Интернет интерфейс что это такое

Ethernet и internet — есть разница??

Хорошо, что вы зашли. Давайте вместе разберемся, что такое Ethernet. Ведь из всех технологий эта имеет сейчас наибольшее распространение. Возможно, и вы видите мой текст благодаря ей. В данной статье вы найдете основную информацию об Ethernet, включая разбор термина, принцип работы, виды и пр.

Знакомство с семейством

Ethernet представляет собой не одну, а целое семейство технологий, предназначенных для пакетной передачи данных по компьютерным сетям.

Суть заложена в названии: если разделить его на две части, получится ether — эфир и network — сеть.

Из-за созвучности наименований многие путают ethernet и internet. Чтобы вы не попали в число таких людей, объясню разницу. Вы уже знаете, что означает первый термин — это одна из многочисленных технологий; второй — вовсе таковой не является — это всемирная система, объединяющая компьютерные сети. Проще говоря, ethernet является одним из способов получения доступа к интернету.

В чем суть?

Изначально это было что-то вроде радио: один узел отправляет информацию, а все остальные ее принимают. Но на сегодняшний день используются коммутаторы, поэтому отправка данных осуществляется от одного узла до определенного адресата.

Для тех, кому интересна техническая сторона вопроса: представители данного семейства физически реализуется на канальном уровне модели OSI (базового варианта открытых систем), отвечающей за проводные соединения, формат кадров, электросигналы и протоколы управления доступом к среде. В основном, семейство технологий описано стандартами IEEE группы 802.3., разработанными для небольших вычислительных сетей (LAN) и сетей мегаполисов (MAN).

Впервые технология официально была опубликована в 1980-м году. Представляете, сколько лет она удерживает лидирующие позиции. Даже на начальном этапе она изжила своих влиятельных конкурентов Token ring и ARCNET.

Как данные попадают к адресатам?

Чтобы прояснить ситуацию в вашей голове после прочитанного выше, разберем, как на канальном уровне информация распространяется из единого эфира к получателям. Ее обмен выполняется между сетевыми модулями, соединенными с сетью физически.

В современном подключении традиционно одно устройство предполагает один интерфейс. Но бывают случаи, когда у компьютера их несколько, к примеру, если установить в него пару сетевых контроллеров, подключенных к сети.

Каждый модуль в радиусе одной сети обладает уникальным номером — 48-битным MAC-адресом. Его нельзя изменить, так как он устанавливается производителем оборудования при выпуске. Адрес прописывается в 16-ричном виде. Первые 3 байта в нем указывают на изготовителя, а выдает их организация IEEE. Последнюю тройку байтов производитель выдает сам. Именно благодаря этому уникальному номеру пакеты данных узнают своего адресата.

Кстати, передаются они не сплошным потоком, а в неких блоках — кадрах. Их формат зависит от надежности и скорости сети. На то, сколько по максимуму информации поместится в один блок, указывает параметр MTU (maximum transmission unit). Наибольшим числом для стандартов Ethernet является 1500 байт. Из существующих форматов самым популярным сейчас является Version 2.

Способ подключения

Подключение интернета по ethernet осуществляется так: от станции провайдера к вашему ПК, роутеру или модему подводится кабель, вставляется в специально отведенный для него разъем, и выполняется определенная настройка сетевой карты компа.

Что было изначально?

Раньше для этих целей использовался коаксиальный кабель, который определил принцип работы данной технологии. Он является разделяемой средой передачи, то есть одновременно может использоваться несколькими интерфейсами. При помощи одного лишь этого провода можно соединять 2 и более компьютеров. Но в тот или иной момент передачу данных способен осуществлять только один из них, иначе сигналы будут накладываться друг на друга.

Что стало теперь?

Сейчас для подключения используется витая пара, которая способна соединять только 2 узла и применяет разделенные среды для передачи данных в разных направлениях. Можно подключить и больше, если использовать дополнительное оборудование. Раньше в этих целях применялись концентраторы, предполагающие несколько портов. Но сейчас данные аппараты вытеснены коммутаторами, которые работают быстрее и надежнее.

Чем витая пара лучше своего предшественника?

Также сейчас применяется оптический кабель, который способен с высокой скоростью передавать информацию на большие расстояния без использования повторителей.

Виды Ethernet

Разновидностей технологии довольно много. Не вижу смысла перечислять каждую, потому что они мало чем отличаются с точки зрения обывателя. Выведу лишь основные группы:

Понимаю, что читать вам пришлось немало, причем технической информации. Но вы потратили время не зря, узнав много нового ;). Еще больше полезной информации вы найдете, если пройдетесь по страницам этого блога.

Источник

ИТ База знаний

Полезно

— Онлайн генератор устойчивых паролей

— Онлайн калькулятор подсетей

— Руководство администратора FreePBX на русском языке

— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке

— Руководство администратора по Linux/Unix

Навигация

Серверные решения

Телефония

FreePBX и Asterisk

Настройка программных телефонов

Корпоративные сети

Протоколы и стандарты

Не путать с “интернет”!

