Базовые архитектуры локальных вычислительных сетей

8.4.1 Архитектура Ethernet

История возникновения сети Ethernet относится к 60-м годам XX столетия. Но, практической реализацией сети под названием Ethernet Network называют 1975 год, когда фирма Xerox разработала и внедрила экспериментальный её вариант. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox разработали совместно стандарт Ethernet 802.3 для сети, построенной на коаксиальном кабеле.

На основе названного стандарта американским институтом инженеров по электротехнике и электронике – IEEE был разработан уточняющий вариант стандарта 802.3. В стандарте IEEE различают уровни MAC и LLC, которые в стандарте Ethernet DIX объединены в единый канальный уровень. Несколько отличаются и форматы кадров, хотя минимальные и максимальные размеры кадров совпадают. С целью отличия стандарта 802.3 от стандарта IEEE, первый называют просто Ethernet, а второй – технологией IEEE 802.3.

В зависимости от физической среды линии связи стандарт IEEE 802.3 имеет модификации: 10Bas-2, 10Bas-5, 10Bas-FB, 10Bas-FL, 10Bas-T.

В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet, фактически являющийся дополнительным разделом 802.3u стандарта 802.3, а в 1998 году точно также вошел в обращение раздел 802.3z стандарта 802.3, но названный Gigabit Ethernet.

Для всех вариантов кабелей, имеющих пропускную способность 10 Мбит/с, используется манчестерский код.

Управление в этой архитектуре сети осуществляется путем реализации метода доступа к физической среде и использованием нескольких форматов кадров.

Для всех сетей технологии Ethernet используется метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access/with collision detection, CSMA/CD). При этом все компьютеры непосредственно подключены к общей шине – магистрали, имеют к ней одновременный доступ и возможность получать данные, передаваемые в сеть любым компьютером. Названные методы и процесс возникновения коллизий достаточно подробно описаны выше в этой главе.

В современной практике сетей Ethernet на канальном уровне используются четыре различных типа кадров:

- кадр 802.3/LLC (кадр 802.3/802.2 или кадр Nowell 802.2);

- кадр Raw 802.3(или кадр Nowell 802.3);

- кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II);

- кадр Ethernet SNAP.

Как видим, один и тот же кадр может иметь различные названия. А различие форматов кадров могло бы привести к несовместимости работы аппаратуры. Но, на сегодняшний день, практически все сетевые адаптеры и их управляющие программы – драйверы, мос-

ты/коммутаторы и маршрутизаторы умеют работать со всеми форматами кадров технологии Ethernet, при этом распознавание типа кадра выполняется автоматически. На рис. 8.10 приведены форматы всех четырех типов кадров. В основу кадра 802.3/LLC положен формат, общий для всех архитектур (технологий) Ethernet, представленный на рисунке 8.10. Но, как было отмечено выше, в некоторых технологиях канальный уровень представляется двумя подуровнями: MAC и LLC. Подуровень (протокол) LLC – Logical Link Control, управляющий логической передачей данных, занимает промежуток между протоколами сетевого уровня и протоколами уровня MAC. Протокол LLC помещает пакет сетевого уровня в свой кадр, который дополняется необходимыми служебными полями. Итак, кадр LLC 802.3/LLC объединяет поля кадра уровней MAC и LLC. Поле преамбулы кадра включает семь байт вида 10101010 - для нужд синхронизации передачи, что на физическом уровне представляет собой манчестерский код с частотой 5 Мгц. Флаг 10101011 – определяет следующий за ним байт как первый байт заголовка. Адрес назначения (Destination Address, DA) может иметь признак индивидуального или группового адреса. Признак определяется значением первого бита старшего байта адреса. 0 определяет индивидуальный адрес, 1 – групповой – назначенный для всех, или выделенной централизованно группе пользователей.