Ethernet

História Ethernetu

• História Ethernetu sa začala na Hawaii, keď na tamojšej univerzite vytvorili rádiovú sieť ALOHA na prepojenie ostrovov

• Bola prapredkom všetkých sietí so zdieľaným médiom.

• Sieť Ethernet vznikla v stredisku PARC (Palo Alto Research Center) na prepojenie počítačov v polovici 70 rokov.

• Sieť pracovala s rýchlosťou 2,94 Mb/s (autori Bob Metcalfe a David Boggs z firmy Xerox), neskôr bola v spolupráci firiem DEC, Intel a Xerox zrýchlená na 10 Mb/s (DIX Ethernet, 1980).

Odkiaľ pochádza názov Ethernet ?

• Pôvodná kresba Roberta M. Metcalfa pri prezentácii Ethernetu na National Computer Conference v júni 1976

• Bob Metcalfe si spomenul na starú teóriu z 19. storočia o všetkoprestupujúcom "etheri", ktorým sa šíria elektromagnetické vlny a tak kvôli tejto podobe so všesmerovým vysielaním, použitým pri novej technológii, nazval ju "Ether"netom.

Špecifikácia IEEE 802.3• ďalší vývoj Ethernetu určovala pracovná skupina IEEE 802.3 Working Group, ktorá predložený návrh štandardu DIX Ethernet prijala s úpravou hlavičky dátového rámca ako štandard 802.3 • Tento štandard stále žije a vyvíja sa v rámci IEEE až do dnešnej 10gigabitové podoby na rozdiel od DIX Ethernetu (tiež Ethernet II )

• Pôvodný štandard 802.3 z roku 1985 používal iba koaxiálny kábel hrubý (Thick Ethernet). Segment mohol byť dlhý až 500 m, viac segmentov mohlo byť propojených opakovačmi

Ethernet – technológia LAN

• Pracuje v dvoch spodných vrstvách OSI modelu (datalinková a fyzická vrstva )

• Datalinková vrstva je rozdelená na dve podvrstvy : LLC – Logical Link Control ( horná ) MAC – Media Access Control ( spodná )

Obmedzenie a funkcia vrstiev

fyzická vrstva datalinková vrstva

nevie komunikovať s vyššími vrstvami

komunikuje s vyššími vrstvami pomocou podvrstvy LLC

nevie identifikovať jednotlivé počítače

používa adresovanie na identifikáciu zariadení

rozoznáva iba tok bitov ( jednotiek a núl )

používa rámcovanie (framing) na usporiadanie bitov do skupín

Nevie určiť zdroj vysielania v prípade súčasného vysielania viacerých zariadení

používa systém prístupu MAC na identifikáciu zdrojov vysielania

Datalinková vrstva - jej podvrstvy

Úloha vrstvy Logic Link Control

• Vytvára spojenie s hornými vrstvami OSI modelu• Zapúzdruje ( enkapsuluje ) sieťové pakety do dátových

rámcov ( frames )• Identifikuje protokol sieťovej vrstvy• Je relatívne nezávislá na fyzickom zariadení• LLC je implementovaná v softvéri, je to vlastne

softverový driver sieťovej karty v PC• Softverový driver je program, spolupracujúci s

hardvérom na sieťovej karte, cez ktorú prechádzajú dáta medzi médiom a MAC vrstvou

Datalinková vrstva - jej podvrstvy

Úloha vrstvy Media Access Control (MAC)

• Podáva na a zbiera dáta z konkrétneho média• Ohraničuje jednotlivé dátové rámce• Zabezpečuje adresáciu dátových rámcov.Každá hlavička

dátového Ethernetového rámca obsahuje fyzickú adresu (MAC) zariadenia, ktorá umožňuje dodať rámec na miesto určenia

• Detekuje vzniknuté chyby. V traileri sa uschováva CRC kód obsahu rámca, ktorý sa porovnáva s CRC kódom pred vyslaním rámca. Pri zhode kódov sú dáta v poriadku

Štruktúra Ethernetového rámca

Porovnanie štruktúry Ethernet rámca a rámca podľa špecifikácie 802.3 Veľkosť polí v

bajtoch

Celá logika protokolu Ethernetu je implementována v obvodoch sieťového adaptéru. Protokolový paket má pevný formát, s dátovým poľom v rozmedzí 46 - 1500 bajtov

Štruktúra Ethernetového rámcapreambula• – 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010• – synchronizácia u 10Mb/s Ethernetu, rýchlejšie Ethernety sú synchrónne

oddeľovač štartu (Start of Frame Delimiter)• – 10101011• – ukončenie synchronizácie

cieľová adresa ( Destination Address )• – unicast - jeden cieľ• – multicast - viacero cieľov• – broadcast - cieľom sú všetky stanice

Štruktúra Ethernetového rámca

zdrojová adresa ( Source Address ) – unicast adresa zdroja

dĺžka/typ – dĺžka dát alebo použitý protokol 3.sieťovej vrstvy

dáta – bližšie nešpecifikované užívateľské dáta a režijné dáta vyšších vrstiev

kontrolné pole ( Frame Check Sequence ) – CRC hodnota rámca sa vypočíta v zdroji aj v cieli. Ak sa nerovná, nastala chyba

Prístupová metóda Ethernetu

CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

• – vysiela a prijíma rámce• – dekóduje dáta a kontroluje, či ich treba poslať vyšším

vrstvám• – zisťuje chyby v dátových rámcoch a na sieti

Prístupová metóda Ethernetu

Načúvajú pred vysielaním – zachytia nosný signál

Nosný signál

postup činnosti :– stanica, ktorá chce vysielať počúva aktivitu na médiu

– ak je médium obsadené, počká náhodný čas a opäť počúva

– ak je médium voľné, začne vysielať a počúva aktivitu na médiu• ak nenastala kolízia, stanica dovysiela a prejde do počúvacieho módu

• neexistuje žiadna priorita pri poradí vysielania

• ak naraz začalo vysielať viac staníc, nastane kolízia (vyššie napätie namédiu), stanice chvíľu pokračujú vo vysielaní, aby všetky ostatné stanicepostrehli kolíziu. Potom prestanú vysielať, počkajú náhodný čas (vypočítanýbackoff algoritmom) a pokúsia sa vysielať znovu.

Zdieľané médium Ethernetu

Všetky nody zdieľajú médium. Aby prijali dáta, ktoré im boli vyslané, musia mať unikátnu adresu ( MAC adresa )