Онлайн курс по Кибербезопасности

Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии

Видео: Ethernet на пальцах

Обобщенно про Ethernet

В терминах семиуровневой модели OSI (если не знаете про нее, почитайте, это интересно!), стандарт Ethernet живет на первом и на втором уровнях. На первом уровне описаны способы передачи электрических, оптических и беспроводных (радио, например) сигналов, а на втором формирование кадров (фреймов). И тут мы делаем вывод:

Ethernet “по полочкам”

Скорость

В 1999 году, благодаря технологическому “рывку”, на свет появился Gigabit Ethernet, который уже поддерживает подключения скоростью 1000 Мбит/с или 1 Гбит/с. Отметим, что “гигабитными” линками зачастую в корпоративных сетях подключает даже сервера.

Линком в профессиональной среде называют канал подключения того или иного узла. Фраза “подключил к свичу сервер гигабитным линком” означает, что коллега подключил кабелем UTP сервер к коммутатору по стандарту Gigabit Ethernet.

И пожалуй финалочку по скорость: впервые в 2002 году IEEE опубликовал стандарт 802.3ae, в котором описал 10 Gigabit Ethernet, или как его еще называют 10GE, 10GbE и 10 GigE. Догадаетесь, на какой скорости он работает? 😉

Кабели

Для работы с более высокоскоростными стандартами, такими как Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet понадобится кабель категории 5e или 6 категории

Ethernet vs. Wi-Fi: преимущества

Стабильность сигнала

На самом деле развертывание локальной сети на базе проводного подключения дороже и сложнее. Но конечно есть преимущества, а особенно для организаций. В первую очередь, вспомним: Wi-FI передается по радиочастотам. Если вы живете в Москве и слушаю радио на машине въезжали в Лефортовский туннель вы точно знаете, что происходит с радиосигналом по мере погружения в туннель. Тоже самое происходит и с Wi-Fi.

Безопасность

Отметим, что как правило, Ethernet работает на удаленности 100 метров от от роутера. При большем расстоянии нужен некий репитер сигнала.

Ethernet vs. Wi-Fi: недостатки

Стоимость

С одной стороны, в домашней сети, достаточно просто подключить 1 кабель к порту вашего ПК и все работает. Здесь стоимость отличия от домашней Wi-Fi сети складывается только из стоимости кабеля. А что если вы организация? Кабелей нужно больше, к тому же, 1 кабель = 1 порт на коммутаторе. Соответственно, нужно закупать коммутаторы, фаерволы (безопасность, а как же?), маршрутизаторы. Именно поэтому, инвестиции в проводные Ethernet сети выше, чем в беспроводные.

Порты

Мобильность

Самое важное, пожалуй. С Ethernet вы жестко завязаны на одном месте (особенно это характерно в офисе, где у вас скоммутирована Ethernet розетка). Дома, если у вас “красивый” ремонт, кабели спрятаны под плинтус. Поэтому, мобильностью и гибкостью здесь и не пахнет.

С Wi-Fi можно легко подключать ноутбуки, планшенты и мобильные телефоны. Представьте забавный кейс: по пути в туалетную комнату, вы берете с собой ноутбук с кабелем, вместо мобильного телефона, в котором привычно листаете любимую ленту. Пожалуй, это тот самый случай, когда лучше почитать надписи на освежителе воздуха.

Итоги

Полный курс по Сетевым Технологиям

В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer

Источник

Введение в сетевую терминологию, интерфейсы и протоколы

Базовое понимание сетевых технологий необходимо любому человеку, который имеет отношение к управлению сервером. Эти знания помогут вам запустить и отладить работу сетевых сервисов и своевременно обнаружить проблемы.

В данной статье представлен базовый обзор общих сетевых терминов и протоколов, а также характеристики различных уровней сетевого взаимодействия.

Основные сетевые термины

В данном разделе вы найдёте определения основных терминов и понятий, имеющих отношение к созданию и управлению сетями.

Конечно, этот список нельзя назвать исчерпывающим – он содержит только основные понятия, которые используются в сетевых технологиях.

Сетевые уровни

Сетевое взаимодействие часто представляют в виде горизонтальных соединений между хостами, однако реализация такого взаимодействия распределяется по вертикали по всему компьютеру или сети.

Существует множество встроенных друг в друга технологий и протоколов, которые упрощают сетевое взаимодействие. Каждый последующий, более высокий уровень упрощает использование необработанных данных приложениями и пользователями.

Это также позволяет использовать более низкие уровни для обработки трафика, не тратя время и силы на разработку новых протоколов и приложений.

Когда машина отправляет данные, они попадают на высший сетевой уровень и фильтруются каждым последующим уровнем. На самом низком уровне происходит фактическая передача на другую машину, после чего данные фильтруются уровнями в обратном порядке.

