Технология Ethernet (802.3) Форматы кадров технологии Ethernet

Технология Ethernet (802.3)
Форматы кадров технологии Ethernet
Стандарт на технологию Ethernet, описанный в документе 802.3, дает описание единственного
формата кадра МАС-уровня. Так как в кадр МАС-уровня должен вкладываться кадр уровня LLC,
описанный в документе 802.2, то по стандартам IEEE в сети Ethernet может использоваться только
единственный вариант кадра канального уровня, образованный комбинацией заголовков МАС и LLC
подуровней. Тем не менее, на практике в сетях Ethernet на канальном уровне используются заголовки
4-х типов. Это связано с длительной историей развития технологии Ethernet до принятия стандартов
IEEE 802, когда подуровень LLC не выделялся из общего протокола и, соответственно, заголовок
LLC не применялся.
Различия в форматах кадров могут иногда приводить к несовместимости аппаратуры,
рассчитанной на работу только с одним стандартом, хотя большинство сетевых адаптеров, мостов и
маршрутизаторов умеет работать со всеми используемыми на практике форматами кадров
технологии Ethernet.
В таблице 1 приведены данные о том, какие типы кадров Ethernet обычно поддерживают
реализации популярных протоколов сетевого уровня.
Таблица 1 – Типы кадров Ethernet
№ п/п
Тип кадра
1
Ethernet_II
2
Ethernet 802.3
3
Ethernet 802.2
4
Ethernet_SNAP
Сетевые протоколы
IPX, IP, AppleTalk Phase I
IPX
IPX, FTAM
IPX, IP, AppleTalk Phase II
В настоящее время наибольшее распространение получили два формата Ethernet-кадра:
Ethernet_II и IEEE 802.3.
Рисунок 1 – Базовые формата кадра Ethernet
В таблице 2 приведены назначения полей базовых форматов кадра Ethernet.
Таблица 2 – Описание полей форматов кадра Ethernet
Имя поля
Назначение поля
Длина поля,
байт
Преамбула
—
7
SFD
Ограничитель
кадра
1
DA
Адрес назначения
2 или 6
Описание
Ethernet_II
IEEE 802.3
Позволяет установить битовую синхронизацию на приемной
стороне. Каждый байт представляет собой чередование
единиц и нулей (10101010)
Является указанием на предстоящий прием кадра.
Представляет собой последовательность 10101011. Иногда
этот байт относят к преамбуле.
Указывает MAC-адрес станции, для которой предназначен
кадр. Первый бит адреса получателя – это признак того,
является адрес индивидуальным (unicast) или групповым
(multicast): если 0, то адрес указывает на определенную
станцию, если 1, то это групповой адрес нескольких
(возможно всех) станций сети. При широковещательной
адресации (broadcast) все биты поля адреса устанавливаются в
1. Общепринятым является использование 6-байтовых
адресов.
SA
Адрес отправителя
2 или 6
T/L
Тип протокола/
длина кадра
2
LLC Data
Поле данных
0 – 1500
Pad
Наполнитель
≥0
FCS
Контрольная
последовательность
кадра
4
Указывает MAC-адрес станции отправителя. Первый бит
всегда имеет значение 0.
Содержит информацию о типе
протокола верхнего уровня,
вложившего свой пакет в поле
Содержит выраженный в
данных этого кадра, например,
байтах размер следующего
0×0800 для IP, 0×0806 для
поля – LLC Data
ARP, 0×809B для AppleTalk
или 0×8137 для IPX/SPX
Содержит данные, передаваемые в кадре
Используется только в том случае, когда длина поля данных
меньше 46 байт, с целью удлинения кадра до минимального
размера для обеспечения корректной работы механизма
обнаружения коллизий.
Содержит контрольную сумму, вычисленную с
использованием циклического избыточного кода по полям
кадра за исключением преамбулы, SFD и FCS. После
получения кадра рабочая станция выполняет собственное
вычисление контрольной суммы для этого кадра, сравнивает
полученное значение со значением поля контрольной суммы
и, таким образом, определяет, не искажен ли полученный кадр
Технология Ethernet
Ethernet (от англ. ether – эфир) – пакетная технология передачи данных преимущественно
локальных компьютерных сетей. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и
электрические сигналы на физическом уровне, а также формат кадров и протоколы управления
доступом к среде – на канальном уровне модели OSI.
Технология Еthеrnеt была разработана компаниями Digitаl Еquipmеnt Cоrpоrаtiоn, Intеl
Cоrpоrаtiоn и Xеrоx Cоrpоrаtiоn в конце 70-х годов XX века и стала основой для спецификации IЕЕЕ
802.3. Наибольшую популярность и распространение данная технология получила в середине 90-х
годов XX века, вытеснив такие устаревшие технологии, как АrcNЕT, Tоkеn Ring и FDDI.
Для доступа к среде передачи данных используется алгоритм CSMА/CD (множественный
доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) с настойчивостью 1. Это означает, что
станции прослушивают среду передачи, когда у них появляется кадр на отправку, и отправляют
данные, когда среда передачи освобождается. Отправляя кадр, они проверяют, не произошло ли в
канале коллизий. Если столкновение случилось, они прерывают передачу, отправляя короткий
сигнал о наличии конфликта, и повторяют отправку данных через случайный интервал времени.
Технология Ethernet является первой технологией, которая предложила использовать
разделяемую среду для доступа к сети. В качестве сред передачи данных в сетях Ethernet
используются коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель.
Производительность сетей Еthеrnеt зависит от скорости передачи кадров по линиям связи и их
обработки, поэтому при выборе телекоммуникационного оборудования необходимо помнить, что
скорость устройств должна соответствовать скорости работы линии.
Основными достоинствами технологии Еthеrnеt являются высокая скорость передачи данных и
невысокая стоимость, недостатком – относительно большие временные затраты при прокладке
Еthеrnеt-кабеля между узлами и телекоммуникационными устройствами. Также следует учитывать,
что при прокладке кабеля между узлами и устройствами, территориально находящимися в разных
помещениях, могут возникнуть дополнительные сложности.
Существует несколько вариантов реализации технологии Ethernet (таблица 3). Название
каждого варианта имеет следующий синтаксис:
10Base – «symbol»,
где 10 – номинальная битовая скорость передачи данных (10 Мбит/с);
Base – сокращение от «baseband» – метод передачи данных на базовой частоте 10 МГц;
«symbol» – последний символ в названии стандарта, обозначает тип кабеля,
используемого стандартом.
Примечания.
Сеть Baseband (одноканальная/однополосная) – это сеть, которая предоставляет единственный
канал для коммуникаций в пределах сетевой среды (например, кабеля), таким образом,
одновременно данные может передавать только одно устройство.
«symbol» может принимать следующие значения:
 2 – тонкий коаксиальный кабель;
 5 – толстый коаксиальный кабель;
 T – витая пара (UTP – неэкранированная, FTP – экранированная);
 F, L, E и т.д. – оптоволоконный кабель.
Таблица 3 – Варианты реализации технологии Ethernet
Год выхода
Стандарт
Тип
стандарта
Максимальная
длина сегмента, м
Тип кабеля
IEEE 802.3
1983
10Base-5
500
коаксиальный
IEEE 802.3а
1985
10Base-2
185
коаксиальный
IEEE 802.3i
1990
10Base-Т
100
UTP cat 3,5
IEEE 802.3j
1993
10Base-F
2 000
оптоволоконный