Skupina IEEE 802. Institute of Electrical and Electronics Engineers skupina 802: standardy pro lokální sítě. podvrstvy

Transkript

1 Ethernet

2 Vznik Ethernetu 1980 DIX konsorcium (Digital, Intel, Xerox) určen pro kancelářské aplikace sběrnicová topologie na koaxiálním kabelu přístup k médiu řízen CSMA/CD algoritmem přenosová rychlost 10 Mb/s později IEEE nekompatibilní alternativa Ethernet v2 některé prvky přizpůsobeny IEEE (ale stále nekompatibilní)

3 Skupina IEEE 802 Institute of Electrical and Electronics Engineers skupina 802: standardy pro lokální sítě CSMA/CD (Ethernet) Token Ring bezdrátové sítě podvrstvy MAC Medium Access Control, konkrétní technologie LLC Logical Link Control (802.2), sjednocuje

4 Ethernet na kroucené dvojlince standardní řešení hvězdicová topologie uprostřed hub (rozbočovač) nebo switch (přepínač) PC PC PC PC hub/switch max. 100 m PC

5 Historie: koaxiální kabel segment PC PC PC terminátor tlustý kabel: vampýří připojení (bez přerušení), transceiver na segmentu, počítač připojen AUI kabelem (až 50 m) tenký kabel (cheapernet): BNC konektory, segment přiveden až k počítači, levnější, choulostivé (rozpojením segmentu přestává fungovat)

6 Formát rámce bajty preambule cíl odesilatel délka typ preambule: data CRC zde se liší Ethernet2 od IEEE cíl, odesilatel: adresy příjemce a odesilatele délka: délka nesených dat (IEEE 802.3) typ: druh přepravovaných dat (Ethernet 2) data: nesená informace, případně doplněna vatou CRC: kontrolní součet

7 Adresy 48 bitů (6 bajtů) zapisovány jako 6 dvojic šestnáctkových číslic: C3-67-A8-3F celosvětově jednoznačné první polovinu přiděluje výrobci centrální autorita druhou polovinu přiděluje výrobce a ručí za její jednoznačnost

8 Algoritmus CSMA/CD Carrier Sense with Multiple Access and Collision Detection popisuje chování při odesílání rámce vysílající: chvíli naslouchá je-li volno, začne vysílat (jinak čeká na uvolnění) při vysílání zároveň naslouchá hlídá kolizi kolize: vysílá několik stanic zároveň, data poškozena

9 Algoritmus CSMA/CD chování vysílajícího (pokračování): dojde-li ke kolizi, podrží vysílání signálu po dobu odeslání minimálního rámce, pak zastaví, počká náhodnou dobu t a opakuje pokus max. 16 pokusů, pak ohlásí nahoru chybu určení doby t k při k-tém pokusu: t k = n t 0 t 0 = 51,2 s (čas odvysílání minimálního rámce 512 b) n náhodné číslo z intervalu <0,2 k ) pokud k<10, z intervalu <0,2 10 ) jinak tzv. binary exponential backoff

10 Kolizní okénko jakmile signál obsadí médium, nemůže ke kolizi dojít kolizní okénko od začátku vysílání do obsazení celého média, jedině tehdy může dojít ke kolizi čas obsazení média < čas vysílání nejkratšího rámce, jinak hrozí neobjevené kolize problém zrychlování

11 Důsledky CSMA/CD s opakovanými neúspěchy stanice ředí své další pokusy větší šance na úspěch odvysílání není zaručeno každá kolize znamená určitý promarněný čas (data byla poškozena, musí se opakovat) v době největšího zájmu přibývá kolizí a efektivita využití média tak klesá využití závisí na velikosti rámců

12 Hub versus switch hub (rozbočovač) co přijde z jednoho kabelu, pošle do všech ostatních regeneruje signál (jakmile pozná 0/1, posílá dál) switch (přepínač) inteligentní, pošle jen do kabelu obsahujícího adresáta store and forward načte rámec, analyzuje hlavičku a odvysílá do příslušného kabelu odděluje kolizní domény (počítače na kabelu A nesoutěží o médium s počítači na kabelu B)

13 Jak pracuje switch automatická konfigurace z adresy odesilatele se dozví, kde kdo sedí rámce určené neznámému adresátovi pošle všem (pravděpodobně se vzápětí z odpovědi dozví kde je) problém s cykly (redundancí) v síti: řeší algoritmus spanning tree některé linky deaktivuje a vytvoří strom pokrývající síť při výpadku obnoví problémy s kompatibilitou

14 Duplexní provoz (full duplex) připojením počítačů ke switchi mizí sdílení média lze zavést paralelní provoz oběma směry a nepoužívat CSMA/CD jakmile má rámec, odvysílá jej paralelně přijímá data přicházející z druhé strany všechny současné karty a switche podporují autodetekce nebo ruční nastavení

15 IEEE 802.3u (1995) rychlost 100 Mb/s Fast Ethernet maximum prvků převzato z Ethernetu formát rámce, CSMA/CD shodná logika software vyšších vrstev beze změn vzdálenost hub počítač max. 100 m, na cestě mezi dvěma počítači max. 3 huby 10 m od sebe dosah 220 m (kvůli detekci kolizí) zařízení pod obojí, automaticky rozpozná 10/100

16 Média pro Fast Ethernet 100BASE-TX 2 páry UTP kategorie 5 100BASE-T4 4 páry UTP kategorie 3, 4, 5 100BASE-FX optické vlákno standardní značení IEEE: 100BASE-TX přenosová rychlost v základním pásmu typ (médium)

17 Gigabitový Ethernet IEEE 802.3z (optika), 802.3ab (UTP) 1998 rychlost 1 Gb/s opět stejný formát rámců a CSMA/CD (spíše symbolicky, používá se full duplex) modul pro média GBIC vícevidové vlákno m (podle typu) jednovidové vlákno 2 km (80 km s GBIC-ZX) UTP kategorie 5 25 m

18 Desetigigabitový Ethernet IEEE 802.3ae (2002) rychlost 10 Gb/s zachovává formát rámce, mizí CSMA/CD komunikace bude plně duplexní zatím jen optická vlákna a laser (i pro vícevidové) vícevidové 30 m (62,5 µm) až 300 m (speciální vlákno) jednovidové 10 km nebo 40 km