Каждый уровень может добавить оболочку вокруг полученных данных, что поможет следующим уровням понять, что делать с данными при их передаче.

Модель OSI

OSI (Open Systems Interconnect) – это базовая модель взаимодействия открытых систем, которая состоит из 7 уровней:

Модель TCP/IP

Модель TCP/IP (набор протоколов Internet) – ещё одна популярная модель, которая состоит из 4 уровней (они совпадают с некоторыми уровнями OSI):

Сетевые интерфейсы

Интерфейсы являются сетевыми точками связи компьютера. Каждый интерфейс связан с физическим или виртуальным сетевым устройством.

Как правило, на вашем сервере будет один настраиваемый сетевой интерфейс для каждой имеющейся Ethernet-карты или беспроводной интернет-карты.

Кроме того, сервер определит виртуальный сетевой интерфейс (loopback, или localhost). Он используется как интерфейс для соединения приложений и процессов на одном компьютере с другими приложениями и процессами. Во многих инструментах он упоминается как интерфейс «lo».

Администраторы часто используют один интерфейс (обычно eth0) для обслуживания трафика в Интернете, а другой интерфейс (eth1) – для локальной или частной сети.

Протоколы

Сетевые технологии подразумевают совмещение нескольких различных протоколов. Таким образом, одна часть данных может быть передана с помощью нескольких протоколов, встроенных друг в друга.

Рассмотрим самые популярные и распространённые протоколы, начиная с протоколов низкого уровня.

Протокол управления доступом к среде

Media access control, или протокол управления доступом к среде используется для различения устройств. Предполагается, что каждое устройство получает уникальный MAC-адрес, который отличает его от любого другого устройства в Интернете.

Присваивание оборудованию MAC-адресов позволяет ссылаться на устройство по уникальному значению, даже если программное обеспечение устройства изменило его имя.

Media access control является одним из базовых протоколов канального уровня.

Протокол IP

Протокол IP – один из основных протоколов сети Интернет. IP-адреса уникальны в каждой сети и позволяют машинам обращаться друг к другу через сеть. Протокол реализован на сетевом уровне модели IP/TCP.

Сети могут быть связаны между собой, но трафик должен быть маршрутизирован при пересечении границ сети. Этот протокол предусматривает небезопасную сеть и несколько путей к тому же адресату.

Существует несколько различных реализаций протокола IP. Наиболее распространенной реализацией является IPv4, хотя из-за нехватки доступных адресов IPv4 и улучшения возможностей протоколов все более популярным становится IPv6.

Протокол ICMP

Протокол ICMP (internet control message protocol) – это протокол, который используется для отправки сообщений между устройствами. Эти пакеты используются многими сетевыми инструментами диагностики (например, ping и traceroute).

Обычно ICMP-пакеты передаются, когда пакет другого типа сталкивается с какой-либо проблемой. В основном, они используются как механизм обратной связи для сетевых коммуникаций.

Протокол TCP

Протокол TCP (transmission control protocol) – протокол управления передачей данных. Он реализован на транспортном уровне модели IP/TCP и используется для установления безопасных соединений.

TCP – один из протоколов, которые помещают данные в пакеты. Затем он передает пакеты удаленному концу соединения, используя методы нижних уровней. На другом конце соединения он может проверять ошибки, запрашивать определенные фрагменты и повторно собирать информацию в один логический элемент для отправки на прикладной уровень.

Протокол создает соединение до передачи данных при помощи трёхэтапного квитирования. Этот способ позволяет участникам соединения подтвердить запрос и согласовать способ обеспечения безопасности данных.

После отправки данных соединение сбрасывается с помощью механизма четырёхэтапного квитирования.

Протокол TCP используется в электронной почте, WWW, FTP, SSH. Можно с уверенностью сказать, что без TCP интернет не был бы таким, каким мы его знаем сегодня.

Протокол UDP

UDP (user datagram protocol) – это протокол пользовательских датаграмм, популярный сопутствующий протокол для TCP, который также реализуется на транспортном уровне.

Основное отличие между UDP и TCP состоит в том, что UDP предоставляет небезопасную передачу данных. Он не проверяет, были ли данные получены на другом конце соединения. Часто это считается серьёзным недостатком, однако некоторым функциям необходим именно такой механизм.

Поскольку UDP не проверяет получения данных, он намного быстрее, чем TCP. Он не устанавливает соединение с удаленными нодами, а просто передаёт данные на этот хост.

Такие простые транзакции используются в простых взаимодействиях (например, для запроса сетевых ресурсов). UDP также является отличным протоколом для передачи данных с одной машины на множество клиентов в режиме реального времени. Он идеально подходит для VOIP, игр и других приложений, которые должны работать без задержки.

Протокол HTTP

HTTP (hypertext transfer protocol) – это протокол передачи гипертекста. Он реализуется на прикладном уровне, который формирует основу для коммуникации в Интернете.

HTTP определяет ряд функций, которые сообщают удаленной системе о запросе. Например, GET, POST и DELETE взаимодействуют с запрошенными данными по-разному.

