Types of Media Access Control 3 типа доступа к среде передачи (3 типа MAC протоколов): 1.Случайный доступ ( Ethernet, –Wireless) 2.Детерминированный доступ или маркерная сеть ( –TokenBus, –TokenRing) 3.Детерминированный доступ с учетом приоритетов ( VG-AnyLAN)

Ethernet Наиболее распространенная технология проводных LAN Стандарты Ethernet определяют: 1) требования к среде передачи на физическом уровне, 2) формат кадров и протоколы управления доступом к среде на канальном. Разработана компанией Xerox ~1973; DEC & Intel & Xerox -> Ethernet DIX -> standard IEEE 803.3: 1980г Топология: Bus, star, или смешанная (star-bus) Случайный доступ к среде передачи, метод доступа CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Network implementations: – 10-Mbps Ethernet and IEEE – 100-Mbps Fast Ethernet – 1000-Mbps Gigabit Ethernet – Mbps 10GigE Кабельные системы: Thinnet, Thicknet, UTP/STP, Fiber

Ethernet Topology ABCDE Hub A B C D E BusStar-Wired Bus

Ethernet Networks 10Base2 (Thinnet) 10Base5 (Thicknet) 10BaseT (Twisted-pair) 10BaseF (Fiber) 100BaseT (twisted-pair) 100BaseFX (Fiber) Gigabit Ethernet (Fiber or twisted-pair) 10GigE 10GBase ER, LW, SW (Fiber) 10Mbps bandwidth 100Mbps bandwidth 1000Mbps bandwidth 10000Mbps bandwidth

Метод доступа к среде CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Carrier Sense: контроль несущего сигнала Multiple Access: множественный доступ к среде передачи Collision Detection: обнаружение коллизий Все станции прослушивают среду, если она свободна, то станция может начать передачу. Все другие должны ждать. Физическая среда делится между всеми устройствами, и одновременно передавать сообщение может только одно из них. Возможна ситуация, когда две станции начинают передачу почти одновременно, тогда происходит коллизия –портится сигнал обоих. Основная причина возникновения - конечная скорость распространения электрического сигнала через среду передачи.

Media Access: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

Условие корректной работы – четкое распознавание коллизий всеми станциями. Tmin > PDV Tmin – время передачи кадра минимальной длины PDV( Path Delay Value) – время двойного оборота ( 576 bt для Ethernet) Битовый интервал (bt) – время между появлением двух последовательных бит (bt = 100нс в Ethernet; 10нс в Fast Ethernet) Выполнение условия зависит от минимальной длины кадра; пропускной способности сети; диаметра сети (максимальное расстояние между узлами сети); скорости распространения сигнала с учетом задержек, вносимых коммуникационным оборудованием. Полезная пропускная способность всегда меньше номинальной битовой скорости Ethernet: 5.48 Mbps для min кадров (64 байт) 9.76 Mbps для max кадров (1518 байт)

Пропускная способность Ethernet В случае большой загруженности сети вероятность возникновения коллизий резко возрастает, и пропускная способность сети уменьшается из- за многочисленных повторных передач. => Не использовать некоммутируемый Ethernet при загрузке более 30-40%.

Сетевое сегментирование – способ борьбы с коллизиями Switch Hub Switch Hub Switch Hub Классическая сеть Ethernet - shared media => сеть нового поколения - switched media Использование коммутаторов вместо хабов позволяет избежать коллизий.

10BaseT Ethernet (Twisted-Pair) specification: IEEE (1981) speed: 10 Mbps access method: CSMA/CD topology: physical star; logical bus applications: LAN variable frame size : Bytes media: cable category 3, 4, or 5 UTP maximum segment length: 100 meters Maximum segments1024 Maximum nodes per network Maximum hubs in a chain4 RJ-45 connectors Signal Encoding: Manchester encoding

Fast Ethernet specification: IEEE 802.3u (June 1995) speed: 100 Mbps access method: CSMA/CD topology: physical star; logical bus applications: enterprise servers, backbone variable frame size : Bytes Media types: 100BaseTX Uses 2 pairs cable Category 5 UTP, Cat 5E or higher Signal Encoding: 4B/5B 100BaseT4 Uses 4 pairs cable categories 3, 4, & 5 twisted pair Signal Encoding: 8B6T 100BaseFX MM or SM fiber optic cable Signal Encoding: 8B/10B

specification: IEEE 802.3z (June 1998), IEEE 802.3ab (1999) speed: 1 Gbps access method: CSMA/CD frame size: bytes flow control: 802.3x applications: enterprise servers 1000BaseT Cable Types: 4-pairs of Category 5 or better cabling Max segment length: 100m Signal Encoding: PAM5 Gigabit Ethernet 1000BaseSX Maximum Segment Length: Cable Types: Two MM – Half-Duplex 62.5/125: 275 m – Half-Duplex 50/125: 316 m – Full-Duplex 62.5/125: 275 m – Full-Duplex 50/125: 550 m Signal Encoding: 8B/10B 1000BaseLX Cable Types: MMF or SMF Maximum Segment Length: – Half-Duplex MMF & SMF: 316 m – Full-Duplex MMF: 550 m – Full-Duplex SMF: 5000 m Signal Encoding: 8B/10B

1000BaseT GigabitEthernet: Signal Encoding 5-уровневый код PAM 5: обеспечивает передачу со скоростью 1000 Мбит/с при ширине спектра 125 МГц. Передача идет по четырем парам одновременно, full duplex. Используется 5 уровней амплитуды и двухбитовое кодирование. При двухбитовом кодировании для передачи данных необходимо четыре уровня - 00, 01, 10, 11. Пятый уровень добавлен для создания избыточности кода, используется для коррекции ошибок.

10-Gigabit Ethernet (10GigE) Specification: IEEE 802.3ae (approved June 13, 2002) Speed: 10 Gbps match the SONET standard OC-192 Frame definition the same as for slower Ethernet media: multimode and single mode fiber only full duplex; NO CSMA/CD; only point-to-point; no support for copper; pretty much plug and play Packet size : bytes considered distance – single mode: 2 km, 10 km, 40 km – multimode: 100m, 300 m -Gigabit Ethernet Alliance IEEE working group : Extending Ethernet across WAN

Ethernet: Что можно почитать 1. Технология Ethernet 2.Технология Fast Ethernet 3. Технология Gigabit Ethernet 4. Базовые технологии локальных сетей 5.Проблемы межкабельных наводок 6.Обзор стандартов СКС 7.Тестирование СКС - среда передачи или протоколы? Кодирование сигналов. От тактовой частоты до информационной магистрали

Token Ring/802.5 Логическая топология – кольцо, но физическая топология – звезда. Сегмент строится на основе специального коммутатора (MSAU), станции подключаются по витой паре. Спецификация коннекторов не совместима с Ethernet! Shielded or Unshielded Twisted-Pair MSAU Logical Topology

Token Ring (IEEE 802.5) A B C D X A B C T A B C T T A sends token to BB gets token and sends data to X who makes a copy and sends it on B removes data and sends token to C D XX TokenRing – технология детерминированного доступа к среде передачи. Станции передают по кругу token, начать передачу может только тот, кто в данный момент им владеет.