Адресация, форматы кадров и пропускная способность сетей Ethernet

Принцип работы адаптера и временные соотношения выявления коллизий.

Каждый узел сети имеет сетевой адаптер – схему, реализующую метод CSMA/CD на аппаратном уровне. Адаптер имеет приемопередатчик – трансивер, подключенный к общей среде передачи.

Адаптер может считать, что ему удалось получить доступ к среде передачи, если он не обнаружил коллизий при передаче первых 64-х байт кадра, и сообщать об этом на более высокий и протокольный уровень. Если он обнаружил коллизию, то должен вместо продолжения пакета послать короткую цепочку – затор(jam), и прекратить передачу. Цель посылки затора – дать возможность всем передатчикам, вовлеченным в коллизию, ее заметить. Если коллизия обнаружена позже 64-байтного окна, то это поздняя коллизия. Интервал времени до повторной попытки доступа t_RT определяется через интервал отсрочки TS и случайное число t, зависящее от номера попытки n: t_RT=TS*t

Интервал отсрочки TS называется тайм-слотом. После 16-ти неудачных попыток передачи адаптер отказывается от дальнейших попыток передачи и сообщает о неудаче на вышестоящий уровень.

Адресация, форматы кадров и пропускная способность сетей Ethernet.

На практике в сетях Ethernet на канальном уровне используются кадры 4-х различных форматов.

• кадр 802.3/LLC (кадр 802.3/802.2 или кадр Novell 802.2);

• кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3);

• кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II);

• кадр Ethernet SNAP.

Кадр 802.3/LLC.

Заголовок кадра 802.3/LLC является результатом объединения полей заголовков кадров, определенных в стандартах IEEE 802.3 и 802.2. Стандарт 802.3 определяет восемь полей заголовка:

• Поле преамбулы (Preamble) состоит из семи синхронизирующих байт 1010101

• Начальный ограничитель кадра (Start-of-frame-delimiter, SFD) состоит из одного байта 10101011. Появление этой комбинации бит является указанием на то, что следующий байт — это первый байт заголовка кадра.

• Адрес назначения (Destination Address, DA) может быть длиной 2 или 6 байт. На практике всегда используются адреса из 6 байт. Первый бит старшего байта адреса назначения является признаком того, является адрес индивидуальным или групповым. Если он равен 0, то адрес является индивидуальным (unicast), a если 1, то это групповой адрес (multica). Второй бит старшего байта адреса определяет способ назначения адреса — централизованный или локальный. Если этот бит равен 0 (что бывает почти всегда в стандартной аппаратуре Ethernet), то адрес назначен централизованно, с помощью комитета IEEE.

• Адрес источника (Source Address, SA) — это 2- или 6-байтовое поле, содержащее адрес узла — отправителя кадра. Первый бит адреса всегда имеет значение 0.

• Длина (Length, L) — 2-байтовое поле, которое определяет длину поля данных в кадре.

• Поле данных (Data) может содержать от 0 до 1500 байт. Но если длина поля меньше 46 байт, то используется следующее поле — поле заполнения, — чтобы дополнить кадр до минимально допустимого значения в 46 байт.

• Поле заполнения (Padding) состоит из такого количества байт заполнителей, которое обеспечивает минимальную длину поля данных в 46 байт. Это обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Если длина поля данных достаточна, то поле заполнения в кадре не появляется.

• Поле контрольной суммы (Frame Check Sequence, FCS) состоит из 4 байт, содержащих контрольную сумму.

Кадр 802.3 является кадром МАС-подуровня, поэтому в соответствии со стандартом 802.2 в его поле данных вкладывается кадр подуровня LLC с удаленными флагами начала и конца кадра.

Кадр Raw 802.3/Novell 802.3.

Это кадр подуровня MAC стандарта 802.3, но без вложенного кадра подуровня LLC.

Кадр Ethernet DIX/Ethernet II.

имеет структуру совпадающую со структурой кадра Raw 802.3. Однако 2-байтовое поле Длина(L) кадра Raw 802.3 в кадре Ethernet DIX используется в качестве поля типа протокола, в поле Туре для кода протокола отводятся 2 байта.

Кадр Ethernet SNAP.

представляет собой расширение кадра 802.3/LLC за

счет введения дополнительного заголовка протокола SNAP, состоящего из двух полей: OUI и Туре. Поле Туре состоит из 2-х байт и повторяет по формату и назначению поле Туре кадра Ethernet II. Поле OUI (Organizationally Unique Identifier) определяет идентификатор организации, которая контролирует коды протоколов в поле Туре. С помощью заголовка SNAP достигнута совместимость с кодами протоколов в кадрах Ethernet II, а также создана универсальная схема кодирования протоколов.

В одной сети могут присутствовать кадры различных типов.

Преамбула (Р) и разделитель не несут начала кадра (SFD) не несут полезной инф-ции. Поле адреса назначения (DA) может содержать адрес одного из 3х типов: уникальный MAC-адрес единственного получателя кадра; широковещательный адрес; групповой адрес. Поле адреса источника (SA) содержит MAC-адрес узла, пославшего адрес. Поле данных Data несет полезную инф-цию более высокого (LLC) уровня. Поле контрольного кода (FCS) содержит CRC-код.

Пропускная способность сети Ethernet – количество кадров и байт данных поля Data, передаваемых по сети кадрами разных размеров и типов за единицу времени. Обработка коллизий снижает реальную полезную пропускную способность сети.