Протокол FTP

FTP (file transfer protocol) – это протокол передачи файлов. Он также находится на прикладном уровне и обеспечивает способ передачи полных файлов с одного хоста на другой.

Этот протокол по своей природе небезопасен, поэтому его не рекомендуется использовать в любой открытой сети (если только он не реализован как общедоступный ресурс, предназначенный только для загрузки файлов).

Протокол DNS

DNS (domain name system) – это система доменных имен. Этот протокол прикладного уровня предоставляет удобный механизма именования интернет-ресурсов. Он связывает доменное имя с IP-адресом и позволяет вам обращаться к сайтам по имени в вашем браузере.

Протокол SSH

SSH (secure shell) – это протокол шифрования, реализованный на прикладном уровне, который может использоваться для безопасного обмена данными с удаленным сервером. На этом протоколе основано много дополнительных технологий.

Существует много других важных протоколов, которые не охвачены в этой статье. Однако теперь вы знакомы с базовыми сетевыми протоколами и их применением.

Источник

Ethernet протокол или интерфейс

Хорошо, что вы зашли. Давайте вместе разберемся, что такое Ethernet. Ведь из всех технологий эта имеет сейчас наибольшее распространение. Возможно, и вы видите мой текст благодаря ей. В данной статье вы найдете основную информацию об Ethernet, включая разбор термина, принцип работы, виды и пр.

Знакомство с семейством

Ethernet представляет собой не одну, а целое семейство технологий, предназначенных для пакетной передачи данных по компьютерным сетям.

Суть заложена в названии: если разделить его на две части, получится ether — эфир и network — сеть.

Из-за созвучности наименований многие путают ethernet и internet. Чтобы вы не попали в число таких людей, объясню разницу. Вы уже знаете, что означает первый термин — это одна из многочисленных технологий; второй — вовсе таковой не является — это всемирная система, объединяющая компьютерные сети. Проще говоря, ethernet является одним из способов получения доступа к интернету.

В чем суть?

Изначально это было что-то вроде радио: один узел отправляет информацию, а все остальные ее принимают. Но на сегодняшний день используются коммутаторы, поэтому отправка данных осуществляется от одного узла до определенного адресата.

Для тех, кому интересна техническая сторона вопроса: представители данного семейства физически реализуется на канальном уровне модели OSI (базового варианта открытых систем), отвечающей за проводные соединения, формат кадров, электросигналы и протоколы управления доступом к среде. В основном, семейство технологий описано стандартами IEEE группы 802.3., разработанными для небольших вычислительных сетей (LAN) и сетей мегаполисов (MAN).

Впервые технология официально была опубликована в 1980-м году. Представляете, сколько лет она удерживает лидирующие позиции. Даже на начальном этапе она изжила своих влиятельных конкурентов Token ring и ARCNET.

Как данные попадают к адресатам?

Чтобы прояснить ситуацию в вашей голове после прочитанного выше, разберем, как на канальном уровне информация распространяется из единого эфира к получателям. Ее обмен выполняется между сетевыми модулями, соединенными с сетью физически.

В современном подключении традиционно одно устройство предполагает один интерфейс. Но бывают случаи, когда у компьютера их несколько, к примеру, если установить в него пару сетевых контроллеров, подключенных к сети.

Каждый модуль в радиусе одной сети обладает уникальным номером — 48-битным MAC-адресом. Его нельзя изменить, так как он устанавливается производителем оборудования при выпуске. Адрес прописывается в 16-ричном виде. Первые 3 байта в нем указывают на изготовителя, а выдает их организация IEEE. Последнюю тройку байтов производитель выдает сам. Именно благодаря этому уникальному номеру пакеты данных узнают своего адресата.

Кстати, передаются они не сплошным потоком, а в неких блоках — кадрах. Их формат зависит от надежности и скорости сети. На то, сколько по максимуму информации поместится в один блок, указывает параметр MTU (maximum transmission unit). Наибольшим числом для стандартов Ethernet является 1500 байт. Из существующих форматов самым популярным сейчас является Version 2.

Способ подключения

Подключение интернета по ethernet осуществляется так: от станции провайдера к вашему ПК, роутеру или модему подводится кабель, вставляется в специально отведенный для него разъем, и выполняется определенная настройка сетевой карты компа.

Что было изначально?

Раньше для этих целей использовался коаксиальный кабель, который определил принцип работы данной технологии. Он является разделяемой средой передачи, то есть одновременно может использоваться несколькими интерфейсами. При помощи одного лишь этого провода можно соединять 2 и более компьютеров. Но в тот или иной момент передачу данных способен осуществлять только один из них, иначе сигналы будут накладываться друг на друга.

Что стало теперь?

Сейчас для подключения используется витая пара, которая способна соединять только 2 узла и применяет разделенные среды для передачи данных в разных направлениях. Можно подключить и больше, если использовать дополнительное оборудование. Раньше в этих целях применялись концентраторы, предполагающие несколько портов. Но сейчас данные аппараты вытеснены коммутаторами, которые работают быстрее и надежнее.

