Сеть Ethernet. Структурная организация. Виды и технические характеристики.

Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время Ethernet, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов. Ethernet - под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле, Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году (еще до появления персонального компьютера). Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля. Поэтому стандарт Ethernet иногда называют стандартом DIX по заглавным буквам названий фирм. На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации

•10 Base 2, тонкий коакс. кабель, макс. длина сегмента 200м

•10 Base 5, толстый коакс. кабель, макс. длина сегмента 500м

•10 Base T, Hub (звезда) топология с витой парой

•10 Base F, Hub (звезда) топология на оптоволокне

Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet используется манчестерский код. Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Основная сфера – автоматизация банков и контор. В основе управления доступом источника в сеть лежит механизм случайного доступа, обеспечивает равные права доступа для всех абонентов сети.

Формат кадра пишется с лева на право или сверху вниз.

	1 байт
1-ый бит	Адрес приемник	6 байт
	Адрес источник	6 байт
	Тип	2 байта
	Данные	46-1500 данных
	Контрольная Последовательность FCS	4 байта
		Сумма = 46 байт

Адрес приёмника может быть двух типов: (1) Физический (индиви­дуальный) однозначно определяет станцию сети.

(2)Многопунктовый адрес – относиться к нескольким станциям, может быть двух видов: а) групповой адрес (ассоциируем с группой логи­чески взаимосвязанных станций) и б) широковещательный адрес – для всех

Первый бит в кадре – это признак адреса:

0 – физический адрес; 1 – много пунктовый адрес.

Остальные 47 бит поля адреса содержит код адреса; широковещательный состоит из 48 единиц. Адрес источника – это физический адрес. В поле «Тип» указывается протокол верхнего уровня, который сформировал данные, которые были затем записаны в поле «Данные». Это нужно для того чтобы знать как с информацией работать. Данные – произвольная последовательность байтов с произвольным значением кода в байте, количество от 46 до 1500 байт. От 46 для того чтобы в случае столкновения кадров источник узнал о столкновении до конца передачи. Контроль правильности передаваемой информации осуществляется с помощью циклического избыточного кода, для кодирования используют производящий полином. Он хорошо обнаруживает широкий класс ошибок. , М(х) – переданный полином, Q(х) – проиводящий полином. Если q(x)≠q*(x), то ошибка, т.е. пришедший остаток не равен вычисленному. q(х) – КПК – контрольная последовательность кадра. Блоки аппаратуры обладают инерционностью, поэтому несколько первых бит адреса могут быть потеряны, чтобы этого избежать, при передаче кадра к нему спереди добавляют преамбулу, используемую для включения и синхронизации аппаратуры. Длинна преамбулы 64 бита – 8 байт.

[10101010] […][…][…][…][…][…][10101011]

частота 5 МГц. Частота 10 МГц

В линиях связи для передачи используют не машинный, а прямой манчестерский код. Так как эти коды более помехоустойчивы и обладают свойством самосинхронизации. Поэтому для передачи надо иметь кодер, а при приеме дешифратор. Двоичный код делится на кванты, в левой половине инверсное значение, в правой – прямое. Переход в каждой середине интервала.

 

 

1 0 1 0 …………. 1 1

Частота 5 МГц. 10МГц. Код преамбулы.

Скорость передачи информации 10 Мбит/сек. Основная часть преамбулы передаётся в виде периодического сигнала с частотой 5 МГц, в конце преамбулы частота меняется, что является признаком начала передачи кадра. Приёмник включается в работу при обнаружении несущей частоты, которая генерируется преамбулой. Приёмник принимает кадр до тех пор, пока он обнаруживает несущую частоту. После исчезновения несущей, принятый кадр начинает обрабатываться станцией. Успешно переданный источником кадр должен иметь длину не менее 64 байта (в этом случае кадр также может быть испорченным). Приемник не анализирует кадры, если его длинна менее 64 б. В кадре нормальной длины проверяется (1) адрес приёмника, и (2) если станция должна на него реагировать, то производится контроль правильности принятой информации. (3) Кадр передаётся в уровень пользователя, с указанием результата контроля правильности. При передаче:

1) источник начинает передавать, если в это время нет передачи от другого источника, что определяется наличием несущей в канале,

2) если передача ведётся, то источник откладывает передачу до исчезновения несущей;

После исчезновения несущей источник выдерживает время 9,6 мк сек, чтобы обеспечить межкадровый интервал. Межкадровый интервал вводится для восстановления состояния всей аппаратуры. Наличие наложения обнаруживается по искажению передаваемой информации. Станция проверяет наложения в «окне наложения», если наложений нет, то источник сможет передать кадр. Если наложение обнаружено, то источник подкрепляет наложение помехой и прекращает передачу. Длительность помехи – 32–48 бит. Задержка в большинстве случаев – случайное количество окон от 1 до 1024. при наличии наложений допускается 15 передач. Задержка до попытки передачи измеряется целым числом окон наложения.

4) начало передачи.

Аппаратное обеспечение сетей.

Сетевые адаптеры, разъемы, кабель.

Сетевой адаптер вставляются в основную плату компьютера (для IВM) и имеет 1 или 2 разъема для подключения кабелей. При использовании последовательного порта RS-232С можно обойтись без адаптера, но эти сети одноразовые.

Кабели – коаксиальный, витая пара, оптоволоконный, радио ehzernet (до 70 км).

Аппаратура: кабель для передачи данных, разъёмы для подключения кабеля, а кабель через Т – коллекторы подключается к сетевым адаптерам. Терминаторы подключаются к открытым концам сети.

Сетевые адаптеры – это специальная плата, вставляемая в спот расширения (в материнской плате).

Используются разные типы кабелей:

- толстый коаксиальный кабель

- тонкий коаксиальный кабель

- не экранированная пара проводов.

Для каждого кабеля используются свои разъёмы и свои способы подключения к сетевому адаптеру. Вид кабеля определяет максимальную длину и максимальное число рабочих станций.

Толстый коаксиальный кабель 10base5.

Диаметр 0,4 дюйма (0,5 дюйма). Волновое сопротивление–50 Ом.

 

 

Репитер – повтортель. Два сегмента разделены репитером, в каждом сегменте три рабочие станции, сетевой адаптер не показан, он установлен в материнской плате компьютера. Трансивер служит для подключения рабочей станции к толстому кабелю, имеет 3 разъёма, 2 для подключения к толстому коаксиальному кабелю и 1 для подключения трансиверного кабеля.

Ограничение Ethernet на толстом кабеле. Таблица №1.

Параметры.	Значения.
Максимальная длинна сегмента.	500 м.
Максимальное количество сегментов.
Максимальная длинна сети.	2,5 км.
Максимальное количество станций подключаемое к одному сегменту (репитер также считается станцией)
Минимальное расстояние между точками подключения.	2,5 м.
Максимальная длинна трансиверного кабеля.	50 м.