Киров, 2013

Ø Первый бит MAC-адреса получателя - бит I/G (individual/group) или широковещательный. В адресе источника он называется индикатором маршрута от источника (Source Route Indicator). Ø Второй бит определяет способ назначения адреса - универсальный (задан производителем) или локально управляемый(изменен владельцем оборудования) Ø Если 8 ой бит первого байта равен 1, то адрес multicast, иначе unicast. Ø Три старших байта адреса называются уникальным идентификатором организации (Organizationally Unique Identifier, OUI). За уникальность младших трех байт адреса отвечает сам производитель. Для 24 бит возможно примерно 16 млн комбинаций. Киров, 2013

Различают широковещательные (broadcast), уникальные (unicast) MACадреса и МАС-адреса групповой рассылки (multicast). Киров, 2013

Заголовок Ethernet Киров, 2013

3) 802. 3/LLC 4) Ethernet SNAP Киров, 2013

В настоящее время сетевые карты позволяют автоматически распознать тип принимаемого кадра. Алгоритм: Ø Если в поле L/T (Type) имеем значение больше 1500 кадр типа Ethernet DIX. Ø Если в поле L/T значение меньше чем 1500, первые 2 байта поля данных имеют значение 0 x. FFFF - RAW 802. 3. Ø Если поле L/T меньше 1500, а первые 2 байта поля данных имеют значение 0 x. AAAA - Ethernet SNAP Ø иначе - Ethernet 802. 3/LLC. Киров, 2013

CSMA/CD - Carrier sense multiple access with collision detection - многостанционный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий. Метод относится к классу вероятностных методов доступа. Данный метод доступа реализуем только в сетях, где логическая топология – шина. Все станции имеют равные права по доступу к разделяемой среде передачи. Все данные помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Чтобы получить доступ к передаче кадра станция должна убедиться, что разделяемая среда передачи свободна. Признаком незанятости среды передачи является отсутствие в ней несущей частоты, которая при манчестерском способе кодирования равна 5 -10 МГц. Киров, 2013

t 3 -t 4– межкадровый интервал, равен 9, 6 мкс. Межкадровый интервал необходим для предотвращения монопольного захвата среды передачи одной станцией и для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние. Киров, 2013

Ø Если две станции одновременно или почти одновременно начнут передачу, то при столкновении сигналов в кабеле возникнет коллизия. Ø Чтобы вовремя обнаружить коллизию, каждая из станций в процессе передачи контролирует корректность данных в среде передачи. Ø Если станция обнаруживает коллизию, то она прекращает передачу кадров, формирует дополнительно Jamпоследовательность из 32 бит для усиления коллизии и затем отключается от передачи на случайную паузу: ПАУЗА = 51, 2 мкс * L, где L = {1… 2 N}, где N – номер попытки передачи данного кадра. Ø Если кадр не передался 16 раз, то он уничтожается, и идет оповещение вверх по стеку протоколов, что кадр не был передан. Киров, 2013

Киров, 2013

До 1991 года было разработано 4 основных физических протокола 10 -ти мегабитного Ethernet: Ø 10 BASE-5 Ø 10 BASE-2 Ø 10 BASE-T Ø 10 BASE-F Ø FOIRL Ø 10 BASE-FB Расшифровка: 10 – скорость передачи в Мбитах, BASE – метод передачи (узкополосная передача), последний символ – тип среды передачи. Для всех спецификаций общим является то, что применяется линейный код Манчестер-2. Киров, 2013

Трансивер - часть сетевого адаптера, вынесенного прямо на кабель. С кабелем трансивер обычно соединяется методом прокалывания. Функции трансивера: • прием сигнала, • трансляцию сигнала в кабель, • обнаружение возникновения коллизии в кабеле, • контроль болтливости (ограничение по времени примерно 4 мс). На концах кабеля устанавливаются терминаторы. Киров, 2013 Интерфейс AUI

Сети по данной спецификации строятся по правилу 5 -4 -3 (5 сегментов, 4 репитера, 3 “населенных” сегмента). Киров, 2013

Киров, 2013

BNC-коннектор Киров, 2013 BNC Т-коннектор Терминатор

1 8 Киров, 2013

Стандарт 10 Base-F использует в качестве среды передачи оптоволокно. Функционально сеть стандарта 10 Base-F состоит из тех же элементов, что и сеть стандарта 10 Base-T - сетевых адаптеров, многопортового повторителя и отрезков кабеля, соединяющих адаптер с портом повторителя. Для соединения адаптера с повторителем используется два оптоволокна - одно соединяет выход Tx адаптера со входом Rx повторителя, а другое - вход Rx адаптера с выходом Tx повторителя. Киров, 2013

