3. Базові технології локальних мереж

3.1. Технологія Ethernet

3.1.1. Загальна характеристика технології

Технології групи Ethernet на сьогоднішній день займають провідне місце серед найбільш поширених технологій локальних мереж. Число мереж, які використовують ці технології за деякими оцінками становить більше 5 мільйонів, а число комп'ютерів - біля 100 мільйонів.

Вперше технологія Ethernet була розроблена і випробувана в експериментальній мережі фірмою Xerox у кінці 70-их років минулого століття. В середині 80-их років був розроблений стандарт IEEE 802.3.

Характерними особливостями технології Ethernet є:

1. Метод доступу до фізичного середовища - множинний доступ з упізнаванням несучої і виявленням колізій (CSMA/CD);

2. Швидкість передавання даних - 10 Мбіт/сек;

3. Логічна топологія - загальна шина;

4. Тип фізичного середовища - коксиальний кабель, кабель на основі скрученої пари, волоконно-оптичний кабель;

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

6. Максимальне число комп’ютерів в мережі - 1024.

В залежності від типу фізичного середовища у стандарт IEEE 802.3 були введені специфікації 10Base-5, 10Base-2, 10Base-Т, 10Base-FL, 10Base-FB, які описують відповідно побудову мережі на товстому і тонкому коаксиальних кабелях, кабелі на основі скрученої пари UTP та одно- і двомодовому волоконно-оптичних кабелях за фізичними топологіями загальна шина, зірка і ієрархічна зірка. Усі специфікації технології Ethernet при фізичному кодування бітів інформації використовують манчестерський код.

3.1.2. Формати mac кадрів Ethernet

Формат кадрів технології Ethernet описаний стандартами ІЕЕЕ 802.2 (кадр LLC) і IEEE 802.3 (кадр МАС). Формат кадру 802.3/LLC (802.3/802.2) наведений на рис. 3.1.

Стандарт ІЕЕЕ 802.3 визначає такі поля кадру:

• Р - преамбула (7 байт по 10101010);

• SFD - прапорець початку кадру (1 байт 10101011);

• DA - адреса призначення пакету (6 байт);

• SA - адреса відправника пакету (6 байт);

• L - вказівник довжини поля даних (2 байти);

• DATA - поле даних (від 46 до 1500 байт);

• FCS - 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 пакету. При манчестерському коді 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 заголовку кадру, тобто адреса одержувача пакету.

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

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

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

Заголовок LLC разом з полем DATA складають поле даних кадру МАС, максимальний розмір якого може становити 1500 байт.

Формати кадрів RAV 802.3, Ethernet DIX та Ethernet SNAP, які не увійшли в стандарт ІЕЕЕ 802, але розпізнаються комутаційним обладнанням локальних мережі, 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 додаткових поля довжиною 5 байт, а максимальна довжина поля DATA становить 1492 байти.