Файл: 1. Технология dns.docx

Рисунок 2.1.5 – Передача сообщения по сети

18 Протокол Ethernet
Протокол Ethernet

Ethernet (от англ. ether “эфир”) – пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей, разработанная Робертом Метклафом в компании Xerox. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, Token ring и FDDI.

Технология Ethernet разделяется на две совершенно разные технологии: классический Ethernet и коммутируемый Ethernet.

Классический Ethernet – изначально использовавшийся вариант, разрабатывался для работы в сетях с общей средой передачи данных и использовал топологию типа общая шина (Bus). Эта технологии использовалась с первого варианта Ethernet, имеющего скорость передачи 10 Мбит/с, и поддерживалась до стандарта Gigabit Ethernet.

В технологии Ethernet, работающей на разделяемой среде, одновременно только одно устройство могло осуществлять передачу, так как если два и более устройств начинали передавать свои данные по общей шине, то возникала коллизия, не позволяющая сети нормально функционировать. По этим причинам была реализована технология, которая управляла процессом передачи данных – CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий.

Перед передачей данных устройство в сети Ethernet прослушивало среду передачи на наличие несущей, если линия была свободна, то передача начиналась. Передающие узлы, обнаружив коллизию, прекращали передачу данных, после чего повторную попытку передачи делали через случайный интервал времени (каждый через свой) после освобождения линии.

19 Технологии Ethernet. Их особенности
Протокол Ethernet

Ethernet (от англ. ether “эфир”) – пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей, разработанная Робертом Метклафом в компании Xerox. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, Token ring и FDDI.

Технология Ethernet разделяется на две совершенно разные технологии: классический Ethernet и коммутируемый Ethernet.

---

Классический Ethernet – изначально использовавшийся вариант, разрабатывался для работы в сетях с общей средой передачи данных и использовал топологию типа общая шина (Bus). Эта технологии использовалась с первого варианта Ethernet, имеющего скорость передачи 10 Мбит/с, и поддерживалась до стандарта Gigabit Ethernet.

В технологии Ethernet, работающей на разделяемой среде, одновременно только одно устройство могло осуществлять передачу, так как если два и более устройств начинали передавать свои данные по общей шине, то возникала коллизия, не позволяющая сети нормально функционировать. По этим причинам была реализована технология, которая управляла процессом передачи данных – CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий.

Перед передачей данных устройство в сети Ethernet прослушивало среду передачи на наличие несущей, если линия была свободна, то передача начиналась. Передающие узлы, обнаружив коллизию, прекращали передачу данных, после чего повторную попытку передачи делали через случайный интервал времени (каждый через свой) после освобождения линии.

Коммутируемый Ethernet – вариант технологии, применяющийся в настоящее время и использующий топологию сетей типа точка-точка. Данная технология реализуется благодаря появлению в сетях коммутаторов. Коммутатор использует адресную информацию в заголовке кадра (МАС-адрес) и организует независимые виртуальные каналы между портами, к которым подключена пара узлов, образующая соединение точка-точка.

Благодаря коммутаторам Ethernet пропала необходимость в технологии CSMA/CD, так как для каждого устройства выделяется свой канал связи, также появилась возможность использовать дуплексный режим передачи.

В модели взаимодействия открытых систем OSI, Ethernet функционирует на физическом и канальном уровне. Причем канальный уровень разделен на 2 подуровня: LLC (Logical Link Control) – подуровень логической передачи данных и MAC (Media Access Control) – подуровень управления доступом к среде.

На физическом уровне технология Ethernet определяет правила передачи сигналов по трем разным типам кабелей: коаксиальному кабелю, витой паре и оптоволокну. Канальный уровень модели описывает формат кадров (рисунок 2.2.1) и протоколы управления доступом к среде.

