|
2.2.3 Методы управление доступа к среде передачи
Для передачи данных между коммутаторами в сети используются два режима:
1. Полнодуплексный режим;
2. Полудуплексный режим.
В полнодуплексном происходит одновременная отправка и получения данных в обе
стороны без перебоев. В полудуплексном режиме в один момент времени устройство воз-
можно либо отправлять, либо получать данные.
Для передачи данных важно, чтобы настройки режима передачи и скорости между
устройствами совпадало.
Как мы выяснили ранее, в некоторых сетевых топологиях множество узлов используют
одни общий канал для передачи информации при работе. И в любой момент может возникнуть
ситуация, когда несколько устройств, работающих в полудуплексном режиме, одновременно
пытаются отправить или получить данные, используя одну и ту же среду передачи. Для регу-
лирования доступа к среде устройств существует метод множественного доступа:
1. CSMA/CD;
2. CSMA/CA.
При использовании метода CSMA/CD коллизии могут быть обнаружены при сравне-
нии передаваемой и получаемой информации. Если они будут различаться между собой, то
другая передача накладывается на текущую (это и будет проявлением коллизии) и передача
прерывается немедленно. Посылается сигнал преднамеренной помехи, что вызывает задержку
передачи всех передатчиков на произвольный интервал времени, снижая при этом вероятность
коллизии во время повторной попытки.
Метод CSMA/CA используется в беспроводных сетях. Как и CSMA/CD, метод CSMA/
CA может обнаруживать коллизии в переданной информации. Так же данный метод позволяет
избежать появления коллизии за счет ожидания устройством своей очереди перед отправкой
кадра.
И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
32
2.2.4 Протокол Ethernet
Протокол Ethernet на сегодняшний день является самым распространенным протоколом
создания локальных сетей с применением медных кабелей. Был разработан в 1973 году инже-
нером Робертом Меткалфом. Данная технология может поддерживать передачу данных на раз-
ных скоростях: от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. Ethernet определяется протоколами как физического
уровня, так и канального и опирается на два подуровня канального уровня: протокол управле-
ния логического канала (LLC) и подуровень управления доступа к среде (MAC).
Задачи подуровня MAC:
1. Инкапсуляция данных – добавление кадра третьего уровня и обеспечение адресации
второго уровня. При формировании добавляются в кадр заголовок и концевик.
2. Управление доступом к среде передачи данных отвечает за размещение кадров
в этой среде и удаление из нее кадров. Он напрямую с первым физическим уровнем стека OSI.
Инкапсуляция данных выполняет следующие функции:
1. Обнаружение ошибок благодаря добавлению в концевик поля для проверки всего
кадра на ошибки;
2. Разграничение кадров, для которого добавляются разделители в кадр. С их помо-
щью определяются биты, из которого состоит определенный кадр. Разграничивающие биты
обеспечивают синхронизацию между передающими и получающими узлами.
3. Адресация. Процесс инкапсуляции содержит единицу данных протокола третьего
уровня (IPv4 или IPv6), а также обеспечивает адресацию для канального второго уровня.
При работе в полудуплексном режиме в LAN-сетях, основанных на Ethernet, могут воз-
никать коллизии, которые решаются методом множественного доступа CSMA/CD.
Кадр Ethernet должен иметь минимальный размер в 64 байта информации, а максималь-
ный размер – 1518 байт. Данные ограничения объясняются следующим образом: 64 байта
являются минимальным объемом информации, передаваемой каналу, так как данных объем
является достаточным для проверки кадра на коллизии с помощью CSMA/CD, а при кадре,
большем 1518 байт, повышается вероятность возникновения ошибок и коллизии, что может
вызвать трудности при передачи информации целиком.
Кадр размером меньшем 64 байт называются карликовыми (runt), а кадры разме-
ром большем 1518 байт называются Jumbo-кадрами. Подобного рода кадры отбрасываются
устройством автоматически при его поступлении так как считается, что они были образованы
в результате коллизии.
Кадр Ethernet выглядит как на рисунке 23 и имеет следующие поля:
Рисунок 23 – Кадр Ethernet
1. Преамбула – поле, с которого начинается каждый кадр. Он используется для синхро-
низации отправляющего и принимающего устройств. Размер: 7 байт;
2. Начало кадра (SFD – Start of Frame Delimiter) – поле, указывающее на начало
полезной информации. Размер: 1 байт;
3.MAC-адрес назначения – поле, указывающее на предполагаемого получателя
на канальном уровне. MAC-адрес в кадре сравнивается с MAC-адресом устройства. Передача
И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
33
кадру может быть индивидуальной (unicast), групповой (multicast) или широковещательной
(broadcast). Размер: 6 байт;
4. MAC-адрес источника – поле, указывающее на устройство, отправившего кадр.
Адрес должен быть индивидуальным (unicast). Размер: 6 байт;
5. EtherType – поле кадра, указывающее на протокол третьего уровня. Пример некото-
рых значений EtherType: 0x0800 – IPv4, 0x0806 – ARP, 0x06DD – IPv6. Размер: 2 байта;
6. Данные – непосредственно информация, передаваемая пользователем с устрой-
ства-отправителя до устройства-получателя. Размер может составлять от 46 до 1500 байт.
Если объем информации меньше положенной, то она дополняется заполняющими байтами,
которые увеличивают размер кадра до минимального значения;
7. Контрольная последовательность кадров (FCS – Frame Check Sequence) —
поле, которое используется для обнаружения ошибок в передаваемом кадре. Для этого исполь-
зуется циклический избыточный код (CRC). Принцип действия следующий: отправляющее
устройство перед отправкой кадра рассчитывает CRC и результат помещает в поле FCS. При-
нимающее устройство получает кадр, рассчитывает CRC заново для обнаружения ошибок
и сравнивает значения CRC между собой. В случае несовпадения расчетов кадр будет отбро-
шен. Размер: 4 байта.
И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
34
Do'stlaringiz bilan baham: |