Чем витая пара лучше своего предшественника?

Также сейчас применяется оптический кабель, который способен с высокой скоростью передавать информацию на большие расстояния без использования повторителей.

Виды Ethernet

Разновидностей технологии довольно много. Не вижу смысла перечислять каждую, потому что они мало чем отличаются с точки зрения обывателя. Выведу лишь основные группы:

Понимаю, что читать вам пришлось немало, причем технической информации. Но вы потратили время не зря, узнав много нового ;). Еще больше полезной информации вы найдете, если пройдетесь по страницам этого блога.

Mobile IP: эффективное решение для мобильного интернета

Рост интереса к протоколу Mobile IP объясняется тем, что он позволяет снижать затраты, направляя трафик по самому эффективному из возможных маршрутов, а также удобен для пользователей. В статье представлен общий обзор протокола Mobile IP, его компонентов и принципа работы.

Интернет-протокол для мобильной связи Mobile IP. Часть 1

Статья знакомит с принципами работы, основными компонентами и понятиями протокола Mobile IP. Освещены механизмы взаимодействия узлов Mobile IP. Статья представляет собой сокращённый перевод [1].

Сетевые стандарты беспроводных сетей с малым энергопотреблением

В статье рассматриваются стандарты беспроводных технологий Bluetooth, Wi-Fi и ZigBee с точки зрения их пригодности для использования в сетях датчиков. Поскольку в силу ряда причин ни один из них полностью не годится для использования в беспроводных датчиковых сетях, предлагается частный стандарт для использования в подобных сетях.

25 мая

В статье дан обзор основных промышленных разновидностей Ethernet, и предлагаются варианты их реализации на матрицах FPGA. Большое внимание уделяется вопросу синхронизации узлов сети.

ромышленный стандарт Ethernet (Industrial Ethernet) определяет два вида сети: SRT (Soft-Real-Time — сеть мягкого реального времени) и IRT (Isochronous Real-Time — сеть изохронного реального времени). Сети SRT не очень требовательны к быстродействию и применяются, например, на складах для учета товаров. В этом случае допускаются задержки до нескольких минут в обработке события, а в сетях IRT счет идет на миллисекунды. Сети IRT используются на тех производственных участках, которые наиболее чувствительны к задержкам и нарушениям в очередности пакетов.
В отличие от других промышленных сетевых интерфейсов (Profibus, DeviceNet или CANopen), Ethernet обладает более высоким быстродействием, а также поддерживает одновременную работу с большим количеством узлов. Например, длительность цикла в шине CAN с 3—7 узлами составляет 2—4 мс, а Ethernet с такой же скоростью работает с 30—100 абонентами.
Сеть Ethernet сама по себе является недетерминированной, то есть не гарантирует время доступа для каждого узла. В связи с этим при проектировании необходимо проверять, обеспечивается ли время доступа в пределах 1 мс. Если нет, то выгоднее использовать более дешевые промышленные шинные сети.

Применение Ethernet для автоматизации в промышленности обеспечивает «бесшовное» соединение всех стадий производства и контроля. Кроме того, она оказывается более дешевой и быстродействующей средой по сравнению со многими промышленными шинными сетями. Однако классический вариант Ethernet требует доработки и подстройки под промышленные протоколы. В настоящее время разработаны десятки протоколов для промышленной Ethernet. Наиболее распространёнными среди них являются EtherNet/IP, Profinet IO и MODbus TCP (для сетей SRT) и Ethernet Powerlink, SERCOS III, EtherCAT и Profinet IRT для IRT (см. табл. 1).

Ethernet — это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet — это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля, который стал последней версией фирменного стандарта Ethernet. Поэтому фирменную версию стандарта Ethernet называют стандартом Ethernet DIX или Ethernet II. На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3, который во многом совпадает со своим предшественником. Все выше перечисленные стандарты предназначались для сетей, функционирующих со скоростью 10 Мбит/с

В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet для сетей, функционирующих со скоростью 100 Мбит/с, который во многом не является самостоятельным стандартом, о чем говорит и тот факт, что его описание просто является дополнительным разделом к основному стандарту 802.3 — разделом 802.3u. Аналогично, принятый в 1998 году стандарт Gigabit Ethernet для сетей, функционирующих со скоростью 1000 Мбит/с, описан в разделе 802.3z основного документа. Спецификации Ethernet определяют протокол как совокупность из трех необходимых компонентов:

· набора правил физического уровня, задающих типы кабеля и ограничения кабельной системы для сетей Ethernet;

· формата кадра, задающего порядок и назначение битов, передаваемых в пакете Ethernet;

· механизма управления доступом к среде, называемого множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий.

