Протоколы и стандарты в ТКМ

Протоколы и стандарты в ТКМ

Протоколы и стандарты в ТКМ

Цель: Изучить назначение, применение и содержание протоколов технологии Ethernet. Систематизация знаний протоколов технологии Ethernet.

ethernet сеть стандарт

1.      Приведите и поясните определение Ethernet

([ˈiːθərˌnɛt] от англ. ether [ˈiːθər] «эфир») - семейство технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде - на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.

2.      Приведите краткую историю появления протоколов технологии Ethernet.

Технология Ethernet была разработана вместе со многими первыми проектами корпорации Xerox PARC. Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года. В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.

3.     
Для какого вида сетей преимущественно используются протоколы семейства Ethernet?

Существует несколько форматов Ethernet-кадра:

Первоначальный Version I (больше не применяется).Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) - наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом Интернет.

Наиболее распространенный формат кадра Ethernet II:

Novell - внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).

Кадр IEEE 802.2 LLC.

Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.

Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.

4.      Приведите краткую характеристику двухканальных подуровней

·   логической передачи данных (LLC),

·        управления доступом к среде (MAC).

Уровень LLC отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.

Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол уровня MAC может применяться с любым протоколом уровня LLC, и наоборот.

5.      Приведите следующие основные характеристики Ethernet

·   топология сети;

·        метод доступа;

·        среда передачи данных;

·        максимальная длина сети (без мостов);

·        максимальное расстояние между узлами сети;

·        максимальное количество узлов;

·        максимальное количество коаксиальных сегментов сети;

·        максимальная длина сегмента;

·        максимальное число повторителей между любыми станциями сети;

·        максимальная пропускная способность,

·        максимальное количество РС в сети.

) На рисунке показана общая структура локальной сети с использованием звездообразной топологии, которая на сегодняшний день является наиболее распространенной.

Сеть Ethernet с использованием звездообразной топологии

) В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (multiply-access,MA).

) Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:

Base-5 - коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемый "толстым" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 500 метров (без повторителей).

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

Base-F - оптоволоконный кабель. Топология аналогична стандарту на витой паре. Имеется несколько вариантов этой спецификации - FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.

) Максимальная длинна кабельного сегмента (то есть самый длинный кусок кабеля) - не более 100 м. Минимальная длинна кабельного сегмента - не менее 2.5 м. Максимальная длинна сети (самая длинная трасса прохождения сигнала) - не более 2500 м.

) Максимальное число станций в сети - 1024

) Максимальная длина сегмента сети не более 500 метров.

) Максимальное расстояние передачи данных без повторителя - 1 км.

) Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet для кадров максимальной длины составляет 813 кадр/с.

) Максимальное количество РС в кольце - 260.

6.      Приведите описание и дату принятия следующих стандартов: Experimental Ethernet, IEEE 802.3, 802.3a, 802.3i, 802.3j, 802.3u, 802.3z, 802.3ab, 802.3an, 802.3ad, 802.3x и других на ваш взгляд, наиболее применяемых разновидностей Ethernet

Ethernet - 1972г. Скорость передачи; 2,94 Мбит/с (367 кБайт/с) через коаксиальную шину (кабель)802.3 - 1983г.10BASE5 10 Мбит/с (1,25 МБайт/с) через толстый коаксиальный кабель (аналогичен Ethernet II, за исключением замены поля типа на поле «размер» и добавлением LLC заголовка IEEE 802.2), следующего за заголовком IEEE 802.3.

.3a - 1985г. 10BASE2 10 Мбит/с (1,25 МБайт/с) через тонкий коаксиальный кабель

.3i - 1990г. 10BASE-T 10 Мбит/с (1,25 МБайт/с) через витую пару (3-й категории)

.3j - 1993г. 10BASE-F 10 Мбит/с (1,25 МБайт/с) через оптическое волокно

.3u - 1995г. 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet, 100 Мбит/с (12,5 МБайт/с), автосогласование скорости (совместимость с IEEE 802.3i)

.3z - 1998г. 1000BASE-X GigabitEthernet через волоконно-оптический кабель; 1 Гбит/с (125 МБайт/с)

.3ab - 1999г. 1000BASE-T GigabitEthernet по витой паре; 1 ГБит/с (125 МБайт/с)

.3an - 2006г. 10GBASE-T 10 Gbit/s (1,25 ГБайт/с) Ethernet по неэкранированной витой паре(UTP)

.3ad - 2000г. Агрегация каналов

.3x - 1997г. поддержка полнодуплексной связи; совместимость с DIX

7.      Приведите физические спецификации технологии Ethernet: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F

·        10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») - используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 185 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.

·        10BASE-T, IEEE 802.3i - для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.

·        10BASE-F, IEEE 802.3j - Основной термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов, использующих оптический кабель на расстоянии до 2 километров.

8.      Приведите и поясните структуру одного из форматов кадра Ethernet

Стандарт 802.3 (или кадр Novell 802.2) определяет восемь полей заголовка:

·              Поле преамбулы состоит из семи байтов синхронизирующих данных. Каждый байт содержит одну и ту же последовательность битов - 10101010. При манчестерском кодировании эта комбинация представляется в физической среде периодическим волновым сигналом. Преамбула используется для того, чтобы дать время и возможность схемам приемопередатчиков (transceiver) прийти в устойчивый синхронизм с принимаемыми тактовыми сигналами.

·              Начальный ограничитель кадра состоит из одного байта с набором битов 10101011. Появление этой комбинации является указанием на предстоящий прием кадра.

·              Адрес получателя - может быть длиной 2 или 6 байтов (MAC-адрес получателя). Первый бит адреса получателя - это признак того, является адрес индивидуальным или групповым: если 0, то адрес указывает на определенную станцию, если 1, то это групповой адрес нескольких (возможно всех) станций сети. При широковещательной адресации все биты поля адреса устанавливаются в 1. Общепринятым является использование 6-байтовых адресов.

·              Адрес отправителя - 2-х или 6-ти байтовое поле, содержащее адрес станции отправителя. Первый бит - всегда имеет значение 0.

·              Двухбайтовое поле длины определяет длину поля данных в кадре.

·              Поле данных 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 допустимой длины.

·              Поле заполнения состоит из такого количества байтов заполнителей, которое обеспечивает определенную минимальную длину поля данных (46 байт). Это обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Если длина поля данных достаточна, то поле заполнения в кадре не появляется.

·              Поле контрольной суммы - 4 байта, содержащие значение, которое вычисляется по определенному алгоритму (полиному CRC-32). 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.

9.      Приведите аббревиатуру международных стандартов ИСО (де-юре), построенных на основе стандартов IEEE (802.1 - 802.11)

На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3

GARP Generic Attributes Registration Protocol - 802.1

Заключение

Изучили назначение, применение и содержание протоколов и содержание протоколов технологии Ethernet, а также систематизацию знаний протоколов технологии Ethernet.

Изучили характеристику Ethernet и его подуровней, физические спецификации технологии Ethernet.