На канальном уровне для передачи данных используются кадры Ethernet. В Ethernet существует два основных формата кадров:

Ethernet II (

---

Ethernet DIX) – фирменный стандарт Ethernet компаний DEC, Intel и Xerox; кадр Ethernet II не отражает разделения канального уровня Ethernet на подуровни LLC и MAC, его поля поддерживают функции обоих уровней;

IEEE 802.3/LLC – стандарт Ethernet; построен в соответствии с принятым разбиением функций канального уровня на подуровни MAC и LLC, поэтому результирующий кадр является вложением кадра LLC, определяемого стандартом 802.2, в кадр MAC, определяемый стандартом 802.3.



Рисунок 2.2.1 – Формат кадра Ethernet II

Рассмотрим поля представленного на рис. 2.2.1 формата кадра Ethernet II.

Preamble – Поле преамбулы, используется для того, чтобы дать время и возможность приемопередатчикам войти в устойчивый синхронизм с принимаемыми сигналами. Каждый байт содержит одну и ту же последовательность битов – 10101010.

SFD – Начальный ограничитель кадра (Start of Frame Deimiter) состоит из одного байта с набором битов 10101011. Появление этой комбинации является указанием на предстоящий прием кадра.

Destination Adress (DA) – Адрес получателя (физический адрес сетевой карты - MAC-адрес получателя). Первый бит адреса получателя – это признак того, является адрес индивидуальным (unicast) или групповым (multicast): «0» – адрес указывает на индивидуальный адрес, «1» – это групповой адрес нескольких станций сети. При широковещательной адресации все биты поля адреса устанавливаются в 1 (MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF).

Source Address (SA) – Адрес отправителя, 6-ти байтовое поле, содержащее MAC-адрес отправителя. Первый бит всегда имеет значение 0. В первых трех байтах MAC-адреса содержится код производителя сетевого адаптера, присвоенный IEEE. В остальных трех байтах – адрес собственно устройства (сетевой карты).

Type – Тип пакета, в данном поле содержится шестнадцатеричный код о типе протокола вышестоящего уровня. Значения для некоторых распространенных сетевых протоколов: 0x0800 для IPv4, 0x0806 и 0x86DD – для IPv6.

Data – Поле передаваемых данных, содержит данные кадра. Чаще всего это информация, нужная протоколам верхнего уровня. Данное поле не имеет фиксированной длины. Если длина пользовательских данных меньше 46 байт, то это поле дополняется до минимального размера байтами заполнения. Эта операция требуется для корректной работы метода доступа Ethernet.

FCS – Поле контрольной последовательности (Frame Check Sequence) содержит значение, которое вычисляется по определенному алгоритму в процессе кодирования содержимого кадра помехоустойчивым циклическим кодом. После получения кадра принимающая станция выполняет собственное вычисление контрольной последовательности для этого кадра, сравнивает полученное значение с принятым значением поля FCS и, таким образом, определяет, не искажен ли полученный кадр.

---

Протокол Fast Ethernet

Технология Fast Ethernet (100 Мбит/с) – это развитие технологии Ethernet, работающей на скорости 10 Мбит/с. Особенности построения и требования к Fast Ethernet описаны в стандарте IEEE 802.3u, который является дополнением к существующему стандарту 802.3. Уровни MAC и LLC технологии Fast Ethernet, т. е. структура кадров и доступ к среде передачи, остались неизменными, все отличия касаются только физического уровня технологии Fast Ethernet.

Время передачи кадров Fast Ethernet в 10 раз меньше времени передачи в технологии 10 Мбит/с Ethernet: межбитовый интервал составляет 10 нс вместо 100 нс, а межкадровый интервал - 0.96 мкс вместо 9.6 мкс.

Организация физического уровня технологии Fast Ethernet является модульной. Это объясняется тем, что технология Fast Ethernet изначально была рассчитана на применение различных типов физической среды и кодирования, модульность физического уровня позволяет достичь этой цели достаточно легко. Различные же варианты физической среды Ethernet 10 Мбит/с разрабатывались разными организациями в разное время, отсюда и отсутствие гибкости в построении физического уровня. Модульный подход был впоследствии применен и во всех других, более скоростных, вариантах Ethernet, включая 100G Ethernet.