Наиболее характерная особенность сети Ethernet — это механизм управления доступом к среде, который называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Подобно любому методу MAC, CSMA/CD позволяет компьютерам в сети совместно разделять единую узкополосную среду передачи без потери данных. Протокол разработан таким образом, что каждый узел имеет равные права на доступ к сетевой среде передачи. Когда узел в сети Ethernet хочет передать данные, сначала он проверяет сетевую среду, пытаясь определить, используется ли она. Это — фаза контроля несущей. Если узел выявляет в сети трафик, он выдерживает короткую паузу и снова прослушивает сеть. Если сеть свободна, то любой узел сети может осуществить через нее передачу своих данных. Это — фаза множественного доступа. Описанный механизм сам управляет доступом к среде передачи, но не без ошибок. Вполне возможно для двух (или более) систем установить, что сеть свободна, и начать передавать свои данные примерно в один и тот же момент. Это приводит к спорной ситуации, которая в спецификациях IEEE называется ошибкой качества сигнала (SQE, signal quality error) или, что более широко употребимо, коллизией (collision). Коллизии возникают, когда одна система передает данные, а другая система выполняет контроль несущей в течение короткого промежутка времени до того момента, как первый бит переданного пакета достигнет ее. Этот интервал известен как время состязания (contention time) или временной зазор (slot time), так как каждая вовлеченная в процесс система полагает, что она начала передавать данные первой. Таким образом, каждый узел в сети всегда находится в одном из трех возможных состояний: передаче, состязании или ожидании.

Когда сталкиваются пакеты от двух различных узлов, в кабеле возникает состояние, отличное от нормы, которое распространяется навстречу обеим системам. Когда каждая передающая система выявляет ненормальную ситуацию, она осознает, что имеет место коллизия, немедленно прекращает посылать данные и предпринимает действия, чтобы исправить эту ситуацию. Это — стадия обнаружения коллизии. Из-за того, что столкнувшиеся пакеты считаются поврежденными, обе задействованные системы передают в остальную сеть сигнал задержки (jam pattern), который устанавливает во всем кабеле напряжение, информирующее другие системы в сети о столкновении и предотвращающее возможную передачу ими данных. После передачи сигнала задержки оба узла, вовлеченные в конфликт, откладывают свою передачу на случайный интервал времени, который вычисляется по алгоритму с использованием их собственных МАС-адресов в качестве уникальных факторов. Этот процесс называется отсрочкой или временной выдержкой. Так как оба узла выполняют независимые вычисления временной паузы, то шанс, что они начнут повторную передачу в одно и тоже, время, существенно снижается. Однако это по-прежнему возможно, и, если между теми же двумя узлами возникнет очередная коллизия, то они оба увеличивают продолжительность интервалов задержки и снова переходят в состояние отсрочки. Большинство коллизий, которые возникают в типичной сети Ethernet, разрешаются в течение микросекунд. Следует понимать, что возникновение коллизий пакетов для сети Ethernet естественно и ожидаемо, и не обязательно является проблемой. Коллизии пакетов могут стать проблемой только в том случае, если их очень много, тогда в сети начинают накапливаться значительные задержки трафика.

Недостаток механизма CSMA/CD заключается в том, что чем больше трафик в сети, тем больше коллизий будет возникать. В обычной сети Ethernet загрузка находится приблизительно в диапазоне от 30 до 40 процентов. Когда загрузка возрастает примерно до 80 процентов, количество конфликтов увеличивается до значения, после которого производительность сети заметно снижается. В самом крайнем случае, известном как коллапс (collapse), сеть настолько забита трафиком, что почти всегда находится в состоянии состязания.

Спецификации Физического уровня для протокола Ethernet разработаны таким образом, что первые переданные 64 байта каждого пакета полностью распределяются по всей совокупной длине кабеля области коллизий. Очень важно, чтобы первый бит каждого передаваемого пакета достиг каждого узла в сети прежде, чем будет отправлен последний бит. Это требование выдвигается в связи с тем, что передающая система может выявить коллизию только тогда, когда она все еще передает данные. Если коллизия возникает после того, как последний бит покинул передающий узел, она называется поздней коллизией или иногда выходом за окно коллизий. Так как передающая система не имеет способа выявления поздних коллизий, она полагает, что пакет передан успешно. Любые данные, потерянные в результате поздней коллизии, не могут быть повторно переданы процессом Канального уровня. Эта задача переходит к протоколам, работающим на вышележащих уровнях модели OSI и использующим для обнаружения потери данных и вызова повторной передачи свои собственные механизмы. Последний процесс может отнимать время в сотни раз большее, чем повторная передача Ethernet, и это — одна из причин, по которой данной тип коллизии является проблемой. Поздние коллизии не являются обычным явлением для сети Ethernet, напротив, их появление свидетельствует о существовании серьезных проблем, которые надо немедленно устранить.