Рассчитаем максимальную производительность сегмента Ethernet в таких единицах, как число переданных кадров минимальной длины в секунду. Для кадра максимальной длины: 1500 байт + 18 байт(служ. инф) + 8 байт(преамбула) = 1526 байт = 12208 бит Для кадров минимальной длины полезная пропускная способность равна: Вп = 14880 кадров/с * 46 байт * 8 = 5, 48 Мбит/с. Кадры минимальной длины используются в основном для передачи квитанций, так что к передаче собственно данных файлов эта скорость имеет небольшое отношение. Для кадров максимальной длины полезная пропускная способность равна: Вп = 820 кадров/с * 1500 байт * 8 = 9, 38 Мбит/с. При использовании кадров среднего размера с полем данных в 512 байт пропускная спо собность протокола составляет9, 29 Мбит/с. Киров, 2013

Киров, 2013

Подуровень кодирования (PCS) Кодирует/декодирует данные поступающие от/к уровня MAC с использованием алгоритмов 4 B/5 B или 8 B/6 T. Подуровни физического присоединения и зависимости от физической среды (PMА и PMD) Осуществляют связь между подуровнем PSC и интерфейсом MDI, обеспечивая формирование в соответствии с методом физического кодирования: NRZI(оптоволокно) или MLT 3(витая пара). Подуровень автопереговоров (Auto. Neg) Позволяет двум взаимодействующим портам автоматически выбирать наиболее эффективный режим работы: дуплексный или полудуплексный 10 или 100 Мб/с. Киров, 2013

Назначение: позволяет двум устройствам, поддерживающим несколько стандартов физического уровня, согласовать наиболее выгодный режим работы. Режимы работы, под держиваемые устройствами 100 Base-TX/T 4 на витых парах: Ø 10 Base-T // самый низкий приоритет Ø дуплексный режим 10 Base-T; Ø 100 Base-TX; Ø 100 Base-T 4; Ø дуплексный режим 100 Base-TX //самый высокий приоритет Киров, 2013

Устройство, начав шее процесс автопереговоров, посылает своему партнеру пачку специальных импульсов FLP (Fast Link Pulse), в которой содержится 8 -битное слово, кодирующее предлагаемый режим взаимодействия, начиная с самого приоритетного, поддерживаемого данным узлом. Импульсы FLP имеют длительность 100 нс и передаются пачками через каждые 16 мс. Если узел-партнер имеет функцию автопереговоров и способен поддерживать пред ложенный режим, он отвечает пачкой импульсов FLP, в которой подтверждает этот режим, и на этом переговоры заканчиваются. Если же узел-партнер не может поддерживать запро шенный режим, то он указывает в своем ответе имеющийся в его распоряжении следующий по степени приоритетности режим, и этот режим выбирается в качестве рабочего. Киров, 2013

Среда передачи – витая пара(100 BASE-T) Ø 100 BASE-TX Ø 100 BASE-T 4 Ø 100 BASE-T 2 Среда передачи - оптоволокно Ø 100 BASE-FX Ø 100 BASE-SX Ø 100 BASE-BX Ø 100 BASE-LX 10 Коаксиальный кабель больше не используется. Киров, 2013

Киров, 2013

Скорость 100 Мбит/с на UTP cat. 3 достигается передачи потоков бит по всем 4 парам кабеля. за счет одновременной Вместо кодирования 4 В/5 В используется кодирование 8 В/6 Т, которое, в отличие от 4 B/5 B, обладает более узким спектром сигнала и при скорости 33 Мбит/с укладывается в полосу 16 МГц UTP 3. Каждые 8 бит информации уровня MAC кодируются 6 -ю троичными цифрами длительность по 40 нc. Группа из 6 -ти троичных цифр затем передается на одну из трех передающих витых пар, независимо и последовательно. Четвертая пара всегда используется для прослушивания несущей частоты в целях обнаружения коллизии. Скорость передачи данных по каждой из трех передающих пар равна 33, 3 Мбит/с, поэтому общая скорость протокола 100 Base-T 4 составляет 100 Мбит/с. В то же время из-за принятого способа кодирования скорость изменения сигнала на каждой паре равна всего 25 Мбод, что и позволяет использовать витую пару категории 3. Киров, 2013

Киров, 2013

В качестве среды передачи предложили использовать UTP cat. 5 e. Для обеспечения скорости в 1000 Мбит/с используется одновременная передача данных по 4 неэкранированным витым парам, скорость в 250 Мбит/с обеспечивает метод кодирования РАМ 5 (использующий 5 уровней потенциала), полнодуплексный режим поддерживается за счёт встречной одновременной передачи информации по каждой паре с выделением принимаемого сигнала из общего с помощью сигнальных процессоров DSP. Осталось неизменным: Ø полудуплексный и полнодуплексный режимы работы Ø метод доступа к среде передачи данных CSMA/CD Ø форматы кадров Ethernet Изменилось: Ø минимальная длина кадра была увеличена до 512 байт Ø разрешено передавать несколько пакетов подряд (общий размер — не более 8192 байт) Киров, 2013

* Двухосевой кабель или твинаксиал - электрический кабель, аналогичный коаксиалу, но с двумя параллельными проводниками вместо одного. Киров, 2013