Fast Ethernet поддерживает три варианта физической среды:

• 
  волоконно-оптический многомодовый кабель (два волокна);
  
• 
  витая пара категории 5 (две пары);
  
• 
  витая пара категории 3 (четыре пары).
  

Официальный стандарт 802.3u установил три различные спецификации для физического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия: 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-FX. Все версии обладают одинаковой скоростью передачи – 100 Мбит/с, но используют разную среду передачи.

Протокол Gigabit Ethernet

В данной технологии, так же как в Fast Ethernet, была сохранена преемственность с технологией Ethernet: практически не изменились форматы кадров, сохранился метод доступа CSMA/CD в полудуплексном режиме. На логическом уровне используется кодирование 8B/10B.

Для поддержания различных физических сред физический уровень Gigabit Ethernet имеет такую же модульную структуру, как и физический уровень Fast Ethernet, с тем отличием, что вместо интерфейса MII в нем применяется интерфейс GMII (Gigabit MII), работающий на скорости 1 Гбит/с.

Современные сети Gigabit Ethernet, как правило, строятся на основе коммутаторов и работают в полнодуплексном режиме. В этом случае говорят не о диаметре сети, а о длине сегмента, которая определяется физической средой передачи данных.

---

Для передачи данных по многомодовому волоконно-оптическому кабелю стандарт предписывает применение излучателей, работающих на двух длинах волн: 850 и 1300 нм. Применение светодиодов с длиной волны 850 нм объясняется тем, что они намного дешевле, чем светодиоды, работающие на волне 1300 нм, хотя при этом максимальная длина кабеля уменьшается, так как затухание многомодового оптоволокна на волне 850 нм более чем в два раза выше, чем на волне 1300 нм.
20. Протокол IPv4
Протокол IP (Internet Protocol) используется маршрутизатором, чтобы определить, к какой подсети принадлежит получатель. Свой уникальный IP-адрес есть у каждого сетевого устройства, при этом в глобальной сети не может существовать два устройства с одинаковым IP. Протокол имеет две действующие версии, первая из которых — IPv4 (IP version 4, версии 4) — была описана в 1981 году.

IPv4 предусматривает назначение каждому устройству 32-битного IP-адреса, что ограничивало максимально возможное число уникальных адресов 4 миллиардами (2^32). В более привычном для человека десятичном виде IPv4 выглядит как четыре блока (октета) чисел от 0 до 255, разделенных тремя точками. Первый октет IP-адреса означает класс сети, классов всего 5: A, B, C, D, E. Gри этом адреса сети D являются мультикастовыми, а сети E вообще не используются.

Рассмотрим, например, IPv4 адрес класса С 223.135.100.7. Первые три октета определяют класс и номер сети, а последний означает номер конечного устройства. Например, если необходимо отправить информацию с компьютера номер 7 с IPv4 адресом 223.135.100.7 на компьютер номер 10 в той же подсети, то адрес компьютера получателя будет следующий: 223.135.100.10.
21. Протоколы IPv4 и IPv6. Их отличия
Маска подсети и IP-адреса



Маска подсети помогает маршрутизатору понять, как и куда передавать пакет. Подсетью может являться любая сеть со своими протоколами. Маршрутизатор передает пакет напрямую, если получатель находится в той же подсети, что и отправитель. Если же подсети получателя и отправителя различаются, пакет передается на второй маршрутизатор, со второго на третий и далее по цепочке, пока не достигнет получателя.

Протокол IP (Internet Protocol) используется маршрутизатором, чтобы определить, к какой подсети принадлежит получатель. Свой уникальный IP-адрес есть у каждого сетевого устройства, при этом в глобальной сети не может существовать два устройства с одинаковым IP. Протокол имеет две действующие версии, первая из которых — IPv4 (IP version 4, версии 4) — была описана в 1981 году.

---