Механизм управления доступом к среде CSMA/CD является определяющим элементом протокола Ethernet, но он также накладывает и множество ограничений. Основным недостатком протокола Ethernet является то, что одновременно данные могут передаваться только в одном направления. Такой режим называется полудуплексным. Применяя специальное оборудование, также возможно организовать работу соединений Ethernet в дуплексном режиме, означающем, что устройство может передавать и получать данные одновременно. Дуплексный Ethernet возможен только для сегментов, которые имеют раздельные каналы для взаимодействия в каждом из направлений. Это относится к витой паре и оптоволоконному кабелю, поддерживаемым обычным Ethernet и Fast Ethernet, но не к коаксиальному кабелю. Из-за того, что обе системы при дуплексной связи могут передавать и получать данные одновременно, нет причин для возникновения конфликтов. В силу сказанного, нет необходимости в ограничениях кабельной системы, направленных на поддержку механизма выявления коллизий.

Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0,5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие использовать различные среды передачи данных. Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных.

· 10Base-5 — коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 500 метров (без повторителей).

· 10Base-2 — коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый «тонким» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 185 метров (без повторителей).

· 10Base-T — кабель на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом — не более 100 м.

· 10Base-F — волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10Base-T. Имеется несколько вариантов этой спецификации — FOIRL (расстояние до 1000 м), 10Base-FL (расстояние до 2000 м), 10Base-FB (расстояние до 2000 м).

Стандарт технологии Ethernet, описанный в документе IEEE 802.3, дает описание единственного формата кадра уровня MAC. Тем не менее, на практике в сетях Ethernet на канальном уровне используются кадры 4-х различных форматов (типов). Это связано с длительной историей развития технологии Ethernet, насчитывающей период существования до принятия стандартов IEEE 802.

Консорциум трех фирм Digital, Intel и Xerox в 1980 году представил на рассмотрение комитету 802.3 свою фирменную версию стандарта Ethernet в качестве проекта международного стандарта, но комитет 802.3 принял стандарт, отличающийся в некоторых деталях от предложения DIX. Отличия касались и формата кадра, что породило существование двух различных типов кадров в сетях Ethernet. Еще один формат кадра появился в результате усилий компании Novell по ускорению работы своего стека протоколов в сетях Ethernet. И, наконец, четвертый формат кадра стал результатом деятельности комитета 802.3 по приведению предыдущих форматов кадров к некоторому общему стандарту.

· кадр 802.3/LLC (кадр 802.3/802.2 или кадр Novell 802.2);

· кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3);

· кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II);

· кадр Ethernet SNAP.

Форматы всех этих четырех типов кадров Ethernet приведены на рис. 21.

Рис. 21. Форматы кадров Ethernet

Стандарт 802.3/LLC определяет восемь полей заголовка (рис. 21, поле преамбулы и начальный ограничитель кадра на рисунке не показаны). Поле преамбулы (Preamble) состоит из семи синхронизирующих байт 10101010. Начальный ограничитель кадра (Start-of-frame-delimiter, SFD) состоит из одного байта 10101011. Появление этой комбинации бит является указанием на то, что следующий байт — это первый байт заголовка кадра.

Адрес назначения (Destination Address, DA) может быть длиной 2 или 6 байт. На практике всегда используются адреса из 6 байт. Первый бит старшего байта адреса назначения является признаком того, является адрес индивидуальным или групповым. Если он равен 0, то адрес является индивидуальным (unicast), а если 1, то это групповой адрес (multicast). Второй бит старшего байта адреса определяет способ назначения адреса — централизованный или локальный. Адрес источника (Source Address, SA) — это 2- или 6-байтовое поле, содержащее адрес узла — отправителя кадра. Первый бит адреса всегда имеет значение 0.

Подкадр протокола управления логической связью (Logical Link Control — LLC) – является одним из механизмов, позволяющих взаимодействовать локальным сетям разных топологий. Эта структуру из трех полей предшествует полю данных в кадре и используется для идентификации необходимого протокола в многопротокольных компьютерах. Это поле необходимо в связи с ограниченными возможностями протокола 802.3 в определении внешних протоколов. Подкадр LLC содержит следующие элементы:

· поле адреса порта службы получателя (Destination Service Address Port — DSAP) длиной в один октет (8 бит);

· поле адреса порта службы отправителя (Source Service Address Port — SSAP) длиной в один октет;

· служебное поле Control длиной в один октет.

Точки доступа к службам (service access points) идентифицируют протокол верхнего уровня, для которого предназначен пакет. Протоколам присвоены шестнадцатеричные значения, которые и записываются в поля DSAP и SSAP пакета. Уровень LLC выполняет адресацию и управляет каналом связи. На этом уровне принимается решение о том, какой механизм следует использовать для адресации станций в среде передачи и управления обменом данными между машинами отправителя и получателя. Длина (Length, L) — 2-байтовое поле, которое определяет длину поля данных в кадре. Поле данных (Data) может содержать от 0 до 1500 байт. Но если длина поля меньше 46 байт, то используется следующее поле — поле заполнения, чтобы дополнить кадр до минимально допустимого значения в 46 байт. Поле заполнения (Padding) состоит из такого количества байт заполнителей, которое обеспечивает минимальную длину поля данных в 46 байт. Это обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Поле контрольной суммы (Frame Check Sequence, FCS) состоит из 4 байт, содержащих контрольную сумму. Это значение вычисляется по алгоритму CRC-32.

