Локальные сети: МАС-адресация. Технология Ethernet Лекция 6

Технологии проводных локальных сетей семейства Ethernet Ethernet (10 Мбит/с, рекомендации IEEE 802.3, г.). Среда – коаксиальный кабель или витая пара. Поддерживает топологию «шина» (для коаксиального кабеля) и «звезда» (для витой пары). Fast Ethernet (100 Мбит/с, рекомендации IEEE ). Среда - витая пара и оптоволоконный кабель. Переход на топологию «звезда». Gigabit Ethernet (500 и 1000 Мбит/с). Среда – витая пара и оптоволоконный кабель. Топология «звезда».

Сопоставление моделей OSI и IEEE 802 Область действия стандартовIEEE 802 Протоколы верхних уровней Эталонная модель IEEE 802 Управление доступом к каналу Управление доступом к среде LLC МАС

Подуровни Ethernet LLC (Logical Link Control) – уровень доступа к каналу. Обеспечивает достоверную передачу кадров. Варианты: –LLC1 – без установления соединения, без подтверждения; –LLC2 – с установлением соединения, с подтверждением (вида HDLC); –LLC3 – без установления соединения, с подтверждением. MAC (Media Access Control) – уровень доступа к среде. Обеспечивает совместное использование среды.

LLC-уровень Кадры LLC: –Информационные –Управляющие (с установлением соединения, служебные) –Ненумерованные (без установления соединения, служебные). Все кадры LLC имеют единый формат: флаг Адрес точки входа сервиса Управлен. (1 байт) DSAPSSAP Пользовательские данные флаг Флаг – комбинация , обозначает начало и конец кадра LLC DSAP – Destination Service Access Point (получателя) SSAP – Source Service Access Point (отправителя)

МАС-уровень. Особенности семейства Ethernet Метод доступа к разделяемой среде: CSMA/CD – доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий. Основные параметры: Частота несущей 10 Гц. Пауза между кадрами 9,6 мкс. Позволяет исключить монопольный захват среды. При обнаружении коллизии посылается jam- последовательность (32 бита). Количество попыток повторной передачи 16. Величина задержки при следующей попытке – случайная величина.

Метод доступа CSMA/CD Идея: все станции в сети прослушивают среду на предмет обнаружения несущей. При отсутствии несущей отправитель передает кадр Ethernet в сеть. В случае обнаружении несущей отправитель ждет 9,6 мкс. Домен коллизий – домен, все машины которого используют общую разделяемую среду. Увеличение количества машин в такой сети приводит к резкому ухудшению производительности за счет неэффективного использования ресурсов. Следствие: наложение ограничения на размер сети: количество рабочих станций и длину сегмента. t 2оборота < t передачи кадра (57,6 мкс для 10Мбит/c)

Обнаружение коллизий Причины возникновения коллизий – одновременная передача данных удаленными машинами. В результате возникают перекрестные помехи, приводящие к искажению сигнала и называемые коллизиями. При обнаружении коллизии ближайшая станция посылает в сеть jam-последовательность для усиления сигнала. Это позволяет обнаружить коллизию всем станциям. При обнаружении коллизии отправитель начинает передачу данных через случайный интервал времени. В случае второй и последующих неудачных попыток передачи данных интервал увеличивается в 2 n-1 раза, где n – номер попытки.

Присвоен IEEEПрисвоен локальноU/LI/G 1бит 1бит 22бита24бита I/G: 1-индивидуальный; 0 – групповой U/L: 1- присвоен локально; 0 –присвоен IEEE Структура МАС-адреса Взаимосвязь между IP и МАС адресами устанавливается при помощи протокола ARP (Address Resolution Protocol) – преобразует IP-адреса в МАС. В его основе лежит таблица адресов (ARP- таблица). Пример МАС-адреса: 00:0А:21:F0:54:2B

Определение МАС-адреса по IP-адресу: –Ищется IP-адрес в ARP-таблице –Если адрес отсутствует, то посылается широковещательный запрос. –Прослушивается ответ устройства с этим адресом –Обновление ARP-таблицы Информация хранится в таблице в течение 20 мин. Номер портаМАС-адресIP-адресТип адресного соответствия Устройство1 Устройство2 …

Значения поля «Тип адресного соответствия»: –2 – строка не действительна –3 – динамическая привязка –4 – статическая привязка Структура ARP-запроса Тип оборудования Тип протокола Длина МАС-адреса Код операции (запрос или ответ) МАС-адрес отправителя IP-адрес отправителя МАС-адрес получателя IP-адрес получателя Длина адреса протокола (IP) 16

Формат кадров Ethernet Преамбула 8 Адрес Назначения 8 Адрес источника 8 Длина кадра 2 Сервис назначения 1 Данные байт Управление 1 Сервис Источника 1 Контрольная сумма 4 Могут не использоваться

Топологические решения Шина (10base-2, 10base-5). Псевдо звезда (10base-T, Fast Ethernet). Базируется на использовании хаба (hub), в котором реализована шина. Сохраняет все недостатки метода доступа CSMA/CD. Звезда (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). Базируется на использовании коммутатора (switch)

Ehternet 10base-5 – толстый коаксиальный кабель, максимальная длина сегмента 500 м. 10base-2 – тонкий коаксиальный кабель, максимальная длина сегмента 185 м. 10base-Т – неэкранированная витая пара, максимальная длина сегмента 100 м. 10base-F – оптоволоконный кабель: –10base-FL –максимальная длина сегмента 2000 м. протяженность сети до 2500 км. –10base-FB –синхронная Ehthernet, для магистральных соединений. Не совместима с 10base-FL Размер кадра от 72 до 1518 байт Ограничение на количество узлов 1024 Длина сегмента до 2 км

Fast Ehternet 100base-TX – неэкранированная витая пара, двухпарный кабель. 100base-T4 – витая пара, четырехпарный кабель. 100base-FX – многомодовое волокно Характеристики: –Совместима с 10base-Т, использует метод доcтупа CSMA/CD. Все времена передачи кадров меньше в 10 раз. –Сохраняет уровни LLC и MAC. Для трансляции в 10base-Т вводится расширение SNAP (Subnetwork Access Protocol). –Звездообразная топология, поддержка витой пары. –Сохранение формата кадра Ehternet –Метод кодирования 4В/5В (для 100base-TX и FX).

Отличия от Ehternet 10base: Специальная комбинация idle – Обозначает незанятое состояние среды. Позволяет поддерживать синхронизацию между передатчиком и приемником и контролировать физическое состояние среды. Наличие функции автопереговоров для сопряжения с 10base-T (для 100base-TX). Посылается служебный запрос, подтверждение которого означает, что сеть поддерживает Fast Ethernet. В случае отсутствия подтверждения устанавливается связь по 10base. Использует метод кодирования 8В/6Т для 100base- T4 ( в этом случае повышается пропускная способность за счет передачи трафика по нескольким витым парам).

Gigabit Ehternet Позволяет организовывать магистральные участки. Поддерживает высокопроизводительные сервера. Служит основой для построения сетей Metro Длина кадра минимум 512 байт, поддерживает максимальный размер IP-пакета (режим Burst Mode). Максимальная длина участка 90 м. Расстояние между узлами 25 м. В платах сетевых адаптеров используется DSP для предотвращения коллизий (вычитание сигналов) Прозрачна для всего семейства Ethernet: cохраняет форматы адресов, метод доступа CSMA/CD, использует те же типы кабелей. Не поддерживает качество обслуживания.