Кадр Raw 802.3, называемый также кадром Novell 802.3, представлен на рис. 21. Из рисунка видно, что это кадр подуровня MAC стандарта 802.3, но без вложенного кадра подуровня LLC. Компания Novell долгое время не использовала служебные поля кадра LLC в своей операционной системе NetWare из-за отсутствия необходимости идентифицировать тип информации, вложенной в поле данных, так как там всегда находился пакет протокола IPX, долгое время бывшего единственным протоколом сетевого уровня в операционной системе (ОС) NetWare. Теперь, когда необходимость идентификации протокола верхнего уровня появилась, компания Novell стала использовать возможность инкапсуляции в кадр подуровня MAC кадра LLC, то есть использовать стандартные кадры 802.3/LLC. Такой кадр компания обозначает теперь в своих операционных системах как кадр 802.2, хотя он является комбинацией заголовков 802.3 и 802.2.

Кадр Ethernet DIX, называемый также кадром Ethernet II, имеет структуру (рис. 21), совпадающую со структурой кадра Raw 802.3. Однако 2-байтовое поле Длина кадра Raw 802.3 в кадре Ethernet DIX используется в качестве поля типа протокола. Это поле, теперь получившее название Type (Т) или EtherType, предназначено для тех же целей, что и поля DSAP и SSAP кадра LLC — для указания типа протокола верхнего уровня, вложившего свой пакет в поле данных этого кадра.

Для устранения разнобоя в кодировках типов протоколов, сообщения которых вложены в поле данных кадров Ethernet, комитетом 802.2 была проведена работа по дальнейшей стандартизации кадров Ethernet. В результате появился кадр Ethernet SNAP (SNAP — SubNetwork Access Protocol, протокол доступа к подсетям). Кадр Ethernet SNAP (рис. 21) представляет собой расширение кадра 802.3/LLC за счет введения дополнительного заголовка протокола SNAP, состоящего из двух полей: OUI и Type. Поле Type состоит из 2-х байт и повторяет по формату и назначению поле Type кадра Ethernet II (то есть в нем используются те же значения кодов протоколов). Поле OUI (Organizationally Unique Identifier) определяет идентификатор организации, которая контролирует коды протоколов в поле Type. С помощью заголовка SNAP достигнута совместимость с кодами протоколов в кадрах Ethernet II, а также создана универсальная схема кодирования протоколов.

Спецификация IEEE 802.3u, утвержденная в 1995 году, определяет протокол Канального уровня для сетей, функционирующих со скоростью 100 Мбит/с, что в десять раз выше скорости обычного, классического Ethernet. Обычно его называют Fast Ethernet или 100BaseT. Fast Ethernet быстро стал промышленным стандартом для монтажа новых ЛВС в основном за счет того, что он значительно улучшает производительность сети, а изменения относительно исходного Ethernet при этом минимальны. Ethernet оставляет неизменными два из трех определяющих элементов сети Ethernet. Новый протокол использует такой же формат кадра, как IEEE 802.3 и тот же механизм управления доступом к среде CSMA/CD. Усовершенствования, которые позволяют увеличить пропускную способность, заключаются в нескольких элементах конфигурации средств Физического уровня, включая типы применяемого кабеля, длину сегментов и допустимое количество концентраторов.

Официальный стандарт 802.3u установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия:

· 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна;

· 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type 1;

· 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5.

Коаксиальный кабель, давший миру первую сеть Ethernet, в число разрешенных сред передачи данных новой технологии Fast Ethernet не попал. Это общая тенденция многих новых технологий, поскольку на небольших расстояниях витая пара категории 5 позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коаксиальный кабель, но сеть получается более дешевой и удобной в эксплуатации. На больших расстояниях оптическое волокно обладает гораздо более широкой полосой пропускания, чем коаксиал, а стоимость сети получается ненамного выше, особенно если учесть высокие затраты на поиск и устранение неисправностей в крупной кабельной коаксиальной системе. Отказ от коаксиального кабеля привел к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах, как и сети 10Base-T/10Base-F. Основным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитным Ethernet.

Тем не менее, это обстоятельство не очень препятствует построению крупных сетей на технологии Fast Ethernet. Дело в том, что середина 90-х годов отмечена не только широким распространением недорогих высокоскоростных технологий, но и бурным развитием локальных сетей на основе коммутаторов. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (100 метров между сетевым адаптером и коммутатором и 5 метров между коммутаторами). Поэтому при создании магистралей локальных сетей большой протяженности технология Fast Ethernet также активно применяется, но только в полнодуплексном варианте, совместно с коммутаторами.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник